CN104325930A - 一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统 - Google Patents

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CN104325930A CN201410611896.7A CN201410611896A CN104325930A CN 104325930 A CN104325930 A CN 104325930A CN 201410611896 A CN201410611896 A CN 201410611896A CN 104325930 A CN104325930 A CN 104325930A
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时国坚
吴俨
张军
孙继通
陈晨
范效彰
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Abstract

本发明公开了一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统，包含摄像模块、旋转模块、警告模块和控制模块；其中，摄像模块安装在旋转模块上，用于拍摄驾驶员的脸部图像，旋转模块用于调整所述摄像模块的拍摄角度；警告模块用于在驾驶员疲劳的时候发出警告信息；控制模块控制摄像模块进行拍摄、分析拍摄的图片得出驾驶员是否处于疲劳状态，并根据驾驶员的状态控制警告模块和刹车系统工作。本发明能够判断驾驶员是否处于疲倦状态，对驾驶员进行提醒，并在提醒不起作用的时候主动刹车，极大地避免了交通事故的发生。

Description

一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，尤其涉及一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统。
背景技术
驾驶疲劳，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。驾驶人睡眠质量差或不足，长时间驾驶车辆，容易出现疲劳。驾驶疲劳会影响到驾驶人的注意、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面。
疲劳后继续驾驶车辆，会感到困倦瞌睡，四肢无力，注意力不集中，判断能力下降，甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失，出现动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素，极易发生道路交通事故。因此，疲劳后严禁驾驶车辆。
交通事故统计分析表明，驾驶员疲劳驾驶是造成交通死亡事故的重要原因之一。日本的事故统计揭 示，因疲劳产生的事故约占1％—1.5％。法国国家警察总署事故报告表明，因疲劳瞌睡而发生车祸的，占人身伤害事故的14.9％，占死亡事故的 20.6％。我国疲劳驾驶情况也比较多，如有的驾驶员因陋就简昼夜行车，为了追求利润昼夜兼程，不顾第二天有行车任务，通宵达旦玩扑克、打麻将、跳舞，引起精神怠倦，致使第二天疲劳驾驶，遇到紧急情况，不知所措，造成事故后悔莫及。
由于疲劳很难明确判断，所以，实际上因疲劳发生的事故比现有统计的数字大。试验表明，驾驶员以 100公里/小时的速度前进，两小时后，生理机能便能进入睡眠状态；30—40秒后，出现抑制高级神经活动的信号，表现欲睡，主动性下降。在一般情况下， 驾驶员一天行车10小时以上，或前一天睡眠时间不足4—5小时者，事故率必然高。
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统（车身电子ECU）。汽车电子最显著特征是向控制系统化推进，用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统，正获得极其广泛的市场。
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。
据统计，从1989年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16％增至23％以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50％以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。 
按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等，另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
现有车辆的控制系统出了个别汽车电子产品能够对疲劳驾驶发出警告外，一般都不具备防止疲劳驾驶的功能。
专利“一种基于生物识别技术的安全驾驶辅助系统”（申请号：201410158589.8 申请日：2014-04-18）公开了一种基于生物识别技术的安全驾驶辅助系统，包括中心主机、其特征在于：所述中心主机包括分析处理模块、报警模块和GPS模块，心跳感应器采集驾驶员的心跳特征数据，红外摄像头采集驾驶员脸部特征图像数据，外置摄像头采集车辆前部范围内的图像数据，GPS模块负责采集定位和速度数据，分析处理模块处理和分析采集的图像或GPS数据，报警模块接收分析处理模块发出的信号进行报警。该发明解决了车辆在道路行驶中因驾驶者疲劳驾驶、分神、开小差、新手 上路等各种突发状况引发的车道偏离、追尾、碰撞等交通事故的问题，提供了一种能够及时提醒驾驶者潜在危险，分担并缓解驾驶者因注意力高度紧张所带来疲劳的安全驾驶辅助系统。
该方法主要依靠心跳感应器采集驾驶员的心跳特征数据进而判断驾驶员是否处于疲倦状态，由于每个人的心跳速度有所不同，这样的方式误差较大。此外，这种方法仅仅对车主进行提示，没有进一步的主动控制，在驾驶员疲倦程度较高、没有注意到警示状况的时候，仍然很容易发生交通事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及的缺陷，提供一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统，包含摄像模块、旋转模块、警告模块和控制模块，所述控制模块分别和摄像模块、旋转模块、警告模块电气相连；
