一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法和系统

1.本发明涉及驾驶员异常驾驶行为识别技术领域，尤其涉及一种基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法和系统。


背景技术：

2.近年来，我国汽车行业快速发展，机动车保有量不断增多，各类交通安全风险交织叠加，交通事故预防任务艰巨繁重。通常驾驶员在驾驶车辆时，若车辆前方突然出现存在安全隐患的障碍物，驾驶员本应直接踩踏制动踏板进行制动，但驾驶员在紧急情况时误将加速踏板当作制动踏板一踩到底的误操作行为时有发生，由于汽车较好的加速能力，造成交通事故的安全隐患巨大。
3.中国发明专利cn115091948a公开了一种及时发现油门踏板误踩并纠正的装置及方法，当油门踏板的踩踏开度超过预设踩踏开度的阈值，且油门踏板的踩踏速度超过预设踩踏速度的阈值，且驾驶员注意力状态为注意力分心状态，且车辆存在碰撞风险，则判定驾驶员误踩油门踏板；否则判定驾驶员未误踩油门踏板。该技术方案驾驶员注意力状态识别仅区分了注意力分心状态和注意力集中状态，同时对驾驶员视线信息识别方法不够精细，在城市通勤、盘山公路等驾驶员头部需要频繁大幅度转动的复杂驾驶场景中，车辆无法充分使用驾驶员的视线信息降低误判概率。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法和系统，基于多源信息准确识别出驾驶员踏板操作异常行为，并警示误操作时慌乱状态中的驾驶员，主动干预驾驶员对于车辆的控制，将对汽车的行车安全具有重要意义。
5.本发明通过以下技术方案实现：
6.一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别系统，包括：信息采集模块、中心控制模块和执行模块；
7.所述信息采集模块，用于采集汽车加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息，以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，并将采集到的信息传送给中心控制模块；
8.中心控制模块，用于根据驾驶员注视区域信息计算得到视线混乱度或基尼不纯度，根据加速踏板开度信息、视线混乱度或基尼不纯度、汽车距前方障碍物距离信息以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，判断踩踏加速踏板是否为异常行为；所述视线混乱度为一次采样周期内驾驶员注视区域的加权值；
9.所述执行模块，用于在中心控制模块的判断结果是踩踏加速踏板为异常行为时，提示驾驶员误踩踏板和/或控制汽车制动。
10.优选的，所述信息采集模块包括眼动仪，所述眼动仪用于采集驾驶员注视区域信
息；
11.以及/或，所述信息采集模块包括毫米波雷达，所述毫米波雷达用于采集汽车距前方障碍物距离信息。
12.优选的，所述信息采集模块包括加速踏板位置传感器，加速踏板位置传感器用于采集加速踏板开度信息；
13.以及/或，所述信息采集模块包括方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器用于采集方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息。
14.优选的，所述执行模块包括步进电机驱动器和步进电机及安装于方向盘内的震动马达和扬声器；步进电机驱动器和步进电机用于控制汽车制动；震动马达和扬声器用于提示驾驶员误踩踏板。
15.一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，包括：
16.s1：采集汽车加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息，以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息；
17.s2：根据驾驶员注视区域信息计算得到视线混乱度或基尼不纯度，根据加速踏板开度信息、视线混乱度或基尼不纯度、汽车距前方障碍物距离信息以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，判断踩踏加速踏板是否为异常行为，若判断结果是踩踏加速踏板为异常行为，则执行s3；其中，所述视线混乱度为一次采样周期内驾驶员注视区域的加权值；
