CN102407805A

CN102407805A - 汽车驾驶员状态实时监测系统

Info

Publication number: CN102407805A
Application number: CN2010102867520A
Authority: CN
Inventors: 邓三鹏; 蒋永翔; 祁宇明; 苗德华; 郭士杰; 杨雪翠
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明涉及一种状态实时监测系统，尤其涉及一种汽车驾驶员状态实时监测系统。包括压力传感器，呼吸传感器，三向加速度传感器，减振弹簧，通讯接口模块，信号输出接口，信号采集分析模块和报警模块。可通过驾驶员座椅上监测系统安装的各种传感器评估驾驶员体重和身高，实现对重心移动频率、呼吸频率的实时监测，通过信号采集分析模块、报警模块及与安全气囊的通讯接口实现驾驶疲劳状态的预警及为紧急状态下安全气囊的打开状态提供数据支持，信号输出接口可实现监测数据的输出及保存。本发明能对驾驶员的体重身高情况进行评估，并可实时、快速准确地判断出驾驶员的疲劳状态，避免交通事故及减小交通意外伤害。

Description

汽车驾驶员状态实时监测系统

技术领域

本发明涉及一种汽车驾驶员状态实时监测系统。

背景技术

随着现代汽车行业的高速发展和车辆人均拥有率的提高，对车辆行驶安全的监测日益受到重视。在人类死亡和发病的原因中，交通事故排第九位，汽车驾驶员疲劳驾驶和安全气囊的不正确弹出方式是引发道路交通事故及人员伤亡的重要原因。目前，针对汽车驾驶员疲劳驾驶的监测控制技术有：通过摄像头监测汽车驾驶员眼球运动、眼皮眨动、嘴巴张合、身体移动频率等的图像处理测量法，油门踏板深度监测法，脑功能状态监测法等。但在实际应用中，大多存在对驾驶环境明暗要求高，误报率高及监测传感器接触汽车驾驶员造成的不适等问题，阻碍了驾驶状态实时监测技术的应用。针对上述问题，本发明提出了一种汽车驾驶员状态实时监测系统，通过在驾驶员座椅部位预置加速度传感器和安全带上的非接触式呼吸传感器进行驾驶员状态信息的采集，采用信息融合的信息处理方法，提高了监测报警的准确率。同时，座椅下及头枕处的压力传感器还能获取驾驶员的身高、体重信息，为紧急状态下的安全气囊弹出力大小及方向选择提供数据支持。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种汽车驾驶员状态实时监测系统，以实现汽车驾驶员疲劳状态的实时监测、报警及为紧急状态下的安全气囊弹出力大小及方向选择提供数据支持。

本发明提供的技术方案是：一种汽车驾驶员状态实时监测系统，包括安装在驾驶员头枕的压力传感器1，安装在安全带上的呼吸传感器2，与安全气囊的通讯接口模块3，采集信号的输出接口4，驾驶员座位底部的压力传感器5，安装在座位底部的三向加速度传感器6，安装在座椅四角的减振弹簧7，安装在座椅内部的信号采集分析模块8，安装在座位靠背的三向加速度传感器9和安装在驾驶员座位靠背的报警模块10。可通过座椅处汽车驾驶员状态实时监测系统安装的各种传感器评估驾驶员体重和身高，实现对重心移动频率、呼吸频率的实时监测，通过信号采集分析模块8、报警模块10及与安全气囊的通讯接口3实现驾驶疲劳状态的报警及为紧急状态下安全气囊的打开状态提供数据支持，采集信号的输出接口4可实现监测数据的输出及保存。本发明能对驾驶员的体重身高情况进行评估，并可实时、快速准确地判断出驾驶员的疲劳状态，避免交通事故及减小交通意外伤害。

上述安装在驾驶员座位底部的压力传感器5用于测量、评估驾驶员的体重，安装在头枕处的压力传感器1用于测量、评估驾驶员的身高，该两路传感器信号通过数据线连入信号采集分析模块8进行放大、滤波和A/D采集，记录驾驶员的身高、体重信息，并进行紧急状态下气囊打开大小及方式的评估。

上述安装在驾驶员座位底部的ICP型三向加速度传感器6和压力传感器5，用以测量驾驶员上、下、前、后及左、右的重心移动。结合安装在驾驶员座位靠背处的三向加速度传感器9采集的信号，采用综合考虑驾驶过程中司机的重心移动幅度及频率的算法，进行疲劳驾驶的状态判定并实现报警模块10报警。

上述安装在驾驶员座位靠背的ICP型三向加速度传感器9，用以测量驾驶员上、下、前、后及左、右的移动，结合加速度传感器6，进行驾驶过程中司机重心移动幅度及频率的判定。重点利用与座位靠背平行的上下方向加速度信号判断驾驶过程中身体姿势的下垂度情况，进行疲劳驾驶的状态判定并实现报警模块10报警。

上述安装在安全带上的非接触式呼吸传感器2，用以进行呼吸频率变化的疲劳评估，在疲劳驾驶状态判定后实现报警模块10报警。

上述安装在智能座椅与安全气囊的通讯接口3，可通过USB、RS232、网线、红外和蓝牙等方式实现安全气囊弹出信息的输出，为紧急状态下的气囊打开提供数据指导。

上述安装在智能座椅上的采集信号输出接口4，可通过USB、RS232、网线、红外和蓝牙等方式实现监测数据的备份，包括汽车运行时的振动信号，气囊弹出信息，驾驶员重心移动频率信息，呼吸频率信息等，为汽车改进等提供多用途分析数据。

