摘 要：本项目设计一种汽车失误操作的判断与应对策略系统。本项目针对驾驶时出现违背自己真实意愿的操作，基于信息融合，利用stm32f103zet6单片机为开发板对于失误操作进行判断，根据路况信息和汽车运行工况的不同，给出紧急处理策略，以科学智能地保障驾驶员及乘客的安全。
关键词：误操作；六轴传感器模块；处理策略；单片机
中图分类号：TN953+.1, TN953+.2 文献标识码：A
0 引言
针对我国目前的由失误操作引起的交通事故现状，本文设计出了一种汽车失误操作判断和处理策略系统，使用stm32f103zet6单片机作为系统的开发板，根据多种传感器检测汽车的实时运行状态，通过开发板对采集到的数据进行运算处理，判断出失误操作与否并给出不同行驶工况和路况下的处理策略。
1 失误操作判断系统的设计和实现
1.1 油门踏板误踩（融合结果显示前方有障碍物，不应当加速）：
首先，判断出驾驶员是否处在即将前向碰撞的情况下：
（1）信息融合分析后得知与前车的相对速度和相对车距后，计算出即将碰撞时间。
（2）将碰撞时间与临界时间比较（如t0=1.5s秒），如果小于t0，则判为紧急情况。
其次，识别为紧急情况后，判断当前驾驶员是否失误操作:
(1)根据加速踏板位移传感器判断是否猛踩加速踏板，若条件为真，则判断为误把油门当刹车。
(2)考虑到实际的路面行驶的复杂性，不能排除后面有车辆即将追尾该车辆，驾驶员采取强行加速并急打方向盘的可能性。故将方向盘是否大角度转动也作为判断失误与否的因素。
在满足上述所有因素后，系统判定为误踩。
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图2 油门误踩判断执图
1.2 乘客抢夺方向盘（图像系统显示前方无大转弯路线需要）：
根据驾驶员的驾驶行为判断是否存在抢夺方向盘的行为：
（1）猛打方向盘，方向盘的短时平均角速度w>w0(w0依据实验确定的阈值）。
（2）驾驶员按下紧急按钮。
在满足上述因素后，系统判定为方向盘被夺。
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图3 方向盘被夺判断执行图
1.3失误操作判断系统的实现
利用stm32f103zet6单片机作为开发板，采集来自MPU6050六轴传感器模块的转向盘和油门踏板信号，让其信号与实验确定的阈值进行比较；再结合来自紧急按钮的信号，即可判断出是否出现失误操作。
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图4 MPU6050传感器模块和单片机
图5 驾驶员紧急按钮
2 紧急情况处理策略的设计
油门踏板误踩与乘客抢夺方向盘紧急情况处理策略分开执行，彼此间互不干涉。相应的纵横向的驾驶安全行为监控在不同路况、车速等情况下也应有不同的处理执行策略，以下分别对纵横向紧急处理执行进行说明。
2.1油门踏板误踩
主要道路情形有：宽松的道路、拥挤的道路、高架、桥梁。
主要车速情形：低速、中高速。
主要路况情形：前方有行车
执行策略措施：车内语音提示、双闪与示宽灯点亮、节气门开度减小、制动系统制动、发动机怠速、断开发动机与传动系连接。
在油门踏板误踩发生后，车内语音提示、双闪与示宽灯点亮、节气门开度减小在大部分情况下都应执行。
在低速行驶时（包括汽车起步），若在宽松道路上，则以控制汽车为主，即进行低中强度的制动操作（缓慢制动）；若在拥挤道路上，则以道路安全、控制汽车为主，进行紧急制动。
在中高速行驶时，若前方有行车，则以不发生碰撞的道路安全为主再控制汽车，即紧急制动+发动机怠速（在后方无行车等情况下可断开发动机与传动系连接）；若前方无行车，则以控制汽车为主，此时中断汽车动力易造成追尾与汽车失控，故进行制动操作。
在高架与桥梁等道路上进行行驶时，以道路安全、控制汽车为主。此时在进入桥梁、高架时就应当对车速进行控制，当车速达到一定数值时，通过节气门与制动系统使汽车车速不再进行增大。
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表2-1 油门踏板误踩执行策略编号
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表2-3 油门踏板误踩执行策略
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2.缓慢、中强度、紧急代表制动的强度，从左往右强度依次递增；
3.t0为碰撞预计时间某一阈值。
2.2乘客抢夺方向盘
主要道路情形有：宽松的道路、拥挤的道路、桥梁。
主要车速情形：低速、中高速。
主要路况情形：转向方向（侧方有行车、行人）
执行策略措施：车内语音提示、双闪与示宽灯点亮、方向盘转动需求扭矩增大并适当回正、制动系统制动、发动机怠速、断开发动机与传动系连接。
在抢夺方向盘行为发生后，车内语音提示、双闪与示宽灯点亮、方向盘转动需求扭矩增大且根据转动角度、车速适当回正在任何情况下都应执行。
在低速行驶时，若侧方有行车、人 ，则以避开行车、人为主，再进行车辆的控制，即断开动力源并进行紧急制动；若侧方无人，则以不发生道路碰撞、控制汽车为主，即控制方向并进行适当制动。
在中高速行驶时，若侧方有行车，则以不与侧方发生严重碰撞且汽车不会失控为主，断开动力源会导致汽车失速从而导致失控和追尾，即紧急制动+发动机怠速。
在桥梁等道路上进行驶时，以避免严重碰撞、控制汽车为主。此时的方向控制十分重要，应尽量保持直线行驶，避免与桥边栏杆路障等发生剧烈碰撞使汽车脱离桥梁，但可以在车速得到控制时，通过桥边栏杆路障进行紧急避险。
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表2-4 抢夺方向盘执行策略编号
由表2-4与表2-5结合上述分析的不同车况、路况，则执行策略如下表所示：
表2-6 抢夺方向盘执行策略
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信号检测模块 地图定位、方向盘扭矩转角传感器、节气门开度传感器、发动机转速传感器（车速）、毫米波雷达（碰撞预警）
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3 结语
本文设计的基于融合信息的纵横向驾驶安全行为监控系统，在STM32F1平台上搭建，完成了该系统部分软件测试，基本实现了汽车失误操作的判断功能。系统通过MPU6050六轴传感器模块获取转向盘和油门踏板信号，经过单片机处理将信号与阈值比较，若设置的条件成立，则发生了失误操作。但由于技术能力和时间的限制，设计的系统和策略的设计仍然存在一些问题，比如某些数据是通过网上查阅资料获得，没有由实验直接获得，这就导致数据可能与实际值有所偏差。但我们相信随着智能交通和无人驾驶的发展，该研究领域有很好的应用前景。
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