CN102868951A - 传感式预警提醒耳机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预警提醒领域，特别涉及传感式预警提醒耳机，包括用于感测加速度变化量，并转换成电压信号的传感模块；处理模块，用于接收所述输出电压信号，并与处理模块内预设电压信号进行比较，产生的结果作为应答结果与存储于处理模块中音频询问信息文件的信息位的值进行比较，产生比较结果，根据所述比较结果向收发通信模块发出控制信号；收发通信模块，用于接收控制信号并发送至询问提醒模块；询问提醒模块，用于接收所述控制信号并将所述控制信号转换成相对应的控制信息再发出所述控制信息。在使用本发明后能减少对驾驶员瞌睡状态的误判率,并且能在不影响驾驶员驾驶操作的情况下进行预警提醒,提高了驾驶的安全性并且适用范围不受环境影响。

Description

传感式预警提醒耳机

技术领域

本发明涉及预警提醒领域,特别涉及传感式预警提醒耳机。

背景技术

现实生活中，当人们在长途、夜间或饭后驾驶交通工具时，因为疲劳或长时间处于枯燥乏味的精神状态时，时常感到困倦，进而进入瞌睡状态，丧失了意识和行为能力，给驾乘人员生命和财产安全带来重大的隐患。据调查，高达百分之九十以上的驾驶员曾经有过瞌睡驾驶交通工具的经历。每年各地因驾驶员瞌睡而导致的交通事故多达数十万起，在交通事故总量中占到百分之四十以上。

现有一些监测瞌睡的公知技术投入实际使用，包括对驾驶员眼睛的闭合状态、头部倾斜角度、心跳频率、手的握力进行监测等，其主要缺点是不能主动预防瞌睡，只有当驾驶员进入瞌睡状态后才能监测到并报警，属于被动式瞌睡提醒。由于交通工具的特殊性，当检测到瞌睡时，驾乘人员往往已经处于非常危险和失控的状态，不能消除安全隐患。另外，上述技术在不同的场合、时间下，对驾驶员瞌睡状态的检测也存在较高的误判率，应用上受到较多制约。

也有一类预防瞌睡的公知技术，即通过让驾驶员定时触摸安置在中控台上的特殊装置，使驾驶员保持人脑清醒，但是其缺点是驾驶员需要定时地腾出一只手来进行触摸操作，改变了驾驶操作习惯，在高速驾驶条件下存在一定的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供传感式预警提醒耳机来解决现有技术中在不同的场合、时间下，对驾驶员瞌睡状态的检测的较高误判率,需要驾驶员定时腾出一只手来操作,给驾驶带来风险的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：传感式预警提醒耳机，包括用于感测加速度变化量，并将该加速度变化量转换成电压信号的传感模块；处理模块，用于接收所述电压信号，并与处理模块内预设电压信号进行比较，产生的结果作为应答结果,并将应答结果与存储于处理模块中音频询问信息文件的信息位的值进行比较，产生的结果作为比较结果，根据所述比较结果向收发通信模块和/或询问提醒模块发出控制信号；收发通信模块，用于接收处理模块发出的控制信号并发送至询问提醒模块；询问提醒模块，用于接收所述控制信号并将所述控制信号转换成相对应的控制信息再发出所述控制信息。

本发明的有益效果是：在使用本发明后能减少对驾驶员瞌睡状态的误判率,并且能在不影响驾驶员驾驶操作的情况下进行预警提醒,提高了驾驶的安全性并且适用范围不受环境影响。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述询问提醒模块包括振动器，用于根据接收到的振动提醒信号或振动报警信号发出相应的振动提醒信息和振动报警信息；音频模块，用于将接收到的音频询问信号、音频提醒信号或音频报警信号发送至扬声器；扬声器，用于根据接收到的音频询问信号、音频提醒信号或音频报警信号发出相应的音频询问信息、音频提醒信息或音频报警信息。

采用上述进一步方案的有益效果是通过使用音频提醒和/或振动提醒的方式进一步提高提醒效果。

进一步，收发通信模块包括通信接口，用于所述传感式预警提醒耳机与计算机之间进行数据通信；无线收发模块，用于以无线方式向音频模块发送音频询问信号、音频提醒信号或音频报警信号，还用于以无线方式向监控中心发送危险报警信号