所述摄像模块安装在旋转模块上，用于拍摄驾驶员的脸部图像，并将拍摄到的脸部图像传递给所述控制模块；
所述旋转模块用于调整所述摄像模块的拍摄角度；
所述警告模块用于在驾驶员疲劳的时候发出警告信息；
所述控制模块包含定位单元、计算单元、比较单元、判断单元、警告执行单元和刹车执行单元；
所述定位单元用于控制旋转模块调整摄像模块的拍摄角度，使得摄像模块最大可能的从正面拍摄驾驶员的脸部图像；
所述计算单元用于计算驾驶员脸部图像中瞳孔被眼皮盖过的面积占瞳孔面积的比例；
所述比较单元用于比较预设的比例阈值和所述计算单元计算出来的比例；
所述判断单元根据比较单元的结果判断驾驶员是否处于疲劳状态；
所述警告执行单元在驾驶员处于疲劳状态的持续时间超过预设的警告时间阈值时，控制警告模块发出警告信息；
所述刹车执行单元在驾驶员处于疲劳状态的持续时间超过预设的刹车时间阈值时，控制刹车模块刹车，并打开车辆的故障警报灯。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述预设的比例阈值的范围为60%到80%。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述预设的比例阈值为70%。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述预设的警告时间阈值的范围为1秒到10秒。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述预设的警告时间阈值为3秒。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述预设的刹车时间阈值的范围为2秒到20秒。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述预设的刹车时间阈值为6秒。
作为本发明一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统进一步的优化方案，所述警告模块采用声音报警装置。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 结构简单，使用方便；
2. 能够判断驾驶员是否处于疲倦状态，并且提醒驾驶员；
3. 能够在警告提醒不起作用的时候，主动刹车并打开故障警报灯，避免了交通事故的发生。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统，包含摄像模块、旋转模块、警告模块和控制模块，所述控制模块分别和摄像模块、旋转模块、警告模块电气相连；
所述摄像模块安装在旋转模块上，用于拍摄驾驶员的脸部图像，并将拍摄到的脸部图像传递给所述控制模块；
所述旋转模块用于调整所述摄像模块的拍摄角度；
所述警告模块用于在驾驶员疲劳的时候发出警告信息；
所述控制模块包含定位单元、计算单元、比较单元、判断单元、警告执行单元和刹车执行单元；
所述定位单元用于控制旋转模块调整摄像模块的拍摄角度，使得摄像模块最大可能的从正面拍摄驾驶员的脸部图像；
所述计算单元用于计算驾驶员脸部图像中瞳孔被眼皮盖过的面积占瞳孔面积的比例；
所述比较单元用于比较预设的比例阈值和所述计算单元计算出来的比例；
所述判断单元根据比较单元的结果判断驾驶员是否处于疲劳状态；
所述警告执行单元在驾驶员处于疲劳状态的持续时间超过预设的警告时间阈值时，控制警告模块发出警告信息；
所述刹车执行单元在驾驶员处于疲劳状态的持续时间超过预设的刹车时间阈值时，控制刹车模块刹车，并打开车辆的故障警报灯。
所述预设的比例阈值的范围为60%到80%，优先设置为70%。
所述预设的警告时间阈值的范围为1秒到10秒，优先设置为3秒。
所述预设的刹车时间阈值的范围为2秒到20秒，优先设置为6秒。
所述警告模块采用声音报警装置。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1. 一种防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，包含摄像模块、旋转模块、警告模块和控制模块，所述控制模块分别和摄像模块、旋转模块、警告模块电气相连；
所述摄像模块安装在旋转模块上，用于拍摄驾驶员的脸部图像，并将拍摄到的脸部图像传递给所述控制模块；
所述旋转模块用于调整所述摄像模块的拍摄角度；
所述警告模块用于在驾驶员疲劳的时候发出警告信息；
所述控制模块包含定位单元、计算单元、比较单元、判断单元、警告执行单元和刹车执行单元；
所述定位单元用于控制旋转模块调整摄像模块的拍摄角度，使得摄像模块最大可能的从正面拍摄驾驶员的脸部图像；
所述计算单元用于计算驾驶员脸部图像中瞳孔被眼皮盖过的面积占瞳孔面积的比例；
所述比较单元用于比较预设的比例阈值和所述计算单元计算出来的比例；
所述判断单元根据比较单元的结果判断驾驶员是否处于疲劳状态；
所述警告执行单元在驾驶员处于疲劳状态的持续时间超过预设的警告时间阈值时，控制警告模块发出警告信息；
所述刹车执行单元在驾驶员处于疲劳状态的持续时间超过预设的刹车时间阈值时，控制刹车模块刹车，并打开车辆的故障警报灯。
2. 根据权利要求1所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述预设的比例阈值的范围为60%到80%。
3. 根据权利要求2所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述预设的比例阈值为70%。
4. 根据权利要求1所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述预设的警告时间阈值的范围为1秒到10秒。
5. 根据权利要求4所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述预设的警告时间阈值为3秒。
6. 根据权利要求1所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述预设的刹车时间阈值的范围为2秒到20秒。
7. 根据权利要求6所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述预设的刹车时间阈值为6秒。
8. 根据权利要求1所述的防止疲劳驾驶的汽车控制系统，其特征在于，所述警告模块采用声音报警装置。
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