CN105654675A - 疲劳驾驶预警系统及装置 - Google Patents

Abstract

一种疲劳驾驶预警系统，包括感测模块、控制模块及提醒模块。所述感测模块用于感测使用者的生理参数并输出对应的感测信号。所述控制模块用于接收所述感测模块输出的感测信号进行存储并根据接收的感测信号判断使用者的生理参数是否处于正常范围。所述提醒模块用于根据所述控制模块的判断对使用者进行提醒，以避免疲劳驾驶引起的交通事故。本发明还涉及一种疲劳驾驶预警装置。

Description

疲劳驾驶预警系统及装置

技术领域

本发明涉及一种疲劳驾驶预警系统，特别是涉及一种感测疲劳驾驶并进行预警的装置。

背景技术

众所周知，疲劳驾驶使驾驶员的感觉降低，思维判断迟钝，反应慢，极易造成交通事故的发生。目前，疲劳驾驶所造成的交通事故已经在全部交通事故中占有很大的比例。因此，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，并对处于疲劳驾驶状态下的驾驶员进行报警操作是很有必要的。

现有的驾驶者的疲劳状态监测大都基于判断简单的动作指标，虽然在限定条件下能够达到一定的精度，但在实际复杂多变的行车环境下，其准确性和可靠性难以达到预期要求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种判断准确的疲劳驾驶预警系统及装置，精确判断驾驶员是否处于疲劳状态如瞌睡或入睡并及时进行提醒。

一种疲劳驾驶预警系统，包括：

感知模块，用于感测使用者的心跳或体动并输出对应的感测信号；所述感知模块包括一用于感测压力的压电类传感器，所述压电类传感器为压电电缆传感器或压电薄膜传感器；

控制模块，用于接收所述感知模块输出的感测信号进行存储并根据接收的感测信号判断使用者的心跳频率或心跳波峰参数是否处于正常范围；当使用者的心跳频率或心跳波峰参数超出正常范围时，输出一报警信号；以及

预警模块，用于接收所述报警信号并对使用者进行提醒。

一种疲劳驾驶预警装置，包括疲劳驾驶预警系统及座椅腰靠，其中，所述疲劳驾驶预警系统放置于所述座椅腰靠上或封装于所述座椅腰靠内，所述座椅腰靠安装于一汽车驾驶座上。

一种疲劳驾驶预警装置，包括疲劳驾驶预警系统及安全带，其中，所述疲劳驾驶预警系统设置于所述安全带上，所述安全带设置于一汽车驾驶座上，当汽车驾驶员使用所述安全带时，所述疲劳驾驶预警系统与所述驾驶员的身体接触以感测所述驾驶员的心跳或体动信息。

本发明疲劳驾驶预警系统根据所述感知模块感测到的使用者的身体信息，所述控制模块判断使用者的状态并传递给所述预警模块，进而所述预警模块及时提醒使用者，以避免疲劳驾驶引起的交通事故。同时，本发明疲劳驾驶预警系统功耗低，使用简单方便，且在使用者进入入睡状态开始短时间内提醒使用者，准确且及时，从而有效避免疲劳驾驶引起的交通事故。

附图说明

图1是本发明疲劳驾驶预警系统的较佳实施方式的方框示意图；

图2是图1中感知模块的方框示意图；

图3是图1中控制模块的方框示意图；

图4是本发明疲劳驾驶预警装置的较佳实施方式的示意图；

图5是图4中疲劳驾驶预警装置的后视图；

图6是图5中疲劳驾驶预警装置沿II-II线的剖视图；

图7是图4中疲劳驾驶预警装置的感知模块和控制模块的结构示意图；

图8是本发明疲劳驾驶预警装置的疲劳驾驶预警方法流程图；

图9是本发明疲劳驾驶预警装置的应用环境示意图。

具体实施方式

请参考图1，本发明疲劳驾驶预警系统100的较佳实施方式包括一感知模块10、一控制模块30、一通信模块50及一预警模块70。所述感知模块10用于感测使用者的生命体动参数并输出对应的感测信号；所述控制模块30用于接收所述感知模块10输出的感测信号进行存储并根据接收的感测信号判断使用者的生命体动参数是否处于正常范围；所述通信模块50用于提供数据的传输；所述预警模块70用于根据所述控制模块30的判断以对使用者进行提醒。