采用上述进一步方案的有益效果是能使计算机连接本发明耳机进行数据通信，降低了装置维护的困难度；以无线方式进行通信，增强装置的适用范围。

进一步，所述按键模块用于向微控制器发送设置操作信号；所述存储模块用于存储音频询问信息文件。

采用上述进一步方案的有益效果是能设定本发明耳机的工作属性，能存储不同的音频询问信息，提高装置的易用性和适用性。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明详细部件图；

图3为本发明工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明结构框图，用于感测加速度变化量，并将该加速度变化量转换成电压信号的传感模块；处理模块，用于接收所述电压信号，并与处理模块内预设电压信号进行比较，产生的结果作为应答结果,并将应答结果与存储于处理模块中音频询问信息文件的信息位的值进行比较，产生的结果作为比较结果，根据所述比较结果向收发通信模块和/或询问提醒模块发出控制信号；收发通信模块，用于接收处理模块发出的控制信号并发送至询问提醒模块；询问提醒模块，用于接收所述控制信号并将所述控制信号转换成相对应的控制信息再发出所述控制信息。。

图2为本发明详细部件图，包括电源模块、按键装置、三轴加速传感器、振动器、存储模块、微控制器、扬声器、显示模块、通信接口、无线收发模块和音频模块，其中所述按键装置、所述三轴加速传感器、所述振动器、所述存储模块、所述显示模块、所述通信接口、所述无线收发模块分别与微控制器相连接，所述音频模块与无线收发模块相连接，所述扬声器与所述音频模块相连接。

所述三轴加速传感器，用于测量耳机在正常佩带状态下，相对于初始基准面在三个自由度上的加速度变化量，初始基准面即驾驶员在佩戴本发明耳机并且未作出动作时三轴两两形成的三个面作为基准面。

图3是本发明工作流程图，包括如下步骤：

步骤101，设定两次询问之间的间隔询问周期T0，驾驶员接收询问信息到作出应答的时间最大值为阈值T1，达到危险报警要求的连续比较结果不相等次数的危险报警值为阈值T2，三轴加速传感器在初始情况下三个轴方向电压信号值为阈值X、阈值Y和阈值Z，并对询问周期T0、阈值T1、阈值T2、阈值X、阈值Y和阈值Z进行初始化。

步骤102，完成所述步骤101后，询问周期T0计时开始；

步骤103，询问周期T0计时时间到；

步骤104，完成所述步骤103后，扬声器发出音频询问信息；

步骤105，完成所述步骤104后，阈值T1计时开始；

步骤106，判断阈值T1计时时间是否超过阈值T1，若超过阈值T1，则跳转到步骤110，若未超过阈值T1，则跳转到步骤107；

步骤107，检测三轴加速传感器的输出电压信号三个轴方向的电压信号AX、AY或AZ，并将检测到的电压信号AX、AY或AZ与对应的阈值X、阈值Y或阈值Z进行比较，当AX≥阈值X或AY≥阈值Y时，输出数字“0”到判断比较器，当AZ≥阈值Z时，输出数字“1”到判断比较器；

步骤108，完成步骤107后，判断比较器将应答结果与音频询问信息文件中包含的文件标签中的信息位进行比较；

步骤109，判断所述步骤108中的比较结果是否相等，若相等，则跳转到所述步骤102，若不相等，则跳转到步骤110；

步骤110，发出音频和/振动提醒信息；

步骤111，判断比较结果连续不相等次数是否达到了阈值T2，若达到阈值T2，则跳转到步骤112，若未达到阈值T2，则跳转到所述步骤102；

步骤112，接收到比较结果连续不相等次数是否达到了阈值T2，向监控中心发送危险报警信号。

所述按键模块用于向微控制器输入设置操作信号，如两次询问之间的间隔询问周期T 0，驾驶员接收询问信息到作出反应的时间最大值为阈值T1，达到危险报警要求的连续比较结果不相等次数值为阈值T2，三轴加速传感器在初始情况下三个轴方向电压信号值为阈值X、阈值Y和阈值Z，对这些数值进行设置的操作信号，以及本发明耳机的开关设置操作信号，微控制器根据这些设置操作信号作出相对应的值设置或者开关机操作。

所述显示模块用于显示设置操作界面，如对询问周期T0、阈值T1、阈值T2、阈值X、阈值Y和阈值Z这些数值进行的调整过程都在显示模块上显示出来。

实施例：

音频询问信息文件包括一个文件标签，所述一个文件标签由一个文件名和一位信息位组成，所述信息位用于与应答结果进行比较，判定应答结果的对与错。

预先制作音频询问信息文件，并存储在存储模块中。每一个音频询问信息文件的内容可以是简单的数学运算，也可以是逻辑运算，或是一小段趣味故事，最后以“是”或“非”的形式向驾驶员提出一个简单的问题，并要求驾驶员应答。每一段音频询问信息文件的标签由唯一的文件名和信息位组成,其中信息位的值为数字“1”或“0”，信息位“1”或“0”对应该文件的正确答案“对”/“错”，供微控制器识别和调用。