18.s3：提示驾驶员误踩踏板和/或控制汽车制动。
19.优选的，s2中，根据驾驶员注视区域信息计算得到视线混乱度具体为：根据一次采样周期内驾驶员注视的区域及不同区域的注视时间，计算各区域权重与注视时间的加权值得到视线混乱度；
20.所述区域是将驾驶员驾驶的视线区域进行分区得到，所述区域权重预先设定。
21.优选的，s2中，根据驾驶员注视区域信息计算得到基尼不纯度具体为：
22.根据一次采样周期内驾驶员注视的区域及不同区域的注视时间，计算各区域注视时间所占采样时间的百分比值作为此区域注视概率，通过下式计算基尼不纯度i(f)：
[0023][0024]
其中，m为区域的数量，fi为各区域注视频率。
[0025]
优选的，s2中，判断踩踏加速踏板是否为异常行为，具体是：
[0026]
若加速踏板开度大于预设的加速踏板开度阈值，且持续时间大于预设的加速踏板时间阈值；并且，汽车距前方障碍物距离小于预设的距离阈值；并且，视线混乱度大于预设的视线混乱度阈值或基尼不纯度小于预设的基尼不纯度阈值；并且，方向盘转动角速度为0，且持续时间大于预设的方向盘时间阈值；则认为踩踏加速踏板为异常行为；
[0027]
或者，若加速踏板开度大于预设的加速踏板开度阈值，且持续时间大于预设的加速踏板时间阈值；并且，汽车距前方障碍物距离小于预设的距离阈值；并且，视线混乱度大于预设的视线混乱度阈值或基尼不纯度小于预设的基尼不纯度阈值；并且，方向盘转动角速度大于预设的方向盘转动角速度阈值；则认为踩踏加速踏板为异常行为。
[0028]
进一步的，所述的距离阈值根据汽车的车速预设得到。
[0029]
优选的，s3具体为：提示驾驶员误踩踏板，如果提示时间到达预设的警示时间阈值时驾驶员未结束误踩踏板的操作，则控制汽车制动。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0031]
本发明识别方法主要根据所采集的汽车的多种参数(包括汽车加速踏板开度信息、汽车距前方障碍物距离信息和方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息)以及驾驶员视线注视信息，判断汽车所处的安全状态以及驾驶员状态，可分析判断出加速踏板踩到底的情况是驾驶员的主观急加速需求，还是驾驶员的踩踏失误。该方法除了能利用车辆自身的适合于识别驾驶员异常驾驶行为的判定规则和阈值，还能基于视线混乱度、基尼不纯度参数定量确定异常判定标准，同时精细化识别并分析驾驶员的实时视线注视行为，基于多源信息的异常操作行为识别办法能有效提升识别的准确度，更贴近驾驶员的异常驾驶行为规律，在遇到驾驶员误操作行为时能够及时主动控制车辆，避免出现因误踩加速踏板而发生安全事故的现象，使用本发明的方法具有实际应用价值。
[0032]
进一步的，加速踏板开度大于加速踏板开度阈值、持续时间超过加速踏板时间阈值，并不能直接说明驾驶员是误踩了加速踏板，也有可能是主观上的急加速行为。车辆正常行驶时，如果驾驶员一切操作正常，即使是突然的猛踩油门踏板驾驶，驾驶员头部姿态和视线注视区域均会保持相对稳定，不会出现大幅度的头部无规律转动以及注视区域飘忽不定的情况，相反在异常驾驶时，由于驾驶员内心慌乱，误踩油门踏板时车辆的急剧加速使得驾驶员前方视野变化极快，此时驾驶员的注视区域以及视线方向会飘忽不定，并且驾驶员视线潜意识地会转向能安全驾驶的行驶路径以尽可能地避免车辆失控。汽车在正常行驶时，如果驾驶员一切操作正常，即使是突然的猛踩加速踏板，方向盘转角及转动角速度均会是轻微波动，不会出现大幅度的突变，相反在误操作时，由于心里慌乱，方向盘转角及转动角速度会出现极端情况，要么保持不动，要么有大幅度波动。因此，本发明根据这几种信息比较结果综合判断踩加速踏板操作是否异常，能保证判断结果的准确性。
附图说明
[0033]
图1为本发明的基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法的一种实施例的流程示意图。
[0034]
