CN103948394A - 一种疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置，利用传感器组中的鼻梁肌电传感器、头部脑电传感器和耳部压力信号传感器感知用户状态情况，将采集到的头部信息通过蓝牙发射模块无线发射出去，同时，用户身上穿戴的消除疲劳背心上设有蓝牙接收器，蓝牙接收器将接收到的无线信息发送给中央处理器，由中央处理器处理分析；如果判断出用户处于疲劳状态，则打开蜂鸣器，提醒用户需要注意和休息，同时打开穴位震动器，进行按摩刺激，降低疲劳度，减少疲劳驾驶，降低事故率。

Description

一种疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置

技术领域

本发明涉及汽车驾驶安全技术领域，尤其涉及一种用于驾驶员疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，机动车和驾驶员的数量都有了很大增长，机动车驾驶日渐普及，与此同时，随之而来的是频繁发生的交通事故，对我们的生命财产安全造成很大威胁。调查显示，2011 年全国涉及人员伤亡的道路交通事故210812 起，共造成62387 人死亡，虽较往年数据这两个数字均有所下降，但仍然不容忽视。查阅和分析我国在过去几年中交通事故的案例统计可以知道，在所有交通事故中，由于驾驶员在疲劳状态下驾驶而引发的交通事故在所有的道路交通事故中所占据的比例高达15-20%，令人触目惊心。所以对驾驶员驾驶机动车过程中疲劳状态的监测显得十分必要，对驾驶员驾驶过程中疲劳状态的及时发现，并作出相应的提醒，减少甚至制止驾驶员疲劳驾驶，对于减少交通事故的发生数量，保护生命财产安全，有着非同一般的重要意义。

驾驶疲劳是指驾驶员在长时间连续行车后，产生心理机能和生理机能的失调，出现视线模糊、腰酸背疼、反应迟钝、动作呆板，使驾驶机能下降的现象。驾驶员疲劳产生的原因极为复杂，与诸多因素有关。研究表明，人在发生困倦的时候，眨眼速度会变慢，眨眼持续时间也会变长。具体来说，驾驶员是否疲劳，与其眼睛的睁开程度状态密切相关。驾驶员的眼睛闭合时间越长，也就意味着疲劳程度越严重。因此，可以通过测量眼睛闭合时间在一段时间内所占的比例，来判断驾驶员的疲劳程度。

发明内容

 本发明的目的是提供一种疲劳驾驶检测方法及检测装置，能够对驾驶员驾驶机动车过程中疲劳状态进行监测，并对疲劳状态作出消除疲劳处理，有效防止机动车司机因疲劳驾驶而造成交通事故。

 本发明采用的技术方案为：

一种疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置，包括蓝牙传输生理信号采集眼镜和消除疲劳背心，蓝牙传输生理信号采集眼镜包括传感器组和蓝牙发射模块，传感器组包括鼻梁肌电传感器、头部脑电传感器、耳部压力信号传感器，鼻梁肌电传感器、头部脑电传感器和耳部压力信号传感器的输出端分别接至蓝牙发射模块的输入端；眼镜包括两眼镜片、位于两眼镜片的相对内端的两鼻托和位于两眼镜片的相对外端的两眼镜腿；所述鼻梁肌电传感器为一对，具有两个电极，该一对鼻梁肌电传感器的两个电极分别安装于两鼻托，所述头部脑电传感器采用连接带连接于两眼镜腿之间，所述蓝牙发射模块安装于其中一眼镜腿，耳部压力信号传感器为一对，两个耳部压力信号传感器分别安装于两眼镜腿的后端；眼镜还装有供电模块，供电模块的供电端连接传感器组和蓝牙发射模块；消除疲劳背心包括背心本体，背心本体内设有心电监测模块、中央处理器、蓝牙接收器、多个穴位震动器、蜂鸣器和电池，其中，心电监测模块、蓝牙接收器和中央处理器连接，多个穴位震动器和蜂鸣器分别与中央处理器连接，多个穴位震动器和蜂鸣器分别与电池连接。