如音频询问信息文件的音频内容是“1+1=2，是吗？”，则其文件标签包含的信息位为“1”；如音频询问信息文件的音频内容是“2＞3，是吗？”，则其文件标签包含的信息位为“0”。音频询问信号通过音频模块发送至扬声器，扬声器发出相应的音频询问信息,音频询问信息传递到驾驶员的耳朵。微控制器将文件标签内所含的正确答案信息位的值“1”或“0”送入判断比较器。

将所述询答式预防瞌睡耳机佩带在耳朵上，启动耳机的预警提醒功能，在询问定时T 0结束后，微控制器从存储器中随机调取一个音频询问信息文件，转换成音频询问信号并通过音频模块发出，经扬声器传递到驾驶员的耳朵，同时将文件标签的信息位，以数字“1”或“0”的形式送入到判断比较器的输入端。

询问定时T0的长短决定了驾驶员接受清醒询问的频率。在驾驶交通工具时，一般应设定询问定时T0不超过一分钟，即在一分钟的周期内驾驶员至少得接受一次或以上的清醒询问,以使驾驶员保持清醒。

要求应答的音频询问信息发送完毕，微控制器发出应答提示音，启动计时，并采集三轴加速度传感器的输出电压信号，接收应答。

驾驶员听到音频询问信息后，经过简单的思考，以点头/摇头的方式进行应答。定义应答的方式为“是”或“非”两种形式，当驾驶员点头时表示为“是”，当驾驶员摇头时表示为“非”，符合人对是非判断的表达习惯。

当音频询问信息的内容是“1+1=2，是吗？”，驾驶员在应答时点头，则微控制器接收到三轴加速度传感器在Z轴方向的输出电压信号，即表征“是”的应答，并将对应“是”的数字“1”送入判断比较器。判断比较器将音频询问信息文件标签内所含的正确答案信息位的值“1”与接收到的数字“1”进行比较，比较结果相等，则判定应答正确，驾驶员处于清醒状态。如驾驶员在应答时摇头，将数字“0”送入判断比较器，判断比较器将音频询问信息文件标签内所含的正确答案信息位的值“1”与接收到的数字“0”进行比较，比较结果不相等，则判定应答错误，判定驾驶员处于困倦状态。

当音频询问信息文件内容是“2＞3，是吗？”，驾驶员在应答时摇头，则微控制器接收到三轴加速度传感器在X轴或Y轴方向的输出电压信号，即表征“非”的应答，将对应“非”的数字“0”送判断比较器。判断比较器将音频询问信息文件标签内所含的正确答案信息位“0”与数字“0”进行比较，比较结果相等，则判定应答正确，驾驶员处于清醒状态。当驾驶员在应答时点头，将对应“是”的数字“1”送入判断比较器，判断比较器将音频询问信息文件标签内所含的正确答案信息位“0”与数字“1”进行比较，比较结果相等，判定应答错误，驾驶员处于困倦状态。阈值X、阈值Y、阈值Z的主要作用是为了消除驾驶场合使用中的干扰，为预先设置的对比值。

微控制器将接收到的“1”或“0”应答信号，送入到判断比较器的输入端，与另一输入端先期送到的音频询问信息位所包含的正确答案“1”或“0”进行比较。

当两者相等时，微控制器判定驾驶员处于清醒状态，重新开始询问周期T0计时。

当两者不相等时，微控制器判定驾驶员处于瞌睡状态，发出音频和/或振动形式的提醒信息，并重新开始询问周期T0计时。

时间阈值T1是判别应答是否处于有效时间内的比较值，一般设定为1～3秒，可通过按键装置输入调整。驾驶员处于清醒状态时，在听到清醒询问后能在1～3秒时间内有效地思考，并通过点头或摇头的方式应答。