图2为本发明的基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法的一种实施例的车内传感器安装位置示意图。
[0035]
图3为本发明的基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法的一种实施例的驾驶员注视区域划分及各区域在计算视线混乱度r、基尼不纯度i(f)时所对应的权重示意图。
具体实施方式
[0036]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，这些描述只是进一步解释本发明的特征和优点，并非用于限制本发明的权利要求。
[0037]
本发明一种基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别系统，包括：信息采集模块、中心控制模块和执行模块；
[0038]
所述信息采集模块，用于采集汽车的车速信息、加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息，以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，并将采集到的信息传送给中心控制模块；
[0039]
中心控制模块，用于根据加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，判断踩踏加速踏板是否为异常行为；
[0040]
所述执行模块，用于在中心控制模块的判断结果是踩踏加速踏板为异常行为时，提示驾驶员误踩踏板和/或控制汽车制动。
[0041]
所述信息采集模块包括can总线，其连接到车身总线。还包括安装于车内仪表台上的眼动仪、安装于车前部的毫米波雷达、安装在车内的加速踏板位置传感器、安装在车内的方向盘转角传感器。眼动仪、毫米波雷达、加速踏板传感器和方向盘转动角速度传感器均与车身总线信号连接。
[0042]
所述眼动仪，用于采集驾驶员注视区域信息。运用眼动仪通过获取驾驶员行车过程中注视点的变化得到驾驶员在不同路段的视点特性，能较好地表征驾驶员对视觉信息的加工过程。
[0043]
所述毫米波雷达，用于采集汽车距前方障碍物距离信息；
[0044]
加速踏板位置传感器，用于采集加速踏板开度信息。
[0045]
所述方向盘转角传感器，用于采集方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息。
[0046]
所述中心控制模块为汽车的ecu，是以嵌入式微处理器为核心的控制电路，并用于演示。
[0047]
所述执行模块包括步进电机驱动器和大扭矩步进电机及安装于方向盘内的震动马达和扬声器。步进电机驱动器和大扭矩步进电机用于控制汽车制动。震动马达和扬声器用于提示驾驶员误踩踏板。
[0048]
本发明一种基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，如图1，包括以下步骤：
[0049]
s1：采集汽车的车速信息、加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息，以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息；
[0050]
s2：根据加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，判断加速踏板踩到底的情况是驾驶员的主观急加速需求，还是驾驶员的踩踏失误，即判断踩踏加速踏板是否为异常行为；
[0051]
s3：当s2判断结果是踩踏加速踏板为异常行为时，提示驾驶员误踩踏板和/或控制汽车制动(主动停止电机工作)。
[0052]
本发明实施例提供一种基于多源信息的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，该实施例针对所有带加速踏板和制动踏板的汽车，包括以下步骤：
[0053]
步骤1，采集加速踏板的开度信息，并与设定的加速踏板开度阈值比较。
[0054]
具体的，通过连接车身总线的can总线采集加速踏板开度信息，ecu将实时的踏板开度信息在每个单位时间中与设定的加速踏板开度阈值x和加速踏板时间阈值t相比较。当加速踏板开度超过加速踏板开度阈值x，持续时间超过加速踏板时间阈值t时，则认为驾驶员存在踩踏加速踏板的行为。