所述的连接带的一端连接于其中一眼镜腿的后端，所述连接带的另一端连接于另一眼镜腿的后端，所述头部脑电传感器连接于所述连接带上。

所述的供电模块包括可充电池、电池充电控制电路、稳压电路和USB 接口；USB 接口与电池充电控制电路的输入端相连接，电池充电控制电路的输出接至可充电池的正极，稳压电路的输入接至可充电池的正极，稳压电路的输出构成供电端。

所述的穴位震动器包括微型电机、一振动锤、信号接收与运动控制单元以及外壳，该微型电机分别与该振动锤及该信号接收与运动控制单元相连，且该微型电机、该振动锤、该信号接收与运动控制单元及该电池均设置在该外壳中，电池连接信号接收与运动控制单元。

本发明利用传感器组中的鼻梁肌电传感器、头部脑电传感器和耳部压力信号传感器感知用户状态情况，将采集到的头部信息通过蓝牙发射模块无线发射出去，同时，用户身上穿戴的消除疲劳背心上设有蓝牙接收器，蓝牙接收器将接收到的无线信息发送给中央处理器，由中央处理器处理分析；如果判断出用户处于疲劳状态，则打开蜂鸣器，提醒用户需要注意和休息，同时打开穴位震动器，进行按摩刺激，降低疲劳度，减少疲劳驾驶，降低事故率。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明的蓝牙传输生理信号采集眼镜结构示意图；

图3为本发明的消除疲劳背心结构示意图。

具体实施方式

如图1、2和图3所示，本发明包括蓝牙传输生理信号采集眼镜和消除疲劳背心11，蓝牙传输生理信号采集眼镜包括传感器组和蓝牙发射模块8 ，传感器组包括鼻梁肌电传感器5、头部脑电传感器6、耳部压力信号传感器10，鼻梁肌电传感器5、头部脑电传感器6和耳部压力信号传感器10的输出端分别接至蓝牙发射模块8 的输入端；眼镜包括两眼镜片1、位于两眼镜片1的相对内端的两鼻托2和位于两眼镜片1的相对外端的两眼镜腿3；所述鼻梁肌电传感器5为一对，具有两个电极，该一对鼻梁肌电传感器5的两个电极分别安装于两鼻托2，所述头部脑电传感器6采用连接带9 连接于两眼镜腿3之间，连接带9 的一端连接于其中一眼镜腿3的后端，所述连接带9 的另一端连接于另一眼镜腿3的后端，所述头部脑电传感器6连接于所述连接带9 上；所述蓝牙发射模块8 安装于其中一眼镜腿3，耳部压力信号传感器10为一对，两个耳部压力信号传感器10分别安装于两眼镜腿3的后端；眼镜还装有供电模块7，供电模块7包括可充电池71、电池充电控制电路、稳压电路和USB 接口；USB 接口与电池充电控制电路的输入端相连接，电池充电控制电路的输出接至可充电池71的正极，稳压电路的输入接至可充电池71的正极，稳压电路的输出构成供电端；消除疲劳背心11包括背心11，背心11内设有心电监测模块、中央处理器、蓝牙接收器、多个穴位震动器13、蜂鸣器和电池，其中，心电监测模块、蓝牙接收器和中央处理器连接，多个穴位震动器13和蜂鸣器分别与中央处理器连接，多个穴位震动器13和蜂鸣器分别与电池连接，穴位震动器13包括微型电机、一振动锤、信号接收与运动控制单元以及外壳，该微型电机分别与该振动锤及该信号接收与运动控制单元相连，且该微型电机、该振动锤、该信号接收与运动控制单元及该电池均设置在该外壳中，电池连接信号接收与运动控制单元。

