本发明涉及一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统。
背景技术：
1、随着汽车辅助驾驶技术的发展，汽车的智能化程度越来越高，人们提出了对车辆辅助驾驶实时触觉反馈的需求。
2、目前，市场上装配辅助驾驶功能的汽车的方向盘仅可以针对驾驶员手部离开方向盘的动作进行识别和提示，无法根据车辆的行驶状态实时提示驾驶员车辆的运行状态。
3、为改善上述问题，本发明提出了一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，以解决上述背景技术中所面临的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
2、一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，包括：车辆状态信息采集单元、触觉反馈评价指标计算单元、触觉反馈工作模式控制单元、触觉反馈动作执行机构单元；
3、所述车辆状态信息采集单元用于接收来自目标车型传感器实时采集的如下信息：前轮转角δ、车速v、横摆角速度ωr、质心侧偏角β、方向盘转角θ、纵向加速度ax、侧向加速度ay、方向盘电容传感器电容值c、辅助驾驶动作指令信号τ，所述目标车型为具备辅助驾驶功能的车辆；
4、所述触觉反馈评价指标计算单元用于根据所述前轮转角δ、车速v、横摆角速度ωr、质心侧偏角β，计算出车辆行驶状态评价因子j1，所述车辆行驶状态评价因子j1的计算公式如下：
5、
6、其中，w1为所述前轮转角δ的加权值、w2为所述车速v的加权值、w3为所述横摆角速度ωr的加权值、w4为所述质心侧偏角β的加权值；f1为基于经验设计的所述前轮转角δ的转化评估因子、f2为基于经验设计的所述车速v的转化评估因子、f3为基于经验设计的所述横摆角速度ωr的转化评估因子、f4为基于经验设计的所述质心侧偏角β的转化评估因子；δref为基于目标车型标定的前轮转角参考值、vref为基于目标车型标定的车速参考值、ωrref为基于目标车型标定的横摆角速度参考值、βref为基于目标车型标定的质心侧偏角参考值；
7、根据所述方向盘转角θ、方向盘电容传感器电容值c，计算出驾驶员手部状态评价因子j2，所述驾驶员手部状态评价因子j2的计算公式如下：
8、
9、其中，α1为所述方向盘转角θ的加权值、α2为所述方向盘电容传感器电容值c的加权值，θmax为目标车型的方向盘转角最大值，cref为基于目标车型标定的方向盘电容传感器电容值参考值，且c≤cref；
10、根据所述车辆行驶状态评价因子j1、纵向加速度ax，计算出车辆纵向动作权重因子ix，所述车辆纵向动作权重因子ix的计算公式如下：
11、
12、其中，为纵向加速度标准门槛值；
13、根据所述车辆行驶状态评价因子j1、侧向加速度ay，计算出车辆侧向动作权重因子iy，所述车辆侧向动作权重因子iy的计算公式如下：
14、
15、其中，为侧向加速度标准门槛值；
16、根据所述车辆行驶状态评价因子j1、纵向加速度ax、侧向加速度ay，计算出车辆紧急状态权重因子ie，所述车辆紧急状态权重因子ie的计算公式如下：
17、
18、其中，为纵向加速度标准门槛值，为侧向加速度标准门槛值；
19、根据所述驾驶员手部状态评价因子j2，通过查询第一映射关系规则确定驾驶员手部状态h，所述第一映射关系规则内存储有所述驾驶员手部状态评价因子j2与所述驾驶员手部状态h之间的对应关系；所述驾驶员手部状态h包括有手握持方向盘状态、无手握持方向盘状态；所述有手握持方向盘状态包括驾驶员双手完全握持方向盘、驾驶员单手完全握持方向盘；所述无手握持方向盘状态包括驾驶员单手不完全握持方向盘与驾驶员无手握持方向盘；
20、所述触觉反馈工作模式控制单元用于根据所述辅助驾驶动作指令信号τ，通过查询第二映射关系规则确定适合当前车辆工况的触觉反馈工作模式m，所述第二映射关系规则内存储有所述辅助驾驶动作指令信号τ与所述触觉反馈工作模式m之间的对应关系，所述触觉反馈工作模式m分别是纵向动作工作模式、侧向动作工作模式、紧急状态工作模式；
21、所述触觉反馈动作执行机构单元包括伺服电机、传动机构、柔性接触区组成；
22、其中，所述伺服电机包括纵向动作伺服电机与侧向动作伺服电机。
23、所述纵向动作工作模式是指所述纵向动作伺服电机的工作规则为：
24、
25、其中，ix为车辆纵向动作权重因子，ix为纵向动作伺服电机的位置环信息，所述纵向动作伺服电机通过所述纵向动作位置环信息ix进行位置控制。
26、所述侧向动作工作模式是指所述侧向动作伺服电机的工作规则为：
27、
