CN103258403A - 防瞌睡预警系统及方法 - Google Patents

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CN103258403A CN2012100456725A CN201210045672A CN103258403A CN 103258403 A CN103258403 A CN 103258403A CN 2012100456725 A CN2012100456725 A CN 2012100456725A CN 201210045672 A CN201210045672 A CN 201210045672A CN 103258403 A CN103258403 A CN 103258403A
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张耀宗
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Abstract

本发明提供一种防瞌睡预警系统及方法。该防瞌睡预警系统包括：一生理信号侦测单元、一控制单元及一网络桥接模块。生理信号侦测单元用于量测驾驶人的生理信号。控制单元接收生理信号，且控制单元中储存至少一特征信号，特征信号代表接近意识中断的生理信号模式。控制单元持续比对生理信号侦测单元取得的生理信号及特征信号，且当生理信号及特征信号为近似时，控制单元发出一预警指令。网络桥接模块用以接收预警指令而执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站，传送一预警信息，其中预警信息包括驾驶人接近意识中断的事件。

Description

防瞌睡预警系统及方法
技术领域
本发明是有关于一种生理信息侦测系统，特别是关于一种防瞌睡预警系统。
背景技术
疲劳驾驶是导致交通事故主要原因之一。驾驶人于疲劳驾驶时，经常发生打瞌睡情况，而导致交通事故发生。
图1为现有技术中，防瞌睡系统的基本流程。防瞌睡系统是先取得驾驶人的生理信号，并进一步分析生理信号，如Step 1及Step 2所示。防瞌睡系统依据生理信号的分析结果，判断驾驶人是否打瞌睡，如Step 3所示。若驾驶人打瞌睡，则防瞌睡系统执行唤醒操作，以唤醒驾驶人，如Step 4所示。
于现有技术中，判断驾驶人是否打瞌睡的方式，包括：驾驶人头部动态的侦测，如中国台湾第M363417号新型专利；眨眼频率的侦测；脑电波的侦测，如美国专利US 5,813,993号专利案等。其中，驾驶人头部动态的侦测及眨眼频率的侦测容易有误判的状况，导致驾驶人使用防瞌睡系统的意愿不高。脑电波的侦测，可针对每个人脑电波特性调整，而有相对较高的准确性。
如图1所示，虽Step 4执行了唤醒操作，但此一唤醒操作并无法保证驾驶人清醒，第三人也无从提供协助。因此，图1所示的唤醒流程，存在着唤醒失败而使驾驶人持续打瞌睡的风险。
发明内容
针对现有技术中的驾驶人唤醒流程，存在着唤醒失败而使驾驶人持续打瞌睡的风险，本发明提出一种防瞌睡预警系统及防瞌睡预警方法，可有效降低驾驶人打瞌睡的机率。
本发明一或多个实施例提出一种防瞌睡预警系统，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于驾驶人接近意识中断时进行警示。防瞌睡预警系统包括一生理信号侦测单元、一控制单元及一网络桥接模块。
生理信号侦测单元用于量测驾驶人的生理信号。控制单元接收生理信号，且控制单元中储存至少一特征信号。特征信号代表接近意识中断的生理信号模式。控制单元持续比对生理信号侦测单元取得的生理信号及特征信号；当生理信号及特征信号为近似时，控制单元发出一预警指令。
网络桥接模块用以接收预警指令而执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站，传送一预警信息，其中预警信息包括驾驶人接近意识中断的事件。
本发明一或多个实施例更提出一种防瞌睡预警方法，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于驾驶人接近意识中断时进行警示。该方法包括：接收驾驶人的生理信号；分析生理信号；判别驾驶人是否接近意识中断；于驾驶人接近意识中断时，执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站，传送一预警信息，其中预警信息包括驾驶人接近意识中断的事件。
本发明的系统及方法是于接近意识中断时，即开始执行唤醒操作，避免驾驶人真正失去意识后难以唤醒的问题。同时，本发明通过社群网站的应用，使外部的指定对象协助唤醒驾驶人，避免车辆内部的唤醒手段无法确实唤醒驾驶人。
附图说明
图1为现有技术的唤醒流程。
图2为本发明第一实施例的系统方块图。
图3为本发明第二实施例的系统方块图。
图4为本发明实施方式的方法流程图。
