CN104527767A - 一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘及其控制方法 - Google Patents

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蔡志理
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Abstract

本发明公开了一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，包括方向盘支撑架，方向盘支撑架的中心固定有角速度传感器，方向盘支撑架的扶手周向固定有若干依次串联的压力传感器，方向盘支撑架上还固定有疲劳驾驶预警装置，所述的疲劳驾驶预警装置包括壳体，壳体内部设有单片机、预警闪烁灯和预警音响，壳体上还设有能够关闭预警闪烁灯和预警音响的关闭按钮，所述的角速度传感器和压力传感器与单片机的输入端相连，预警闪烁灯和预警音响与单片机的输出端相连。本发明基于检测操作频率和握力(或压力)有效的对驾驶员疲劳驾驶进行预警，并且操作简单，具有较高的实用性和可实现性。

Description

一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘及其控制方法
技术领域
本发明属于驾驶员辅助驾驶技术领域，具体涉及一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘及其控制方法。
背景技术
疲劳驾驶是引发交通事故的一个重要因素。我国每年因道路交通伤亡人数居世界首位，而且以每年10％的速度递增，疲劳驾驶所导致的交通事故也以相当快的速度递增。以北京为例，因疲劳所导致的交通事故占到事故总数的20％以上。疲劳驾驶已经成为交通事故的重要因素，严重威胁着人们的生命和财产安全；如果能够快速、实时、有效地检测疲劳驾驶状态并向驾驶员发出预警信号，将能有效地减少交通事故发生的概率。
驾驶疲劳是指在一段时间的驾车之后所产生的反应水平下降。反应迟钝、判断迟缓、动作僵硬、节奏缓慢等是驾驶员驾驶疲劳的主要表现形式。各种综合研究显示，方向盘的操作频率和握力(或压力)程度可较为直接的表征驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘及其控制方法，本发明基于检测操作频率和握力(或压力)有效的对驾驶员疲劳驾驶进行预警，并且操作简单，具有较高的实用性和可实现性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，包括方向盘支撑架，方向盘支撑架的中心固定有角速度传感器，方向盘支撑架的扶手周向固定有若干依次串联的压力传感器，方向盘支撑架上还固定有疲劳驾驶预警装置，所述的疲劳驾驶预警装置包括壳体，壳体内部设有单片机、预警闪烁灯和预警音响，壳体上还设有能够关闭预警闪烁灯和预警音响的关闭按钮，所述的角速度传感器和压力传感器与单片机的输入端相连，预警闪烁灯和预警音响与单片机的输出端相连。
进一步地，角速度传感器包括设置在方向盘支撑架中心的线圈及设置在线圈两侧的磁铁，所述的角速度传感器采用角速度型动磁铁式磁电传感器。
进一步地，所述的压力传感器包括固体介质、均匀固定在固体介质一侧的动极板和固定在固体介质另一侧的定级板。
进一步地，所述的压力传感器为24个且均匀分布在方向盘支撑架的扶手周向。
进一步地，所述的压力传感器为变极距型电容式传感器。
一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘的控制方法，包括以下步骤：
1)判断驾驶员是否疲劳驾驶：从车辆启动开始，每隔T时间判断一次所述T时间内方向盘是否转动，若是，则为正常驾驶，若否，则继续判断方向盘是否受到大于F的握力或压力，若是，则为正常驾驶，若否，则为疲劳驾驶；
2)判断是否预警：当正常驾驶时，不预警；当疲劳驾驶时，预警；
3)判断驾驶员是否警觉：若是，则通过手动关闭预警，若否，依然判定为疲劳驾驶，持续预警；关闭预警后，则重新判定是否疲劳驾驶，依此循环。
进一步地，所述方向盘是否转动通过设置在方向盘支撑架中心的角速度传感器检测。
进一步地，所述方向盘受握力或压力的大小通过固定在方向盘支撑架的扶手周向的压力传感器检测。
进一步地，预警为声音和灯光同时预警，声音和灯光分别通过设置在方向盘支撑架上的预警音响和预警闪烁灯发出。
进一步地，关闭预警通过设置在方向盘支撑架上的关闭按钮进行关闭。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过设置角速度传感器和压力传感器接收方向盘转动情况及手握方向盘力的情况，并把此情况发送给单片机，由单片机判断是否疲劳驾驶，并通过预警闪烁灯和预警音响发出预警，还设有关闭按钮，当驾驶员感到预警信息时，可以手动控制该按钮关闭预警，结构简单，操作简便，驾驶员无需进行专门培训即可进行独立操作，并且各部件均已成熟，本发明适用于驾驶员长时间的驾驶疲劳预警，特别适应如今多发的高速公路驾驶疲劳预警，并且灯光预警与声音预警协同作用，预警效果更加显著，通过方向盘转动和握力或压力协同判断，预警更加准确，同时能够在现有的方向盘上进行简单改造安装，实用性强。
附图说明
图1为本发明的角速度型动磁铁式磁电传感器原理示意图；
图2为本发明的变极距型电容式传感器原理示意图；
图3为本发明的整体的结构示意图；
图4为本发明的工作流程示意图。
其中，1、方向盘支撑架；2、磁铁；3、压力传感器；4、壳体；5、单片机；6、关闭按钮；7、预警闪烁灯；8、预警音响；9、线圈；10、动极板；11、固体介质；12、定级板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1至图3，一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，包括方向盘支撑架1，方向盘支撑架1的中心固定有角速度传感器，角速度传感器包括设置在方向盘支撑架1中心的线圈9及设置在线圈9两侧的磁铁2，所述的角速度传感器采用角速度型动磁铁式磁电传感器，方向盘支撑架1的扶手周向均匀固定有24个依次串联的压力传感器3，所述的压力传感器3包括固体介质11、均匀固定在固体介质11一侧的动极板10和固定在固体介质11另一侧的定级板12，所述的压力传感器3为变极距型电容式传感器，方向盘支撑架1上还固定有疲劳驾驶预警装置，所述的疲劳驾驶预警装置包括壳体4，壳体4内部设有单片机5、预警闪烁灯7和预警音响8，壳体4上还设有能够关闭预警闪烁灯7和预警音响8的关闭按钮6，所述的角速度传感器和压力传感器3与单片机5的输入端相连，预警闪烁灯7和预警音响8与单片机5的输出端相连。
参见图4，一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘的控制方法，包括以下步骤：
1)判断驾驶员是否疲劳驾驶：从车辆启动开始，每隔4s判断一次所述4s内方向盘是否转动，所述方向盘是否转动通过设置在方向盘支撑架1中心的角速度传感器检测，若是，则为正常驾驶，若否，则继续判断方向盘是否受到大于F的握力或压力，所述方向盘受握力或压力的大小通过固定在方向盘支撑架1的扶手周向的压力传感器3检测，若是，则为正常驾驶，若否，则为疲劳驾驶；
2)判断是否预警：当正常驾驶时，不预警；当疲劳驾驶时，同时发出声音和灯光预警，声音和灯光分别通过设置在方向盘支撑架1上的预警音响8和预警闪烁灯7发出；
3)判断驾驶员是否警觉：若是，则通过手动关闭预警，关闭预警通过设置在方向盘支撑架1上的关闭按钮6进行关闭，若否，依然判定为疲劳驾驶，持续预警，关闭预警后，则重新判定是否疲劳驾驶，依此循环。
下面对本发明的实施过程作进一步详细说明：
从车辆启动开始，角速度传感器即开始检测方向盘的转动情况，压力传感器3检测手握方向盘的力的情况，并将方向盘的转动情况和手握方向盘的握力或压力情况传给单片机5，单片机5每隔4s判断一次所述4s内方向盘是否转动，若是，则为正常驾驶，若否，单片机5判断方向盘是否受到大于10N的握力或压力，若是，则为正常驾驶，若否，则为疲劳驾驶，单片机5将判断结果输送给预警闪烁灯7和预警音响8，当疲劳驾驶时，预警闪烁灯7进行闪烁预警，同时预警音响8播放相应的驾驶疲劳警示语句，当驾驶员接收到预警信息并警觉时，可以通过关闭按钮6将预警闪烁灯7和预警音响8关闭，若驾驶员未发觉预警，说明驾驶员仍处于疲劳驾驶状态，则预警闪烁灯7和预警音响8继续预警。

