CN102874113A - 驾驶员突发疾病后的安全保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，目的在于解决现有技术所存在的生理监测驾驶员佩戴不方便、驾驶员发病后缺乏救助措施、对车辆控制不到位等技术问题，它包括处理器，心电图传感器，心电图分析模块，无线语音救助单元，GPS定位模块；处理器连接心电图传感器、无线语音救助单元和GPS定位模块，心电图分析模块设置在处理器中，心电图传感器的电极放置在方向盘上，处理器通过车上通信总线连接车身控制器和发动机控制器。

Description

驾驶员突发疾病后的安全保护系统

技术领域

本发明涉及一种汽车安全驾驶辅助技术，尤其涉及一种用于驾驶员突发疾病后的安全保护系统。

背景技术

随着生活水平的提高和生活节奏的改变，被称为“三高症”（即高血压、高血糖和高血脂）发病率很高，由此引发的心脑血管疾病发病率增高，当驾驶员在驾驶车辆行驶时，如果突发心脑血管疾病，会造成严重交通事故。

为防止驾驶员突发此类病症时引起的交通事故，现有技术中有一些对驾驶员生理进行检测的技术，但都存在明显不足。比如公开日为2000年10月04日、公开号为CN1098179C的专利文献公开了这样的技术方案，一种智能型机动车驾驶员行车安全监控仪及其监控方法，监控仪由机壳、液晶显示屏、扬声器、电路板、血压计的气囊、腕带、气泵、血压、体温、脉搏传感器、α、β、θ脑电波测量电极、耳垂夹、车速传感器、电液比例流量阀等通过各自信号线连接构成；其电路由血压、体温、脉搏、车速传感器、脑电波测量电极、放大电路、滤波电路、A/D转换器、直流变换器、单片机、显示电路、语音电路、驱动电路通过各自信号线相互电气连接构成，该监控仪智能程度高，能大量减少交通安全事故的发生。但是其不足之处在于因为设置了多个传感需要驾驶员佩戴，使用很不方便，而且过多的连接线也降低了装置的可靠性；在驾驶员发病后没有救助措施，对车辆的控制也不到位、不够人性化比如不佩戴就不能启动车辆等等。

发明内容

本发明主要目的在于解决现有技术所存在的生理监测驾驶员佩戴不方便、驾驶员发病后缺乏救助措施、对车辆控制不到位等技术问题，提供一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，它能够时时检测驾驶员心电图、检测驾驶员坐姿状态等分析驾驶员生理状态，在驾驶员身体状态异常时启动声光报警、进行停车控制，使用卫星定位装置确定车辆位置，通过无线通讯，自动语音系统向120求助，能够有效的防止事故发生、对驾驶员提供及时救助。

本发明针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，包括处理器，心电图传感器，心电图分析模块，无线语音救助单元，GPS定位模块；处理器连接心电图传感器、无线语音救助单元和GPS定位模块，心电图分析模块设置在处理器中，心电图传感器的电极放置在方向盘上，处理器通过车上通信总线连接车身控制器和发动机控制器。心电图传感器的感应电极放置在方向盘左右两边，驾驶员在双手握方向盘时，将心电信号传导到心电图传感器，经心电图分析模块对驾驶员心电图进行分析。我们每天的心跳大约是10万8千次，大脑对缺血缺氧非常敏感，缺氧时间超过3秒就可以感到头晕，缺氧超过5秒就会发生抽搐，缺氧大于10秒可发生脑死亡，如果心跳跳得太慢，心脏不能把血液供到大脑里面去就会导致脑供氧不足，从而导致头晕、晕厥甚至死亡，同样如果持续性心脏跳动过快也会出现心慌、胸闷、头晕症状等。这些病理状态都是驾驶过程中要避免的。通过心电图分析可以及时发现心脏跳动异常。本方案当检测到心电图异常到规定参数值时，此时驾驶员可能出现晕厥，处理器通过通信总线发送指令到车身控制器和发动机控制器，打开双闪灯，控制发动机油门关闭、发动机关闭，停止车辆行驶；如果在规定时间内驾驶员仍然不能恢复正常，处理器读取GPS定位模块定位信息，然后启动无线语音救助单元拨打120电话请求救助，同时车身控制器频繁鸣笛，进一步警示过往车辆和行人。

作为优选，心电图传感器是利用双手电位来获取心电信号的心电图传感器。心电信号是心脏活动过程中心脏的肌肉和神经电活动的综合，在体表可以检测，通常频率在0.05~100Hz，幅值不超过4mv，本方案通过安装在方向盘上的两个电极来获取心电信号，通过心电图传感器送到处理器进行记录、存储，再由心电图分析模块分析处理。