[0055]
本实施例中，加速踏板开度阈值设定为98％，加速踏板时间阈值设定为3s。
[0056]
加速踏板开度大于加速踏板开度阈值x、持续时间超过加速踏板时间阈值t，并不能直接说明驾驶员是误踩了加速踏板，也有可能是主观上的急加速行为，为了判定驾驶员到底是误踩加速踏板的异常行为还是主观急加速行为，继续进行下一步骤。
[0057]
步骤2，根据汽车与前方障碍物之间的距离、驾驶员视线混乱度、基尼不纯度和方向盘角速度信息，进一步判断该驾驶员踩踏加速踏板的行为是主观急加速起步还是起步异常操作，并确定该驾驶员起步异常操作行为的识别条件。
[0058]
步骤2具体包含以下子步骤：
[0059]
子步骤2.1，预先设定车辆与前方障碍物之间的距离阈值、驾驶员视线混乱度阈值和方向盘转动角速度阈值；
[0060]
具体为：
[0061]
2.1a，预先设定车辆与前方障碍物之间的距离阈值。
[0062]
汽车与前方障碍物之间的距离即汽车通过车前的毫米波雷达测量周围危险物的设置(行人、汽车、距离道沿的距离)，根据不同车速，汽车与前方障碍物之间的距离阈值不同，不同工况下汽车与前方障碍物之间的距离小于距离阈值均为危险距离，距离阈值设定具体为：
[0063]
(1)汽车车速在100km/h以上时，距离阈值预先设定为100m以上；
[0064]
(2)汽车车速在60km/h～100km/h时，距离阈值预先设定为不小于60m；
[0065]
(3)汽车车速在50km/h～60km/h时，距离阈值预先设定为不小于50m；
[0066]
(4)汽车车速在40km/h～50km/h时，距离阈值预先设定为不小于30m；
[0067]
(5)汽车车速在20km/h～40km/h时，距离阈值预先设定为不小于10m。
[0068]
2.1b，确定驾驶员视线混乱度阈值；
[0069]
本实施例中，相邻采样时间大于等于2s，即一次采样周期至少为2s。
[0070]
子步骤
①
：在一次采样周期2s内，安装于车内仪表台上的眼动仪(如图2)正面采集驾驶员的面部图像信息，监测驾驶员头部姿态并追踪驾驶员视线；
[0071]
子步骤
②
：从驾驶员的面部图像信息中获取驾驶员的注视区域，根据驾驶员在不同注视区域的注视时间，判定该驾驶员是否存在视线飘忽不定、胡乱环顾车周的危险驾驶行为。
[0072]
具体为，车辆正常行驶时，如果驾驶员一切操作正常，即使是突然的猛踩油门踏板驾驶，驾驶员头部姿态和视线注视区域均会保持相对稳定，不会出现大幅度的头部无规律转动以及注视区域飘忽不定的情况，相反在异常驾驶时，由于驾驶员内心慌乱，误踩油门踏板长达3s及以上时车辆的急剧加速使得驾驶员前方视野变化极快，此时驾驶员的注视区域以及视线方向会飘忽不定，并且驾驶员视线潜意识地会转向能安全驾驶的行驶路径以尽可能地避免车辆失控。
[0073]
本发明实施例中，子步骤
②
包括混乱度和基尼不纯度两种判断方法。
[0074]
方法一：混乱度法
[0075]
该方法具体包括以下子步骤：
[0076]
子步骤1)预先将驾驶员驾驶的视线区域分为5块(见图3)，具体包括左后视镜为区域1，前挡风玻璃中驾驶员驾驶视野正前方区域为区域2，区域2设定为前风挡玻璃面积的1/
3，前挡风玻璃中驾驶员驾驶视野右前方区域为区域3，区域3设定为前风挡玻璃面积的2/3，右后视镜为区域4，车内中控屏为区域5；
[0077]
子步骤2)预先设定以上5块注视区域的权重，区域权重与注视区域面积以及驾驶员正常驾驶时注视时间分布均有关，注视区域面积越大，驾驶员正常驾驶时注视频率越高即注视时间分布越大，该区域对于监测驾驶员危险驾驶时异常视线区域划分的影响越小，则该注视区域的权重越小。具体实施例为：区域1的权重为0.4，区域2的权重为0.3，区域3的权重为0.4，区域4的权重为0.4，区域5的权重为0.5；
[0078]
子步骤3)预先设定一次采样周期内驾驶员注视区域加权值为视线混乱度r，在车速较快的情况下，正常驾驶的视线混乱度r的阈值区间为r＝(a,b)，异常驾驶的混乱度r的阈值区间为r＝(b,c)，混乱度r通过下式计算：
[0079]
r＝0.4t1+0.3t2+0.4t3+0.4t4+0.5t5[0080]