传感器组，用于实时采集驾驶员的生理数据，该传感器组包括一对鼻梁肌电传感器5，用于检测驾驶员的眼睛眨动次数；以及一个头部脑电传感器6，用于检测驾驶员的脑电波频率；还包括一对耳部压力信号传感器10，用于检测驾驶员打哈欠的次数。一对鼻梁肌电传感器5 、头部脑电传感器6 和一对耳部压力信号传感器10的输出分别接至蓝牙发射模块8 的输入，通过蓝牙发射模块8 进行无线发射。传感器组和蓝牙发射模块8 在蓝牙传输生理信号采集眼镜上的具体分布情况为：眼镜包括两个眼镜片1、两个鼻托2、两根眼镜腿3和镜框4，这里，镜框4可以是半框式，也可以是全框式，两个眼镜片1分别镶嵌于镜框4的左右两侧，两个鼻托2分别安装于对应两个眼镜片1的相对内端的镜框4上，两根眼镜腿3分别连接于对应两个眼镜片1的相对外端的镜框4上。一对鼻梁肌电传感器5具有两个电极，该两个电极分别安装于两鼻托2，头部脑电传感器6采用连接带9连接于两眼镜腿3之间，两个耳部压力信号传感器10分别安装于两眼镜腿3的后端，蓝牙发射模块8安装于其中一眼镜腿3的前端，供电模块7安装于另一眼镜腿3的前端（当然，该蓝牙发射模块8和供电模块7也可以安装在同一根眼镜腿3上）。上述各个传感器与蓝牙发射模块8及供电模块7之间的电气连线，以及蓝牙发射模块8与供电模块7之间的电气连线暗装于眼镜的镜框4内、镜腿3内和连接带9内。连接带9可以是可调节长度而不具有弹性的带体，可通过调节其一端或两端与眼镜腿3的配合程度，或者通过增加调节扣来改变其长度，方便该连接带9与任意一个驾驶员的头部大小相匹配。

供电模块7包括可充电池71、电池充电控制电路（内置于眼镜腿3内）、稳压电路（内置于眼镜腿3内）和USB接口72。电池充电控制电路芯片型号为VA7205DF 的芯片，稳压电路芯片型号为RT913-18CB的芯片；蓝牙发射模块8由芯片型号为BC358239A 的主控制芯片、蓝牙天线及其外围电路组成；可充电池71通过电池充电控制电路及USB 接口进行充电，该可充电池71CON1 的正极输出经稳压电路稳压处理后输出稳压后的供电电源，由稳压电路的对外供电端输出，用于为蓝牙发射模块8以及传感器组的各个传感器进行供电。上述鼻梁肌电传感器5和头部脑电传感器6的输出分别从蓝牙发射模块8 的数据输入到主控制芯片，经主控制芯片处理后从蓝牙发射模块8的蓝牙天线无线发射出去。

背心11内的心电监测模块对驾驶员的心电信号进行实时监控，如果驾驶员处于打瞌睡状态，相应的心电信号就会发生变化，将信息发送给中央处理器，同时，中央处理器通过蓝牙接收器接收无线信息，综合上述的各种信息，中央处理器进行判定与分析，如果判定驾驶者没有疲劳，则背心11内的穴位震动器13和蜂鸣器不动作；如果判定驾驶者处于疲劳状态，则中央处理器将会向背心11内的穴位震动器13和蜂鸣器发送动作命令，使背心11内的穴位震动器13震动，穴位震动器13是设置在背心11贴合驾驶人身体的各个有助于缓解疲劳经络穴位处，当驾驶人疲劳时，穴位震动器13就会产生振动，以帮助缓解疲劳，起到提神醒脑的作用。穴位震动器13通过物理刺激使驾驶员脱离睡眠状态，而响起的蜂鸣器通过声音刺激，使驾驶员恢复至清醒状态。

此穴位震动器13由微型电机、振动锤、信号接收与运动控制单元以及外壳构成。振动锤设置成偏心回转结构，在微型电机驱动下旋转，产生非对称离心力，从而带动整个穴位震动器13产生振动，并且通过控制微型电机转速，可调节穴位震动器13振动的强度。信号接收与运动控制模块用于接收和分析从中央处理器处发送来的信号，实现对微型电机的转速控制。电池为整个穴位震动器13提供能源。