作为优选，心电图传感器连接两个电极，每个电极呈半圆形状，使用导电材料铺设在方向盘左边外侧和右边外侧，两个电极之间电绝缘。这样设置电极安装位置只要驾驶员双手握方向盘就能够进行心电图测量。

作为优选，处理器还连接摄像头，在处理器中设置姿态图像识别模块和面部颜色识别模块，用于识别驾驶员是否处于发病状态。通过图像识别技术进一步判断驾驶员是否为发病状态，在行驶中当驾驶员趴伏在方向盘或头部侧歪双手离开方向盘等非正常姿态时，处理器通过通信总线发送指令到车身控制器和发动机控制器，打开双闪灯、频繁鸣笛，控制发动机关闭油门，停止车辆行驶；面部颜色识别模块识别驾驶员由于缺氧造成的面部颜色改变，确认面部颜色改变后通过声音提示驾驶员及时停车恢复身体。

作为优选，处理器中还设置图像增强模块，对图像进行去噪、增强处理。通过对图像进行去噪、对比度增强等处理获得清晰图像，便于图像识别处理。

作为优选，处理器连接有红外照明灯和环境光传感器，在夜间环境光光线不足使用红外照明灯为摄像头照明，避免使用普通灯照明影响驾驶员视觉。处理器依据环境光传感器区别白天、黑夜，控制红外照明灯开启或关闭。

作为优选，无线语音救助单元包括无线通信模块、中文语音合成播放模块，无线通信模块设置有麦克风，中文语音合成播放模块设置有扬声器。无线通信模块通过运营商无线通信网络与120急救中心建立通信连接，中文语音合成播放模块播放求助语音信息。

作为优选，中文语音合成播放模块接收处理器发送的求助文字和车辆所在经纬度数据，将求助文字和车辆所在经纬度数据转换为中文语音进行播放，求助文字包括病态描述文字。在需要与120急救中心联系时，处理器读取GPS定位模块的经纬度数据，将经纬度数据与引起求助的病态比如心跳太慢、心跳过快、姿态失常（行驶中趴伏）、面部颜色呈现严重缺氧等描述文字合成为一个文本文件发送给中文语音合成播放模块进行中文语音播放，便于急救中心有针对性施救。

作为优选，无线通信模块的麦克风接收所述中文语音合成播放模块扬声器播放的语音。在与120急救中心建立通信连接后，中文语音合成播放模块扬声器播放的语音通过无线通信模块的麦克风传递到120急救中心。

作为优选，处理器还设置有经纬度数字地图。经纬度数字地图能够使经纬度转化为地名。在需要120救助时，处理器将读取的GPS定位经纬度数据通过经纬度数字地图转化为中文地名。

本发明带来的有益效果是：使用心电图、图像识别技术综合检测驾驶员生理状态，当发现驾驶员出现严重病态时自动拨打120急救电话请求急救，告知驾驶员病态及具体地理位置，尤其使用经纬度中文地名转换使急救中心能够及时知晓具体施救地点，同时将发病驾驶员所在车辆自动打开双闪灯、频繁鸣笛、关闭发动机停止车辆行驶，能够有效防止事故发生，系统结构简单，使用十分方便。

附图说明

图1是本发明的一种原理框图；

图2是本发明的无线语音救助单元的一种原理框图；

图3是本发明的一种处理流程图。

图中：1是A电极，2是B电极，3是红外摄像头，4是心电图传感器，5是GPS定位模块，6是无线语音救助单元，6-1是无线通信模块，6-2是中文语音合成播放模块，6-3是麦克风，6-4是扬声器，7是姿态图像识别模块，8是面部颜色识别模块，9是图像增强模块，10是心电图分析模块，11是经纬度数字地图，12是处理器，13是车上通信总线，14是车身控制器，15是发动机控制器，16是环境光传感器，17是红外照明灯。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例： 如图1、图2所示，本发明是一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，摄像头3连接处理器12的图像采集输入端口，心电图传感器4连接处理器12模数转换端口，GPS定位模块5连接处理器12通信端口，无线语音救助单元6中的无线通信模块6-1和中文语音合成播放模块6-2分别连接处理器12的控制端口和通信端口，环境光传感器16连接处理器12模数转换端口，红外照明灯17处理器12驱动端口；处理器12通过车上通信总线13连接车身控制器14和发动机控制器15；A电极1和B电极2由薄金属片加工成为与方向盘外径相适应的半圆形，分别粘接在方向盘的左外侧和右外侧，A电极1和B电极2之间相互电绝缘，使用传感器专用导联线分别连接到心电图传感器；麦克风6-3安装在无线通信模块6-1，扬声器6-4安装在中文语音合成播放模块6-2，安装完成后麦克风6-3能够清晰地接受到扬声器6-4的播放音；姿态图像识别模块7、面部颜色识别模块8、图像增强模块9、心电图分析模块10、经纬度数字地图11存储在处理器12中。摄像头3和红外照明灯17安装在左侧A柱上，安装后摄像头能够拍摄到驾驶员面部和手握方向盘时的正常姿态。