式中，t1为驾驶员注视区域1的时间；t2为驾驶员注视区域2的时间；t3为驾驶员注视区域3的时间；t4为驾驶员注视区域4的时间；t5为驾驶员注视区域5的时间。
[0081]
进一步的，本发明实施例中，根据视线混乱度r判定驾驶视线区域规则具体为：
[0082]
(1)在一次采样周期2s内，设定驾驶员正常驾驶且车速较快时注视区域主要为区域1、区域2、区域4，且各区域内驾驶员注视时间均设定为0.67s，则混乱度r为：
[0083]
r＝0.3
×
2(t2)＝0.6
[0084]
r＝0.4
×
0.67(t1)+0.3
×
0.67(t2)+0.4
×
0.67(t4)＝0.737
[0085]
则车速较快的情况下，驾驶员正常驾驶的视线混乱度r的阈值区间为(0.6,0.737)，即a为0.6，异常驾驶的视线混乱度r的阈值最小值b为0.737；在一次采样周期内视线混乱度r处于正常驾驶的视线混乱度r的阈值区间r＝(a,b)中，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是正常操作；
[0086]
(2)在一次采样周期2s内，设定驾驶员异常驾驶且车速较快时注视区域主要为区域1、区域2、区域3、区域4，且各区域内驾驶员注视时间均设定为0.5s，则混乱度r为：
[0087]
r＝0.4
×
0.5(t1)+0.3
×
0.5(t2)+0.4
×
0.5(t3)+0.4
×
0.5(t4)＝0.75
[0088]
则车速较快的情况下，异常驾驶的视线混乱度r的阈值区间为(0.737,0.75)，即c为0.75；在一次采样周期内视线混乱度r处于异常驾驶的视线混乱度r的阈值区间r＝(b,c)中，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是异常操作。
[0089]
方法二：基尼不纯度法
[0090]
正常驾驶时，由于驾驶员个人习惯问题，可能存在驾驶员来回注视区域1、区域2的情况，此时根据上述方法计算得到的混乱度r仍很大，容易导致误判。为了避免上述情况，本发明提出运用基尼不纯度法定义视线混乱度。
[0091]
根据一次采样周期内驾驶员的注视区域及不同注视区域的注视时间，计算各区域注视时间所占采样时间的百分比值作为此区域注视概率，通过计算基尼不纯度来判断所得数据的混乱程度。注视区域划分与方法一相同。
[0092]
基尼不纯度i(f)的计算公式为：
[0093]
[0094]
正常驾驶中，由于此式中包含五个区域内的注视频率，其中部分区域注视频率可能为0，会影响最后的判断，于是此处只针对区域1、区域2计算。其中m为区域数量，fi为各区域注视频率，若基尼不纯度i(f)越小，越接近0，则视线混乱度越大；若基尼不纯度i(f)越大，则视线混乱度越小。
[0095]
该方法具体包括以下子步骤：
[0096]
子步骤1)预先将驾驶员驾驶的视线区域分为5块(见图3)，具体包括左后视镜为区域1，前挡风玻璃中驾驶员驾驶视野正前方区域为区域2，区域2设定为前风挡玻璃面积的1/3，前挡风玻璃中驾驶员驾驶视野右前方区域为区域3，区域3设定为前挡风玻璃面积的2/3，右后视镜为区域4，车内中控屏为区域5；
[0097]
子步骤2)设定五个区域为标称型数据，驾驶员驾驶时，仅使用每个区域的注视时间占总时间的百分比作为概率，而区域间无相对大小的区分；
[0098]
子步骤3)预先设定一次采样周期内驾驶员注视区域基尼不纯度为i；
[0099]
理想情况下，驾驶员只注视区域2，此时基尼不纯度计算结果为1；
[0100]
若驾驶员习惯驾驶时同时注视区域1和区域2，基尼不纯度的计算结果为0.5；
[0101]
由此可见，正常驾驶时基尼不纯度i(f)的阈值区间为(0.5,1)。
[0102]
而当驾驶员异常驾驶时，2s内观察区域较多，如五个区域同时观察，理论上基尼不纯度的最小值可逼近于0，但考虑到真实情况，假定每个区域注视时间均为0.4s，则基尼不纯度的值为0.32，则异常驾驶的基尼不纯度i(f)的阈值区间为(0.32,0.5)。
[0103]
进一步的，本发明实施例中，根据混乱度r或基尼不纯度i(f)判定驾驶视线区域规则具体为：
[0104]