图5为本发明实施方式中，唤醒操作的方法流程图。
图6为本发明实施方式中，车辆控制操作的方法流程图。
附图标号：
100   防瞌睡预警系统
110   生理信号侦测单元
120   控制单元
130   定位模块
140   网络桥接模块
141   客户端模块
150a  唤醒模块
150b  唤醒模块
160    车辆控制模块
200    防瞌睡预警系统
210    脑电波仪
221    信号分析单元
222    控制器
220    控制单元
230    定位模块
240    网络桥接模块
250    唤醒模块
260    车辆控制模块
900    社群网站
具体实施方式
请参阅图2所示，为本发明第一实施例所揭露的一种防瞌睡预警系统，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于驾驶人接近意识中断时进行警示。
如图2所示，防瞌睡预警系统100包括一生理信号侦测单元110(Vital Signal DetectionUnit)、一控制单元120、一定位模块130、一网络桥接模块140、至少一唤醒模块150a，150b及一车辆控制模块160。生理信号侦测单元110、定位模块130、网络桥接模块140、唤醒模块150a，150b及车辆控制模块160连接于控制单元120，连接方式可为有线连接或无线连接，无线连接包括蓝牙通信协议、2.4Ghz射频、Wireless AD-Hoc network。
如图2所示，生理信号侦测单元110用于量测驾驶人的生理信号，特别是与疲劳度具有高度相关性的生理信号。于本发明第一实施例中，生理信号主要为脑电波，而生理信号侦测单元110为脑电波仪。其中脑电波仪的感测器，可以是贴片形式粘贴于驾驶人的太阳穴位置，或脑电波仪可为头戴形式，以头带绑于驾驶人头部，而令感测器接触驾驶人头部。
如图2所示，控制单元120用以接收生理信号侦测单元110所量测的生理信号。于一具体实施例中，控制单元120为一以特制硬件或软件所达成的功能模块。例如，所述控制单元120为一移动通信装置，执行一控制程序所达成；或控制单元120为一独立运算芯片，针对本发明所需的功能而设计。
控制单元120中储存一或多个特征信号。特征信号代表驾驶人接近意识中断的生理信号模式(pattern)。控制单元120持续比对生理信号侦测单元110所取得的生理信号及特征信号。当生理信号及特征信号为近似时，控制单元120判定驾驶人接近意识中断，而发出一预警指令。
以下以脑电波为例说明比对生理信号及特征信号的方式。脑电波依据频率，可区分为8～14Hz的α波、14Hz以上的β波、4～8Hz的θ波、0.4～4Hz的δ波。前述四种脑电波模式(Pattern)会同时出现，但强度各有不同，其中较强者称为优势脑电波。当人的意识中断，身体深沉放松时，优势脑电波为4～8Hz的θ波；当优势脑电波为0.4～4Hz的δ波时，人为深度熟睡，处于无意识状态；当优势脑电波为14Hz以上的β波，人为情绪紧张而意识清醒；优势脑电波为8～14Hz的α波时，人为意识清醒，但人的脑电波可能随时转为优势脑电波为4～8Hz的θ波的状态而意识中断。
于此例中，特征信号为一脑电波频率范围，其数值为8～9Hz。8～9Hz的脑电波频率范围已经接近θ波，若为优势脑电波的频率时，则驾驶人意识中断，而随时可能出现打瞌睡的情况。当实际取得的脑电波中的优势脑电波也是介于8～9Hz，即可判断实际取得的脑电波与特征信号近似，而判别驾驶人接近意识中断。而本发明一或多个实施例是在优势脑电波真正转变为θ波之前，就先进行预警及唤醒操作。前述8～9Hz的脑电波频率范围仅为一例示，其数值范围可依据各别驾驶人的差异进行上下调整。
如图2所示，定位模块130用以接收多个定位信号源发出的定位信号，例如来自GPS卫星发送的定位信号，并转换处理为定位坐标。
如图2所示，网络桥接模块140用以接收预警指令而执行一网络连接操作，并控制一客户端模块141。客户端模块141为一软件功能模块，用以登入指定的社群网站900，并执行社群网站900的信息张贴功能，产生动态信息(News Feed)，以供特定或不特定的第三方使用者通过社群网站900取得防瞌睡预警系统发出的信息。
通过客户端模块141，网络桥接模块140依据一登入设定文件登入一指定的社群网站900，以传送一预警信息至社群网站900。预警信息包括驾驶人接近意识中断的事件，网络桥接模块140并可进一步依据定位模块130取得的定位坐标，于一地图信息中标示驾驶人的位置，而附加于预警信息中。
前述的网络可为网际网络、整体封包无线电服务(GPRS，General Packet Radio Service)、全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communications)、公用交换电话网络(PSTN，Public Switched Telephone Network)、第三代无线通信技术(3G，3rd Generation)、第三点五代无线通信技术(3.5G，3.5th Generation)等通信网络。