28、其中，iy为车辆侧向动作权重因子，iy为侧向动作伺服电机的位置环信息，所述侧向动作伺服电机通过所述侧向动作位置环信息iy进行位置控制。
29、所述紧急状态工作模式是指所述纵向动作伺服电机与侧向动作伺服电机的工作规则为：
30、
31、其中，ie为车辆紧急状态权重因子，ie为车辆紧急状态位置环信息，所述纵向动作伺服电机与侧向动作伺服电机均通过所述车辆紧急状态位置环信息ie进行位置控制。
32、所述第一映射关系规则为：
33、规则(1)：当时，驾驶员手部状态h为有手握持方向盘状态；
34、规则(2)：当时，驾驶员手部状态h为无手握持方向盘状态；
35、其中，为基于目标车型标定的驾驶员手部状态评价因子参考值。
36、所述第二映射关系规则为：
37、规则(1)：所述辅助驾驶动作指令信号τ包括加速、减速、向左并线、向右并线；
38、规则(2)：当所述辅助驾驶动作指令信号τ为加速或减速时，所述触觉反馈工作模式m为纵向动作工作模式；
39、规则(3)：当所述辅助驾驶动作指令信号τ为向左并线或向右并线时，所述触觉反馈工作模式m为侧向动作工作模式；
40、规则(4)：当时，所述触觉反馈工作模式m为紧急状态工作模式；
41、规则(5)：允许所述纵向动作工作模式与所述侧向动作工作模式同时工作；
42、规则(6)：所述规则(4)的优先级大于规则(2)与规则(3)；
43、其中，为基于目标车型标定的车辆紧急状态权重因子参考值。
44、所述触觉反馈工作模式控制单元在驾驶员手部状态j为有手握持方向盘状态时正常工作；所述触觉反馈工作模式控制单元在驾驶员手部状态h为无手握持方向盘状态时停止工作，同时车辆发出报警音提示驾驶员握持方向盘。
45、所述伺服电机与所述传动机构位于方向盘外圈内部；所述柔性接触区位于方向盘外圈表面，并与方向盘外圈所在平面平行，且所述柔性接触区的宽度范围为0.2d到0.3d，其中，d为方向盘外圈手持部分的直径；所述伺服电机通过所述传动机构驱动所述柔性接触区往复运动，所述柔性接触区往复运动使驾驶员产生触觉反馈；所述柔性接触区由氢化丁腈橡胶制作而成。
46、所述车辆状态信息采集单元、触觉反馈评价指标计算单元、触觉反馈工作模式控制单元、触觉反馈动作执行机构单元适用于车辆辅助驾驶的车辆动作提示功能。
1.一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，由以下组成：车辆状态信息采集单元、触觉反馈评价指标计算单元、触觉反馈工作模式控制单元、触觉反馈动作执行机构单元；
2.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述纵向动作工作模式是指所述纵向动作伺服电机的工作规则为：
3.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述侧向动作工作模式是指所述侧向动作伺服电机的工作规则为：
4.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述紧急状态工作模式是指所述纵向动作伺服电机与侧向动作伺服电机的工作规则为：
5.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述第一映射关系规则为：
6.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述第二映射关系规则为：
7.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述触觉反馈工作模式控制单元在驾驶员手部状态h为有手握持方向盘状态时正常工作；所述触觉反馈工作模式控制单元在驾驶员手部状态h为无手握持方向盘状态时停止工作，同时车辆发出报警音提示驾驶员握持方向盘。
8.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述伺服电机与所述传动机构位于方向盘外圈内部；所述柔性接触区位于方向盘外圈表面，并与方向盘外圈所在平面平行，且所述柔性接触区的宽度范围为0.2d到0.3d，其中，d为方向盘外圈手持部分的直径；所述伺服电机通过所述传动机构驱动所述柔性接触区往复运动，所述柔性接触区往复运动使驾驶员产生触觉反馈。
9.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述柔性接触区由氢化丁腈橡胶制作而成。
10.根据权利要求1所述一种用于车辆辅助驾驶的方向盘触觉反馈系统，其特征在于，所述车辆状态信息采集单元、触觉反馈评价指标计算单元、触觉反馈工作模式控制单元、触觉反馈动作执行机构单元适用于车辆辅助驾驶的车辆动作提示功能。