上述安装在智能座椅上的多种传感器信息，经疲劳预警算法进行判断后，还可采用多信息融合的加权智能算法，对各反映疲劳的指标进行综合考虑，提高了预报的准确率。

上述安装在智能座椅上的减振弹簧，采用圆锥弹簧结构，工作线圈之间的恒定间隙，可以吸收轴向的外部作用力，提高了驾驶中的舒适度，起到了消除驾驶疲劳的作用。

附图说明

图1为本发明的工作示意图；

图2为本发明压力传感器1、5及三向加速度传感器6、9安装示意图；

图3为本发明减振弹簧安装及减振弹簧结构示意图；

图4为本发明的信号调理及采集模块硬件示意图；

图1，2中，1、5-压力传感器，2-呼吸传感器，3-通讯接口模块，4-输出接口，6、9-三向加速度传感器，7-减振弹簧，8-信号采集分析模块，10-报警模块。

具体实施方式

驾驶员在驾驶开始时按照报警模块10指示保持直立坐姿，通过压力传感器1和压力传感器5进行驾驶员身高及体重的评估，为疲劳驾驶监测及紧急状态下安全气囊打开大小及方向提供数据支持。驾驶过程中，三向加速度传感器6和三向加速度传感器9同时采集，结合压力传感器5获取汽车驾驶员上、下、前、后、左、右的重心移动频率及驾驶过程中身体姿势的下垂度情况，进行驾驶员疲劳程度的分析。同时，呼吸传感器2实时监测驾驶员的呼吸频率，并通过呼吸频率的变化情况判断驾驶员的疲劳状态。通过加速度传感器6、9及呼吸传感器2获得的驾驶员疲劳状态信息通过信息融合算法进行加权判定，最终得出驾驶员是否疲劳的认定结果并采用报警模块10进行报警。智能座椅上预置与安全气囊的通讯接口3，输出驾驶员身高、体重及推荐安全气囊打开大小及方向信息，为改装智能型安全气囊提供通讯方式。安装在智能座椅上的采集信号输出接口4，可通过USB、RS232、网线、红外和蓝牙等方式实现监测数据的备份，包括汽车运行时的振动信号，气囊弹出信息，驾驶员重心移动频率信息，呼吸频率信息等，为汽车改进等提供多用途分析数据。驾驶员座椅底部四角处安装有减振弹簧，用以提高驾驶过程的舒适度和消除驾驶疲劳。

Claims

1.汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是包括安装在驾驶员头枕的压力传感器(1)，安装在安全带上的呼吸传感器(2)，与安全气囊的通讯接口模块(3)，采集信号的输出接口(4)，驾驶员座位底部的压力传感器(5)，安装在座位底部的三向加速度传感器(6)，安装在座椅四角的减振弹簧(7)，安装在座椅内部的信号采集分析模块(8)，安装在座位靠背的三向加速度传感器(9)和安装在驾驶员座位靠背的报警模块(10)；可通过驾驶员座椅上状态实时监测系统安装的各种传感器信息评估驾驶员体重和身高，实现对重心移动频率、呼吸频率状态的预警及为紧急状态下安全气囊的打开状态提供数据支持。

2.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：通过将驾驶员座位底部安装的压力传感器(5)，结合安装在驾驶员头枕的压力传感器(1)，输入至信号采集分析模块(8)，进行驾驶员体重及身高信息的评估，为紧急状态下的气囊打开提供数据支持。

3.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：驾驶员座位底部安装有三向加速度传感器(6)，用于实时监测驾驶员身体上、下、左、右的移动，并输入至信号采集分析模块(8)，结合压力传感器(5)判断的驾驶员重心情况获得驾驶员重心移动频率结论，进而判断是否进行疲劳状态报警，当判别为报警信息时将信息发送到报警模块(10)进行报警。

4.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：驾驶员座位靠背处安装有三向加速度传感器(8)，可对驾驶员的身高、驾驶员身体移动状况及驾驶过程中身体姿势的下垂度进行实时监测，并将该信息输入至信号采集分析模块(8)判断是否进行疲劳状态报警，当判别为报警信息时将信息发送到报警模块(10)进行报警。

5.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：在安全带上安装有呼吸传感器(2)，用于实时监测驾驶员呼吸节奏的快慢，并将该信息输入至信号采集分析模块(8)判断是否进行疲劳状态报警，当判别为报警信息时将信息发送到报警模块(10)进行报警。

6.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：预留智能座椅与安全气囊的通讯接口模块(3)，为改装智能型安全气囊提供通讯方式。

7.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：预留采集信号输出接口(4)，可实现监测数据的定期备份，提供气囊弹出信息及其他信息的获取接口，为进一步的分析提供数据。

8.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：对实时监测的各种驾驶员状态信息，采用多源信息融合的智能算法，提高了预报的准确率。

9.根据权利要求1所述的汽车驾驶员状态实时监测系统，其特征是：驾驶员座椅底部四角处安装有减振弹簧，用以提高驾驶过程的舒适度和消除驾驶疲劳。