依据社群网站900的信息张贴功能及登入设定文件，前述预警信息可为公开信息，传送至社群网站900后，张贴预警信息于社群网站900，而供具备一般权限的群组成员浏览；前述张贴于社群网站900的预警信息亦可为私密信息，仅供指定对象或指定群组浏览。
通过社群网站900的通信功能，网络桥接模块140传送所述预警信息至社群网站之后，所传送的预警信息是通过社群网站900，发送预警信息或与预警信息相关联的一信息至一指定对象或指定群组。例如所述的预警信息由社群网站900以移动通信短信(SMS)或电子邮件的形式发送至指定对象的移动通信装置或电子信箱，以提示指定对象联络驾驶人而唤醒驾驶人。与预警信息相关联的信息包括以地图信息的标示驾驶人位置，若于指定对象无法成功联络驾驶人时，更可通过地图信息的标示驾驶人位置，联系第三人(如警察)进行协助。
通过社群网站900的应用，车辆外部的指定对象协助唤醒驾驶人，避免车辆内部的唤醒手段无法确实唤醒驾驶人。
如图2所示，唤醒模块150a，150b连接于控制单元120用以接收预警指令，而执行一唤醒操作。多个唤醒模块150a，150b可以分别执行不同的唤醒操作，所述唤醒操作包括发出警示音、发出震动、、轻微电击、发出警示光、发出指示要求驾驶人回应其一或多数；前述唤醒操作可以分别由不同的唤醒模块150a，150b提供，也可以是二个以上的唤醒操作由同一唤醒模块提供。
如图2所示，车辆控制模块160用以接收预警指令，以执行一车辆控制操作。车辆控制操作包括侦测行车方向并修正行车方向，以及警示其他车辆。警示其他车辆的方式包括车用警示灯闪烁、鸣喇叭警示等。
参阅图3所示，为本发明第二实施例所揭露的一种防瞌睡预警系统200，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于驾驶人接近意识中断时进行警示。防瞌睡预警系统200包括一脑电波仪210、一控制单元220、一定位模块230、一网络桥接模块240、一唤醒模块250及一车辆控制模块260。其中，控制单元220包括一信号分析单元221及一控制器222。
如图3所示，脑电波仪210用于量测驾驶人的脑电波，且脑电波仪210连接于信号分析单元221，以传输脑电波至信号分析单元221。
信号分析单元221用以接收脑电波后并分析脑电波，以判别驾驶人接近意识中断或意识清醒。信号分析单元221储存一或多个特征信号，且信号分析单元221依据特征信号对脑电波电号进行信号分析，以判别驾驶人接近意识中断或意识清醒，而输出接近意识中断或意识清醒的判别结果至控制器222。控制器222接收判别结果，当判别结果为驾驶人接近意识中断时，控制器222发出预警指令。脑电波的分析方式如第一实施例所述。
如图3所示，定位模块230用以接收多个定位信号源发出的定位信号，并转换处理为定位坐标。网络桥接模块240用以接收预警指令而执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站900，以传送一预警信息而联络指定对象或指定群组。预警信息包括驾驶人接近意识中断的事件。网络桥接模块240并可进一步依据定位模块230取得的定位坐标，于一地图信息中标示驾驶人的位置，而附加于预警信息中。
通过社群网站900的通信功能，社群网站900进一步以移动通信短信或电子邮件的形式发送预警信息或与该预警信息相关联的一信息至一指定对象的移动通信装置或电子信箱，以要求指定对象联络驾驶人。前述取得预警信息的指定对象，可通过移动通信装置联系驾驶人，以确认驾驶人的状态。
如图3所示，唤醒模块250连接于控制器222，用以接收预警指令，而执行一唤醒操作。依据唤醒操作，唤醒模块250先执行轻度唤醒，并等待驾驶人发出的清醒回应。若驾驶人没有于一定时间内发出的清醒回应，则唤醒模块250进一步执行重度唤醒。
前述的唤醒可为震动，其方式例如可以为对驾驶的座椅产生震动，唤醒模块250先以轻度震动提示驾驶人，并要求驾驶人以输入语音、输入特定按键指令、输入特定操作手势等清醒回应。唤醒模块250于执行唤醒操作之后，更等待驾驶人发出的一清醒回应。若驾驶人没有于一定时间内发出的清醒回应，则唤醒模块250进一步执行加强震动程度。轻度唤醒/重度唤醒除了发出震动之外，还包括发出警示音、轻微电击、发出警示光、发出一指示要求驾驶人回应其一或多数。如第一实施例，第二实施例的可包括多个唤醒模块250，分别执行不同种类的唤醒操作，或单一唤醒模块250可同时执行二种以上的唤醒操作。
如图3所示，车辆控制模块260于接收预警指令后执行一车辆控制操作。车辆控制操作包括侦测行车方向并修正行车方向，以及警示其他车辆。
如图2及图4所示，为本发明实施方式所提出的一种防瞌睡预警方法，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于驾驶人接近意识中断时进行警示。防瞌睡预警方法包括下列步骤。