(1)在一次采样周期2s内，设定驾驶员正常驾驶且车速较快时注视区域主要为区域1、区域2、区域4，且各区域内驾驶员注视时间均设定为0.67s。则车速较快的情况下，驾驶员正常驾驶的视线混乱度r的阈值区间为(0.6,0.737)，即a为0.6，异常驾驶的视线混乱度r的阈值最小值b为0.737；在一次采样周期内视线混乱度r处于正常驾驶的视线混乱度r的阈值区间r＝(a,b)中，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是正常操作；
[0105]
或者：
[0106]
在一次采样周期2s内，设定驾驶员正常驾驶且车速较快时注视区域主要为区域1、区域2，且各区域内驾驶员注视时间均设定为1s。则车速较快的情况下，驾驶员正常驾驶的基尼不纯度i(f)的阈值区间为(0.5,1)；在一次采样周期内基尼不纯度i(f)处于正常驾驶的基尼不纯度i(f)的阈值区间i(f)＝(0.5,1)中，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是正常操作。
[0107]
(2)在一次采样周期2s内，设定驾驶员异常驾驶且车速较快时注视区域主要为区域1、区域2、区域3、区域4，且各区域内驾驶员注视时间均设定为0.5s，则车速较快的情况下，异常驾驶的视线混乱度r的阈值区间为(0.737,0.75)，即c为0.75；在一次采样周期内视线混乱度r处于异常驾驶的视线混乱度r的阈值区间r＝(b,c)中，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是异常操作；
[0108]
或者：
[0109]
在一次采样周期2s内，设定驾驶员异常驾驶且车速较快时注视区域主要为区域1、区域2、区域3、区域4、区域5，且各区域内驾驶员注视时间均设定为0.4s。则车速较快的情况
下，驾驶员正常驾驶的基尼不纯度i(f)的阈值区间为(0.32,0.5)；在一次采样周期内基尼不纯度i(f)处于正常驾驶的基尼不纯度i(f)的阈值区间i(f)＝(0.32,0.5)中，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是异常操作。
[0110]
2.1c，确定方向盘转动角速度阈值r；
[0111]
方向盘转角变化即相邻采样时间内方向盘角度的差值，而方向盘转动角速度是指单位时间内方向盘角度的变化，这两个指标的变化情况本质上是一样的，区别在于两者的时间不一样，假设相邻采样时间间隔为t，则两者数值和含义上没有区分。本发明主要以方向盘转动角速度作为指标判定起步操作是否异常。
[0112]
汽车在正常行驶时，如果驾驶员一切操作正常，即使是突然的猛踩加速踏板，方向盘转角及转动角速度均会是轻微波动，不会出现大幅度的突变，相反在误操作时，由于心里慌乱，方向盘转角及转动角速度会出现极端情况，要么保持不动，要么有大幅度波动。
[0113]
本实施例中，取方向盘转动角速度150
°
/s，为方向盘转动角速度阈值r。
[0114]
当加速踏板开度超过加速踏板开度阈值x，汽车距前方障碍物距离小于距离阈值，驾驶员视线混乱度r小于等于视线混乱度阈值0.737且不为0或基尼不纯度i(f)大于0.5且不为1，且方向盘转动角速度小于方向盘转动角速度阈值r，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是主观急加速驾驶行为；
[0115]
当加速踏板开度超过加速踏板开度阈值x，汽车距前方障碍物距离小于距离阈值，驾驶员视线混乱度r大于视线混乱度阈值0.737或基尼不纯度i(f)大于0.32且小于0.5，且方向盘转动角速度大于等于方向盘转动角速度阈值r或等于0，由于驾驶员在慌乱下会产生极端操作，导致驾驶员异常操作时方向盘转动角速度大于等于方向盘转动角速度阈值r或等于0，则认为驾驶员踩踏加速踏板的行为是慌乱下的异常操作。
[0116]
子步骤2.2，确定驾驶员慌乱下的误操作行为的识别条件为：
[0117]
1、加速踏板开度超过加速踏板开度阈值x，持续时间大于设定的加速踏板时间阈值；
[0118]
2、汽车距前方障碍物距离小于距离阈值；
[0119]
3、驾驶员视线混乱度r大于设定的视线混乱度阈值0.737或基尼不纯度i(f)大于0.32且小于0.5；
[0120]
4、方向盘转动角速度为0，且持续时间大于设定的方向盘时间阈值。
[0121]
或者：
[0122]
1、加速踏板开度超过加速踏板开度阈值x，持续时间大于设定的加速踏板时间阈值；