图3是处理流程图，主要步骤包括：

步骤101，设置心电图阀值，超过阀值时拨打120求助，设置驾驶员正常坐姿、双手我握方向盘、由于呼吸和心脏异常引起的缺氧皮肤颜色等各种模板图像帧，供图像识别中做匹配计算使用，设置计数初始参数；

步骤102，通过摄像头3采集驾驶员图像帧，进行图像去噪、对比度增强处理；

步骤103，进行驾驶员双手握方向盘识别；

步骤104，如果驾驶员双手握方向盘，则转步骤105，否则转回步骤102重新采集；

步骤105，驾驶员是双手握方向盘，采集心电图传感器输出；

步骤106，进行心电图分析，主要进行心率统计、心率变化、心肌缺血等常规分析；

步骤107，如果有超过阀值参数，则进行规定时间延时后再次检测分析；

步骤108，延时检测分析后仍然有超过阀值参数，则转入步骤109；

步骤109，处理器12通过车上通行总线13通知整车控制器14和发动机控制器15，打开双闪灯、鸣笛，关闭油门关闭发动机；

步骤110，无线通信模块6-1拨号连接120急救中心；

步骤111，处理器12读取GPS定位模块5的经纬度数值，通过经纬度数字地图11将经纬度数值转换为中文地名；

步骤112，处理器12 将超过阀值参数和附带的描述文字以及车辆所在地名组成文本文件（本例中为.txt）发送到中文语音合成播放模块6-2在扬声器6-4上播放，播放音通过无线通信模块6-1的麦克风6-3传送到120急救中心；

步骤113，进行驾驶员姿态识别；

步骤114，当驾驶员姿态出现异常时，则转入步骤115；

步骤115，处理器12在车上通信总线13上读取车速信号，检测车速是否为行驶中，如果车辆处于行驶中，则转入步骤109至112进行声光报警、关闭发动机、120救助处理；

步骤116，对驾驶员图像帧使用设置的图像模板进行面部颜色配准计算；

步骤117，判断面部皮肤颜色是否正常，如果驾驶员面部皮肤颜色呈现为模板中的严重缺氧状态，说明病情严重；

步骤118，检测测速，处于停车状态时，驾驶员自行处理；

步骤119，车辆处于行驶状态时，为确保结果准确经过短暂延时后再次检测，如果面部皮肤颜色仍为缺氧状态，则通过中文语音合成播放模块6-2扬声器6-4，提示驾驶员靠路边停车恢复身体。

所以本发明具有使用心电图、图像识别技术综合检测驾驶员生理状态，当发现驾驶员出现严重病态时自动拨打120急救电话请求急救，告知驾驶员病态及具体地理位置，尤其使用经纬度中文地名转换使急救中心能够及时知晓具体施救地点，同时将发病驾驶员所在车辆自动打开双闪灯、频繁鸣笛、关闭发动机停止车辆行驶，能够有效防止事故发生，系统结构简单，使用十分方便等特征。

Claims (10)

1. 一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，包括处理器，其特征在于：还包括心电图传感器，心电图分析模块，无线语音救助单元，GPS定位模块，所述处理器连接心电图传感器、无线语音救助单元和GPS定位模块，心电图分析模块设置在处理器中，所述心电图传感器的电极放置在方向盘上，处理器通过车上通信总线连接车身控制器和发动机控制器。

2.根据权利要求1所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述心电图传感器是利用双手电位来获取心电信号的心电图传感器。

3.根据权利要求1或2所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述心电图传感器连接两个电极，每个电极呈半圆形状，使用导电材料铺设在方向盘左边外侧和右边外侧，两个电极之间电绝缘。

4.根据权利要求1所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述处理器还连接摄像头，在处理器中设置姿态图像识别模块和面部颜色识别模块。

5.根据权利要求1所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述处理器中还设置图像增强模块，对图像进行去噪、增强处理。

6.根据权利要求1或4或5所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述处理器连接有红外照明灯和环境光传感器。

7.根据权利要求1所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述无线语音救助单元包括无线通信模块、中文语音合成播放模块，所述无线通信模块设置有麦克风，所述中文语音合成播放模块设置有扬声器。

8.根据权利要求7所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述中文语音合成播放模块接收处理器发送的求助文字和车辆所在经纬度数据，将求助文字和车辆所在经纬度数据转换为中文语音进行播放，所述求助文字包括病态描述文字。

9.根据权利要求8所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述无线通信模块的麦克风接收所述中文语音合成播放模块扬声器播放的语音。

10.根据权利要求6所述一种驾驶员突发疾病后的安全保护系统，其特征在于：所述处理器还设置有经纬度数字地图。

Images