以生理信号侦测单元110接收驾驶人的生理信号，如Step 110所示。
以控制单元120接收生理信号，并分析生理信号，如Step 120所示。生理信号可为脑电波，脑电波的分析方式如第一实施例所述。
控制单元120判别驾驶人是否接近意识中断，如Step 130所示。若驾驶人并非接近意识中断，则回归Step 110，重新取得生理信号并分析之。
若于驾驶人接近意识中断，网络桥接模块140执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站900，如Step 140所示。于登入社群网站之后，控制单元120进一步控制网络桥接模块140，以传送一预警信息至社群网站900，如Step 150所示。
所传送的预警信息张贴在社群网站900，如Step 161所示，其中预警信息包括驾驶人接近意识中断的事件。此外，通过社群网站900的通信功能，所述的预警信息或与该预警信息相关联的一信息，由社群网站900以移动通信短信(SMS)或电子邮件的形式传送至指定对象，如Step 162所示，以提示指定对象联络驾驶人。
方法更包括以定位模块130取得一定位坐标，并依据定位坐标，于一地图信息中标示驾驶人的位置，作为与该预警信息相关联的一信息，而附加于预警信息中。
如图4及图5所示，于驾驶人接近意识中断时，另可以唤醒模块150a，150b执行一唤醒操作，如Step 171所示。唤醒操作包括发出警示音、发出震动、发出警示光、轻微电击、发出指示要求驾驶人回应其一或多数。于执行唤醒操作之后，更进一步接收驾驶人的生理信号，并分析生理信号，如Step 172及Step 173所示。依据分析生理信号的结果，判别驾驶人意识是否已恢复清醒，如Step 174所示。若判定驾驶人已恢复清醒之后，则警示驾驶人，以使驾驶人了解发生接近意识中断的事件，以供驾驶人决定是否继续开车，如Step 175所示。若驾驶人未清醒，则再执行唤醒操作，如Step 171跟所示。
如图4及图6所示，于驾驶人接近意识中断时，另可以车辆控制模块160执行一车辆控制操作。车辆控制操作包括侦测行车方向，以判别行车方向是否偏离车道，如Step 181所示。若行车方向偏离车道，则修正行车方向并警示其他车辆，如Step 182所示。于修正行车方向之后，依据分析生理信号的结果，判别驾驶人意识是否已清醒，如Step 183所示。若驾驶人已经清醒，则结束车辆控制业；若驾驶人未清醒，则持续判别行车方向是否偏离车道，如Step 181所示。同样地，若Step 181中判别行车方向没有偏离车道，则判别驾驶人是否清醒，如Step 183所示。
然以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单替换的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
本发明是于接近意识中断时即开始执行唤醒操作，避免驾驶人真正失去意识后难以唤醒的问题。同时，本发明通过社群网站的应用，外部的指定对象协助唤醒驾驶人，避免车辆内部的唤醒手段无法确实唤醒驾驶人。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明。本发明的技术思想企图由权利要求的保护范围及其均等来决定。

Claims (24)

1.一种防瞌睡预警系统，其特征在于，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于所述驾驶人接近意识中断时进行警示，所述防瞌睡预警系统包括：
一生理信号侦测单元，用于量测所述驾驶人的生理信号；
一控制单元，接收所述生理信号，且所述控制单元中储存至少一特征信号，所述特征信号代表接近意识中断的生理信号模式；其中所述控制单元持续比对所述生理信号侦测单元取得的生理信号及所述特征信号，且当所述生理信号及所述特征信号为相同或近似时，所述控制单元发出一预警指令；及
一网络桥接模块，用以接收所述预警指令而执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站，传送一预警信息，其中所述预警信息包括所述驾驶人接近意识中断的事件。
2.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述传送的预警信息是张贴在所述社群网站。
3.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述传送的预警信息通过所述社群网站，发送所述预警信息或与所述预警信息相关联的一信息至一指定对象，以提示所述指定对象联络所述驾驶人。
4.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述生理信号为脑电波，且所述生理信号侦测单元为一脑电波仪。