当在时间阈值T1内，微控制器未收到三轴加速度传感器在X轴、Y轴或Z轴方向上的任一应答，即判定驾驶员处于瞌睡状态。

在微控制器判定驾驶员进入瞌睡状态时，微控制器向振动器发出振动提醒信号，振动器实施持续的振动，通过人的脸颊与耳机的接触，将振动感觉传递到人脑，提示驾驶员尽快恢复清醒状态。同时通过音频模块向扬声器发出音频提醒信号，扬声器发出声音，提醒驾驶员恢复清醒，并作适当的休息。在提醒驾驶员作适当的休息之后，询问周期T0计时开始。

当判断比较器判断连续不相等次数累计达到阈值2后，微控制器向振动器发出振动报警信号，并通过无线收发模块向音频模块发出音频报警信号，振动器实施强振动，同时扬声器发出报警声，微控制器还通过无线收发模块向监控中心发出危险报警信号，或通过中控台对交通工具采取紧急避险措施。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.传感式预警提醒耳机，包括用于感测加速度变化量，并将该加速度变化量转换成电压信号的传感模块；处理模块，用于接收所述电压信号，并与处理模块内预设电压信号进行比较，产生的结果作为应答结果,并将应答结果与存储于处理模块中音频询问信息文件的信息位的值进行比较，产生的结果作为比较结果，根据所述比较结果向收发通信模块和/或询问提醒模块发出控制信号；收发通信模块，用于接收处理模块发出的控制信号并发送至询问提醒模块；询问提醒模块，用于接收所述控制信号并将所述控制信号转换成相对应的控制信息再发出所述控制信息。

2.根据权利要求1所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述传感模块包括三轴加速传感器，用于感测相对于耳机初始基准面在三个自由度上的加速度变化量，并将所述加速度变化量转化成电压信号。

3.根据权利要求1所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述控制信号包括音频询问信号、振动提醒信号、音频提醒信号、振动报警信号、音频报警信号和/或危险报警信号；所述音频询问信号、音频提醒信号和/或危险报警信号由处理模块发送至收发通信模块，所述振动提醒信号和/或振动报警信号由处理模块发送至询问提醒模块；所述控制信息包括音频询问信息、振动提醒信息、音频提醒信息、振动报警信息、音频报警信息和/或危险报警信息。

4.根据权利要求3所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述询问提醒模块包括振动器，用于根据接收到的振动提醒信号或振动报警信号发出相应的振动提醒信息和振动报警信息；音频模块，用于将接收到的音频询问信号、音频提醒信号或音频报警信号发送至扬声器；扬声器，用于根据接收到的音频询问信号、音频提醒信号或音频报警信号发出相应的音频询问信息、音频提醒信息或音频报警信息。

5.根据权利要求3所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述收发通信模块包括通信接口，用于所述传感式预警提醒耳机与计算机之间进行数据通信；无线收发模块，用于以无线方式向音频模块发送音频询问信号、音频提醒信号和音频报警信号，还用于以无线方式向监控中心发送危险报警信号。

6.根据权利要求1至5任一所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述处理模块包括微控制器，和分别与所述微控制器相连接的存储模块、显示模块和按键模块。

7.根据权利要求6所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述按键模块用于向微控制器输入设置操作信号；所述存储模块用于存储音频询问信息文件;所述显示模块用于显示设置操作过程中的操作界面。

8.根据权利要求7所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述微控制器用于接收设置操作信号并根据所述的设置操作信号作出相应设置操作;所述控制信号包括音频询问信号,所述微控制器还用于从存储模块中调取音频询问信息文件,并将所述音频询问信息文件处理成音频询问信号,所述音频询问信号通过所述收发信息模块发送至音频模块。

9.根据权利要求8所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述微控制器中集成有判断比较器，所述微控制器还用于对微控制器检测到的三轴加速传感器的三个轴方向上的输出电压信号AX、输出电压信号AY或输出电压信号AZ与对应预设的电压信号阈值X、阈值Y或阈值Z进行比较，将比较后的结果作为应答结果，所述判断比较器将所述应答结果与对应的音频询问信息文件中包含的文件标签中的信息位进行比较，产生的结果作为比较结果，若比较结果不相等，所述微控制器向收发通信模块发送音频提醒信号和/所述微控制器向振动器发送振动提醒信号，若比较结果相等，则进入下一次循环；若比较结果连续不相等次数值达到危险报警值，所述微控制器向收发通信模块发送音频报警信号，向振动器发送振动报警信号，并向监控中心发送危险报警信号。

10.根据权利要求8所述的传感式预警提醒耳机，其特征是：所述音频询问信息文件包括一个文件标签，所述一个文件标签由一个文件名和一位信息位组成，所述信息位用于与应答结果进行比较，判定应答结果的对与错。

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