所述感知模块10包括一压电类传感器。本实施方式中，所述感知模块10包括一压电电缆传感器12，其他实施方式中，所述感知模块10的传感器为压电薄膜传感器。，所述压电电缆传感器12采用逆压电效应的原理，以采集使用者的心跳、人体运动（体动）、血液循环等信号。具体的，压电电缆传感器12包括一层压电薄膜及设于所述压电薄膜两侧的两导电层，所述压电薄膜由聚偏氟乙烯(PVDF)或者有机铁电材料P(VDF-TrFE)等高分子薄膜制成。当所述压电电缆传感器12受到外界的压力发生变化时，会在所述压电电缆传感器12的两层压电薄膜上产生相应的电荷，从而在所述压电电缆传感器12的两极形成电压。此时，所述压电电缆传感器12作为一个有源的电容器，外界输入阻抗的变化会产生信号变化。由于所述压电电缆传感器12的感应膜很薄，所述压电电缆传感器12所提供的电容可以满足标准1Mù负载下的低频响应。本实施方式中，所述压电电缆传感器12与放大电路、滤波电路等配合进行感测，可以将低频响应范围扩大至所需范围，因此，所述感知模块10可以应用于极小的装置和低频振动等级的信号，以便对其进行数据采集及分析。另外，所述压电电缆传感器12内还集成有一温度补偿单元121，所述温度补偿单元121用于对所述压电电缆传感器12进行温度补偿，以提高所述压电电缆传感器12的感测信号的准确性。

本实施方式中，所述压电电缆传感器12为一型号为YCZL213R微型压电电缆传感器，其厚度为3毫米。

其他实施方式中，所述感知模块10还可以包括一屏蔽单元14，所述屏蔽单元14用于屏蔽所述压电电缆传感器12感测的噪音信号。从而当所述压电电缆传感器12对人体产生的振动信号进行感测时，使得感测信号更为准确、灵敏。

需要说明的是，本实施方式中，所述感知模块10的感测方式为被动式感测，其被动接收使用者的体动、心跳波形、血液循环等进而生成对应的感测信号。具体的，当所述感知模块10受到外界的压力发生变化时，也就是说，当使用者对所述感知模块10用力时，所述感知模块10开始工作，当使用者对所述感知模块10停止用力时，所述感知模块10停止工作。因此，本实施方式中，所述感知模块10功耗低，可以节省电能。其他实施方式中，也可以采用主动式的压电电缆传感器12进行感测。需要说明的是，由于本实施方式中所述压电电缆传感器12为高灵敏度的传感器，因此当使用者接触到所述感知模块10时，由于使用者的心跳等变化，所述感知模块10即可感测到压力的变化。

本实施方式中，所述控制模块30为一微控制器32，所述微控制器32包括一存储单元321，所述微控制器32连接所述感知模块10以接收来自所述感知模块10的感测信号并存储于所述存储单元321，如心跳波形、血液循环信息或信号等。所述存储单元321还存储有一预警算法，所述微控制器32接收到来自所述感知模块10的感测信号后，根据所述存储单元321内的预警算法判断使用者的相关参数是否处于正常范围，如，根据使用者的心跳波形（如心率或心跳幅度）、血液循环、体动等信息或信号判断使用者处于清醒状态、瞌睡状态或浅睡状态等，并输出对应的报警信号。

所述通信模块50连接所述控制模块30及所述预警模块70之间，用于提供数据的传输。所述通信模块50可以采用无线传输方式，例如采用蓝牙模组，也可以采用有线传输方式，例如采用USB接口连线连接以传输信号。较佳的，本实施方式中，所述通讯模块50采用蓝牙模组进行通信。其中，所述蓝牙模组具有两个数据输入端，所述两个数据输入端分别采用双端平衡输入，使得其抗干扰性较好。

所述预警模块70用于根据所述控制模块30的判断以对使用者进行提醒。所述预警模块70可以为一显示单元，如OLED点阵显示屏，实时显示测试到的数据，所述显示单元可以通过有线传输方式或无线传输方式接收所述控制模块30的报警信号以进行显示提醒。同时，所述显示单元还可以显示所述使用者的心跳波形、血液循环、体动等信息。其他实施方式中，所述预警模块70可以为一蜂鸣器，所述蜂鸣器根据所接收的报警信号的不同发出频率不同或长短不同的蜂鸣信号以对使用者进行提醒。可以理解的是，所述显示单元可以为车辆的导航显示屏，所述蜂鸣器可以为车辆导航的语音提醒装置。