5.如权利要求4所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述脑电波包括一优势脑电波，且所述特征信号为一脑电波频率范围，当所述优势脑电波符合所述脑电波频率范围，所述生理信号及所述特征信号为近似。
6.如权利要求5所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述脑电波频率范围为8～9Hz。
7.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述控制单元包括：一移动通信装置，执行一控制程序。
8.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述控制单元包括：
一信号分析单元，用于接收并分析所述脑电波，以判别驾驶人接近意识中断或意识清醒；及
一控制器，于所述驾驶人接近意识中断时发出所述预警指令。
9.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述防瞌睡预警系统更包括一定位模块，用以接收多个定位信号源发出的定位信号，并转换处理为定位坐标，且所述网络桥接模块依据所述定位坐标，于一地图信息中标示所述驾驶人的位置，而附加于所述预警信息中。
10.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述防瞌睡预警系统更包括一车辆控制模块，于接收所述预警指令后执行一车辆控制操作。
11.如权利要求10所述的防瞌睡预警系统，其中所述车辆控制操作包括侦测行车方向并修正行车方向，以及警示其他车辆。
12.如权利要求1所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述防瞌睡预警系统更包括至少一唤醒模块，用以接收所述预警指令，而执行一唤醒操作。
13.如权利要求12所述的防瞌睡预警系统，其特征在于，所述唤醒操作包括发出警示音、发出震动、发出警示光、发出一指示要求所述驾驶人回应的其一或多数。
14.一种防瞌睡预警方法，其特征在于，用以侦测一驾驶人的意识清醒状态，并于所述驾驶人接近意识中断时进行警示，所述防瞌睡预警方法包括：
接收所述驾驶人的生理信号；
分析生理信号；
判别所述驾驶人是否接近意识中断；及
于所述驾驶人接近意识中断时，执行一网络连接操作，并依据一登入设定文件登入一指定的社群网站，传送一预警信息，其中所述预警信息包括所述驾驶人接近意识中断的事件。
15.如权利要求14所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，所述传送一预警信息的步骤是指张贴在所述社群网站。
16.如权利要求14所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，所述传送一预警信息的步骤是指通过所述社群网站，发送所述预警信息或与所述预警信息相关联的一信息至一指定对象，以提示所述指定对象联络所述驾驶人。
17.如权利要求14所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，所述生理信号为脑电波。
18.如权利要求17所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，所述防瞌睡预警方法更包括设定一脑电波频率范围，且所述脑电波包括一优势脑电波，当所述优势脑电波符合所述脑电波频率范围，所述驾驶人接近意识中断。
19.如权利要求18所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，所述脑电波频率范围为8～9Hz。
20.如权利要求14所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，防瞌睡预警方法更包括取得一定位坐标，并依据所述定位坐标，于一地图信息中标示所述驾驶人的位置，而附加于所述预警信息中。
21.如权利要求14所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，防瞌睡预警方法更包括于所述驾驶人接近意识中断时执行一车辆控制操作。
22.如权利要求21所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，所述车辆控制操作包括侦测行车方向并修正行车方向，以及警示其他车辆。
23.如权利要求14所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，防瞌睡预警方法更包括于所述驾驶人接近意识中断时，而执行一唤醒操作。
24.如权利要求23所述的防瞌睡预警方法，其特征在于，于执行所述唤醒操作之后，更包括侦测所述驾驶人意识是否已恢复清醒，并于所述驾驶人清醒之后警示所述驾驶人。
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