[0123]
2、汽车距前方障碍物距离小于距离阈值；
[0124]
3、驾驶员视线混乱度r大于设定的视线混乱度阈值或基尼不纯度i(f)大于0.32且小于0.5；
[0125]
4、方向盘转动角速度大于方向盘转动角速度阈值r。
[0126]
显然，方向盘转动角速度的最小值为0，但是方向盘转动角速度为0的状态也不能完全判定为异常起步操作，这是因为驾驶员在慌乱下会产生极端操作，需要附加持续时间一起作为起步异常操作的判定条件。因此，本实施例的起步异常操作的判定条件之一为：加速踏板开度大于加速踏板开度阈值x，持续时间超过加速踏板时间阈值，汽车距前方障碍物
距离小于距离阈值，驾驶员视线混乱度r大于设定的视线混乱度阈值0.737或基尼不纯度i(f)大于0.32且小于0.5，且方向盘角速度为0，持续时间超过方向盘时间阈值。
[0127]
步骤3，系统对处于误操作慌乱状态的驾驶员进行提示。
[0128]
具体的，如果判定驾驶员处于误操作的慌乱状态，则ecu对位于方向盘内的震动马达和扬声器发出指令，通过方向盘的震动触感和警示语音提示驾驶员发生了误操作行为。
[0129]
步骤4，系统主动干预驾驶员对于车辆的控制。
[0130]
具体的，执行模块与车速联动，如果提示时间到达警示时间阈值时驾驶员仍无结束误操作的倾向，则ecu向步进电机驱动器和步进电机发出指令，令其接管车辆的驾驶权，帮助车辆及时且安全的制动，避免发生碰撞。
[0131]
根据一次采样周期内的不同车速区间，预设不同的警示时间阈值，若提示时间大于该车速区间预设的警示时间阈值，则判定驾驶员无结束误踩踏板的倾向，此时控制车辆制动。具体的，警示时间阈值设定为：
[0132]
(1)车速大于160km/h时，警示时间阈值为3s；
[0133]
(2)车速处于120km/h～160km/h时，警示时间阈值为4s；
[0134]
(3)车速处于80km/h～120km/h时，警示时间阈值为5s；
[0135]
(4)车速小于80km/h时，警示时间阈值为6s。
[0136]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别系统，其特征在于，包括：信息采集模块、中心控制模块和执行模块；所述信息采集模块，用于采集汽车加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息，以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，并将采集到的信息传送给中心控制模块；中心控制模块，用于根据驾驶员注视区域信息计算得到视线混乱度或基尼不纯度，根据加速踏板开度信息、视线混乱度或基尼不纯度、汽车距前方障碍物距离信息以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，判断踩踏加速踏板是否为异常行为；所述视线混乱度为一次采样周期内驾驶员注视区域的加权值；所述执行模块，用于在中心控制模块的判断结果是踩踏加速踏板为异常行为时，提示驾驶员误踩踏板和/或控制汽车制动。2.根据权利要求1所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别系统，其特征在于，所述信息采集模块包括眼动仪，所述眼动仪用于采集驾驶员注视区域信息；以及/或，所述信息采集模块包括毫米波雷达，所述毫米波雷达用于采集汽车距前方障碍物距离信息。3.根据权利要求1所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别系统，其特征在于，所述信息采集模块包括加速踏板位置传感器，加速踏板位置传感器用于采集加速踏板开度信息；以及/或，所述信息采集模块包括方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器用于采集方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息。4.根据权利要求1所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别系统，其特征在于，所述执行模块包括步进电机驱动器和步进电机及安装于方向盘内的震动马达和扬声器；步进电机驱动器和步进电机用于控制汽车制动；震动马达和扬声器用于提示驾驶员误踩踏板。