另外，所述预警模块70还可以为使用者的手机终端，所述手机终端可以通过无线或有线的传输方式与所述控制模块30进行信息交互，所述手机终端用于显示所述使用者的心跳波形、血液循环、体动等信息，同时，所述手机终端根据所接收的报警信号的不同，启动不同的报警机制，如，发光、发声或显示等，以对使用者进行提醒。另外，手机终端还可以记录使用者的心跳波形、血液循环等数据信息，并将数据转换成使用者能够简单易懂的过文字或图形模式直观的显示。另外，使用者也可以自由查询以往的数据记录，同时，使用者还可以导出手机终端记录的历史数据信息并将其交给医生进行数据参考。可以理解的是，使用者手机终端的上述功能可以通过手机上一应用程序实现，当使用者使用手机终端并打开上述应用程序，通过USB接口或蓝牙等连接方式以与所述疲劳驾驶预警系统100进行信息交互。

所述疲劳驾驶预警系统100还包括一供电模块90，所述供电模块90用于为所述疲劳驾驶预警系统100供电。具体的，所述供电模块90连接所述感知模块10及所述控制模块30以为其供电。所述供电模块90包括一电池为所述疲劳驾驶预警系统100供电，也可以包括USB接口用连线连接汽车USB接口为所述疲劳驾驶预警系统100供电。较佳的，由于本实施方式中所述感知模块10及所述控制模块30的功耗都非常低，因此可以采用电池供电，使得所述疲劳驾驶预警系统100结构简单，方便使用。

本实施方式中，所述疲劳驾驶预警系统100根据所述感知模块10感测到的使用者的心跳、血液循环、体动等身体信息或信号，所述控制模块30判断使用者的身体状态进而通过通信模块50传递给所述预警模块70，所述预警模块70以及时提醒使用者。其他实施方式中，所述疲劳驾驶预警单元100还可以输出数据给一后台控制中心，通过手机终端发送信息等方式，让后台实时和使用者交互提醒，控制，以消除使用者的疲劳。

其他实施方式中，所述疲劳驾驶预警系统100还可以连接所述车辆的车速控制单元，以根据使用者的状态控制车辆减速或停止。

请参考图4至图7，本发明疲劳驾驶预警装置300包括一本体200及设置于所述本体上的疲劳驾驶预警系统100。本实施方式中，所述本体200为一安装于汽车驾驶座上的座椅腰靠，如图6所示，本实施方式中所述疲劳驾驶预警系统100封装在座椅腰靠内，其他实施方式中，所述疲劳驾驶预警系统100还可以直接放置于所述座椅腰靠上。当驾驶员接触所述座椅腰靠并对应开启所述疲劳驾驶预警系统，进而所述疲劳驾驶预警系统100通过所述座椅腰靠感测驾驶员的心跳、血液循环、体动等信息或信号并进行处理及提醒。

具体的，本实施方式中，所述疲劳驾驶预警系统100的感知模块10与所述控制模块30设置于所述本体200上，所述蓝牙模组中的发射单元及供电模块90设置于所述本体200上（图未示），所述蓝牙模块中的接收单元与所述预警模块70连接，一并设置于汽车内，如上所述的汽车导航、行车记录仪、手机终端等装置中。

其中，如图7所示，为提高感测灵敏度及精度，所述感知模块10的压电电缆传感器12呈一U型设置，作为其它实施方式，所述压电电缆传感器12设置为具有一开口且大致呈圆形状。当驾驶员进入驾驶座并贴靠至所述座椅腰靠时，所述压电电缆传感器12不断感测驾驶员的心跳信息或信号并输出给所述控制模块30。其中，所述心跳信息包括心跳的波形峰值及频率变化。当所述压电电缆传感器设置为U形时，其U形开口非朝向驾驶员心脏方向设置，以增加压电电缆传感器的感知范围并提高抗干扰性。