其中，心电监测模块、中央处理器、蓝牙接收器、蜂鸣器和电池集中在一个片状盒体12内，位于人体心脏部位，方便检测。

使用本发明时，驾驶员如同佩戴太阳镜或近似眼镜一样方便，既不会有采用面部图像信息采集所存在的驾驶员头部定位困难的问题，也不会有用医用检测脑电波时，驾驶员头上需要佩戴类似游泳帽的紧固头套导致人长期佩戴不舒服的问题。佩戴后，驾驶员只需通过连接带9 将头部脑电传感器6 拉至其脑中心线处即可。在检测过程中，一对鼻梁肌电传感器5 对驾驶员眼睛的眨动次数进行时时检测，头部脑电传感器6 对驾驶员的脑电波频率进行时时检测，耳部压力信号传感器10 对驾驶员打哈欠的次数进行时时检测，且各个传感器分别将检测的结果时时输出给蓝牙发射模块8，由蓝牙发射模块8 经过处理后通过其蓝牙天线T1 无线发射至蓝牙接收器，从主控制芯片U1 的USB 引脚向外传输给有关管理部门的管理系统，帮助有关管理部门准确和及时地判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。当驾驶员的眼睛眨动次数等于或大于22.6 次/40 秒，且驾驶员的脑电波频率低于8Hz 时，可以判断驾驶员已经进入疲劳驾驶状态。有关管理部门根据检测和分析的数据，可以对进入疲劳驾驶状态的驾驶员采用语音提醒等方式对驾驶员进行提醒干预，或者对车辆进行远程干预控制，以此大大减少交通事故的发生。

Claims (4)

1.一种疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置，其特征在于：包括蓝牙传输生理信号采集眼镜和消除疲劳背心，蓝牙传输生理信号采集眼镜包括传感器组和蓝牙发射模块，传感器组包括鼻梁肌电传感器、头部脑电传感器、耳部压力信号传感器，鼻梁肌电传感器、头部脑电传感器和耳部压力信号传感器的输出端分别接至蓝牙发射模块的输入端；眼镜包括两眼镜片、位于两眼镜片的相对内端的两鼻托和位于两眼镜片的相对外端的两眼镜腿；所述鼻梁肌电传感器为一对，具有两个电极，该一对鼻梁肌电传感器的两个电极分别安装于两鼻托，所述头部脑电传感器采用连接带连接于两眼镜腿之间，所述蓝牙发射模块安装于其中一眼镜腿，耳部压力信号传感器为一对，两个耳部压力信号传感器分别安装于两眼镜腿的后端；眼镜还装有供电模块，供电模块的供电端连接传感器组和蓝牙发射模块；消除疲劳背心包括背心本体，背心本体内设有心电监测模块、中央处理器、蓝牙接收器、多个穴位震动器、蜂鸣器和电池，其中，心电监测模块、蓝牙接收器和中央处理器连接，多个穴位震动器和蜂鸣器分别与中央处理器连接，多个穴位震动器和蜂鸣器分别与电池连接。

2.根据权利要求1所述的疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置，其特征在于：所述的连接带的一端连接于其中一眼镜腿的后端，所述连接带的另一端连接于另一眼镜腿的后端，所述头部脑电传感器连接于所述连接带上。

3.根据权利要求2所述的疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置，其特征在于：所述的供电模块包括可充电池、电池充电控制电路、稳压电路和USB 接口；USB 接口与电池充电控制电路的输入端相连接，电池充电控制电路的输出接至可充电池的正极，稳压电路的输入接至可充电池的正极，稳压电路的输出构成供电端。

4.根据权利要求3所述的疲劳驾驶检测系统及消除疲劳装置，其特征在于：所述的穴位震动器包括微型电机、一振动锤、信号接收与运动控制单元以及外壳，该微型电机分别与该振动锤及该信号接收与运动控制单元相连，且该微型电机、该振动锤、该信号接收与运动控制单元及该电池均设置在该外壳中，电池连接信号接收与运动控制单元。