5.一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，其特征在于，包括：s1：采集汽车加速踏板开度信息、驾驶员注视区域信息、汽车距前方障碍物距离信息，以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息；s2：根据驾驶员注视区域信息计算得到视线混乱度或基尼不纯度，根据加速踏板开度信息、视线混乱度或基尼不纯度、汽车距前方障碍物距离信息以及方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息，判断踩踏加速踏板是否为异常行为，若判断结果是踩踏加速踏板为异常行为，则执行s3；其中，所述视线混乱度为一次采样周期内驾驶员注视区域的加权值；s3：提示驾驶员误踩踏板和/或控制汽车制动。6.根据权利要求5所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，其特征在于，s2中，根据驾驶员注视区域信息计算得到视线混乱度具体为：根据一次采样周期内驾驶员注视的区域及不同区域的注视时间，计算各区域权重与注视时间的加权值得到视线混乱度；所述区域是将驾驶员驾驶的视线区域进行分区得到，所述区域权重预先设定。7.根据权利要求5所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，其特征在于，s2中，根据驾驶员注视区域信息计算得到基尼不纯度具体为：根据一次采样周期内驾驶员注视的区域及不同区域的注视时间，计算各区域注视时间所占采样时间的百分比值作为此区域注视概率，通过下式计算基尼不纯度i(f)：
其中，m为区域的数量，f
i
为各区域注视频率。8.根据权利要求5所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，其特征在于，s2中，判断踩踏加速踏板是否为异常行为，具体是：若加速踏板开度大于预设的加速踏板开度阈值，且持续时间大于预设的加速踏板时间阈值；并且，汽车距前方障碍物距离小于预设的距离阈值；并且，视线混乱度大于预设的视线混乱度阈值或基尼不纯度小于预设的基尼不纯度阈值；并且，方向盘转动角速度为0，且持续时间大于预设的方向盘时间阈值；则认为踩踏加速踏板为异常行为；或者，若加速踏板开度大于预设的加速踏板开度阈值，且持续时间大于预设的加速踏板时间阈值；并且，汽车距前方障碍物距离小于预设的距离阈值；并且，视线混乱度大于预设的视线混乱度阈值或基尼不纯度小于预设的基尼不纯度阈值；并且，方向盘转动角速度大于预设的方向盘转动角速度阈值；则认为踩踏加速踏板为异常行为。9.根据权利要求8所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，其特征在于，所述的距离阈值根据汽车的车速预设得到。10.根据权利要求5所述的汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法，其特征在于，s3具体为：提示驾驶员误踩踏板，如果提示时间到达预设的警示时间阈值时驾驶员未结束误踩踏板的操作，则控制汽车制动。

技术总结
本发明提供一种汽车驾驶员踏板误操作行为识别方法和系统，本发明主要根据所采集的汽车的多种参数(包括汽车加速踏板开度信息、汽车距前方障碍物距离信息和方向盘转角信息或方向盘转动角速度信息)以及驾驶员视线注视信息，判断汽车所处的安全状态以及驾驶员状态，可分析判断出加速踏板踩到底的情况是驾驶员的主观急加速需求，还是驾驶员的踩踏失误。本发明除了能利用车辆自身的适合于识别驾驶员异常驾驶行为的判定规则和阈值，还能基于视线混乱度、基尼不纯度参数定量确定异常判定标准，能有效提升识别的准确度，更贴近驾驶员的异常驾驶行为规律，在遇到驾驶员误操作行为时能够及时主动控制车辆，避免出现因误踩加速踏板而发生安全事故的现象。板而发生安全事故的现象。


技术研发人员：陈洋 王畅 罗寓文 曹一凡 马蕾
受保护的技术使用者：长安大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/6/27