Claims (10)

1.一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，其特征在于，包括方向盘支撑架(1)，方向盘支撑架(1)的中心固定有角速度传感器，方向盘支撑架(1)的扶手周向固定有若干依次串联的压力传感器(3)，方向盘支撑架(1)上还固定有疲劳驾驶预警装置，所述的疲劳驾驶预警装置包括壳体(4)，壳体(4)内部设有单片机(5)、预警闪烁灯(7)和预警音响(8)，壳体(4)上还设有能够关闭预警闪烁灯(7)和预警音响(8)的关闭按钮(6)，所述的角速度传感器和压力传感器(3)与单片机(5)的输入端相连，预警闪烁灯(7)和预警音响(8)与单片机(5)的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，其特征在于，角速度传感器包括设置在方向盘支撑架(1)中心的线圈(9)及设置在线圈(9)两侧的磁铁(2)，所述的角速度传感器采用角速度型动磁铁式磁电传感器。
3.根据权利要求1所述的一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，其特征在于，所述的压力传感器(3)包括固体介质(11)、均匀固定在固体介质(11)一侧的动极板(10)和固定在固体介质(11)另一侧的定级板(12)。
4.根据权利要求1所述的一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，其特征在于，所述的压力传感器(3)为24个且均匀分布在方向盘支撑架(1)的扶手周向。
5.根据权利要求4所述的一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘，其特征在于，所述的压力传感器(3)为变极距型电容式传感器。
6.一种预警驾驶员疲劳驾驶的方向盘的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)判断驾驶员是否疲劳驾驶：从车辆启动开始，每隔T时间判断一次所述T时间内方向盘是否转动，若是，则为正常驾驶，若否，则继续判断方向盘是否受到大于F的握力或压力，若是，则为正常驾驶，若否，则为疲劳驾驶；
2)判断是否预警：当正常驾驶时，不预警；当疲劳驾驶时，预警；
3)判断驾驶员是否警觉：若是，则通过手动关闭预警，若否，依然判定为疲劳驾驶，持续预警；关闭预警后，则重新判定是否疲劳驾驶，依此循环。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述方向盘是否转动通过设置在方向盘支撑架(1)中心的角速度传感器检测。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：所述方向盘受握力或压力的大小通过固定在方向盘支撑架(1)的扶手周向的压力传感器(3)检测。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：预警为声音和灯光同时预警，声音和灯光分别通过设置在方向盘支撑架(1)上的预警音响(8)和预警闪烁灯(7)发出。
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：关闭预警通过设置在方向盘支撑架(1)上的关闭按钮(6)进行关闭。
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