所述控制模块30的微控制器32接收所述驾驶员的心跳信息，并根据预警算法计算得出驾驶员的状态。举例来说，一般人体的状态分为清醒、瞌睡、睡眠等状态，当驾驶员的心跳波形峰值在设定的取样时间段内的峰值与该时间段内平均峰值的差值比高于一第一预设值时，所述微控制器32判断得出驾驶员处于适合驾驶的清醒状态，第一预设值可以是5%-10%之间的一个数值；当驾驶员的心跳峰值在取样时间段内与该时间段内平均峰值的差值比低于所述第一预设值（如5%）且持续有一段时间，如10秒，所述控制器32判断驾驶员处于瞌睡状态，所述控制器32输出一第一预警信号给所述蓝牙模组的发射单元，所述蓝牙模组的发射单元发出所述第一预警信号，所述蓝牙模组的接收单元接收所述第一预警信号，进而所述预警模块70对驾驶员进行瞌睡提醒，如蜂鸣器发出频率较低的声音进行提醒。当驾驶员的心跳峰值在取样时间段内与平均峰值的差值比低于一第二预设值（所述第二预设值低于所述第一预设值）且持续有一段时间，如5秒或10秒，或者当驾驶员的心率低于一第三预设值时，所述控制器32判断驾驶员处于睡眠状态，所述控制器32输出一第二预警信号给所述蓝牙模组的发射单元，同样的，所述蓝牙模组的发射单元发出所述第二预警信号，所述蓝牙模组的接收单元接收所述第二预警信号，进而所述预警模块70对驾驶员进行睡眠提醒，如蜂鸣器发出频率较高的声音进行提醒。可以理解的是，第三预设值可以根据个体或医学统计来设置不同心率值作为判断进入睡眠的基准；使用者也可以根据需要设置在不同状态下具有不同的提醒方式。

上述疲劳驾驶预警装置300可以在驾驶员进入入睡状态开始短时间内提醒驾驶员，准确且及时，可以有效避免疲劳驾驶引起的交通事故。

同时，当上述疲劳驾驶预警装置300中的预警模块70为一显示单元时，如汽车导航或手机终端，所述显示单元还可以实时显示使用者的心跳信息，开车时间等。

当使用者处于非正常状态，如入睡、磕睡甚至睡眠状态时，手机终端还可以根据手机GPS的定位信息，发送使用者的状态信息及定位信息给后台控制者，如家人，使得后台控制者和使用者进行交互提醒，控制，以保证行驶安全,消除使用者的疲劳，避免危险的发生。

同时，所述疲劳驾驶预警系统100还可以根据使用者的心率信息判断使用者的健康状态，当使用者的心率短时间内过高或过低时，手机终端将该信息发送给后台控制者的同时，还可以启动车速控制单元，控制车辆减速直至停止。

由于本发明疲劳驾驶预警系统100不断记录使用者的身体参数信息，如5年内的心跳波形、血液循环等信息，从而获得使用者健康状况的大数据，进而可以根据大数据信息得出使用者的身体变化状态。可以理解的是，本发明疲劳驾驶预警系统100可以设置为在开启时选择不同的用户，同样的，所述存储单元321可以存储不同使用者的身体参数信息。

另外，由于本发明疲劳驾驶预警系统100用于根据外界的压力变化进而提醒使用者，因此，所述疲劳驾驶预警系统100还可以作为碰撞安全开关使用。具体的，当车辆碰撞的瞬间，所述疲劳驾驶预警系统100的压电电缆传感器12感测到较大的压力进而启动安全措施，如安全气囊等装置。

可以理解的是，本发明疲劳驾驶预警装置300不限于上述使用方式。其他实施方式中，所述本体200为安全带，所述疲劳驾驶预警系统100设置于所述安全带上，所述安全带设置于一汽车驾驶座上，当汽车驾驶员使用所述安全带时，所述疲劳驾驶预警系统100与所述驾驶员的身体接触以感测所述驾驶员的身体参数。可以理解的是，所述本体200不限于上述两种，只要所述疲劳驾驶预警系统300可以使得所述感知模块10感测到人体心跳即可。

请继续参考图8，本发明疲劳驾驶预警系统100的疲劳驾驶预警方法包括：

S501：所述感知模块10感测使用者的身体参数并输出对应的感测信号；

S502：所述控制模块30接收所述感知模块10输出的感测信号进行存储并根据接收的感测信号判断使用者的身体参数如心跳频率、心跳波峰是否处于正常范围；当使用者的身体参数是否处于正常范围时，返回步骤S501；当使用者的身体参数并非处于正常范围时，执行步骤S503；

S503：所述控制模块30输出报警信号；

S504：所述通信模块50进行数据的传输；

S505：所述预警模块70对使用者进行提醒。

其中，步骤S501可以为一压电电缆传感器12利用逆压电效应的原理采集使用者的心跳、体动、血液循环等身体信号。所述温度补偿单元121对所述压电电缆传感器12进行温度补偿，所述屏蔽单元14对所述压电电缆传感器12采集的信号进行干扰屏蔽。

步骤S502可以为一微控制器32的存储单元321存储所述感测信号并对所接收的感测信号进行判断，判断使用者处于清醒状态、瞌睡状态或浅睡状态，并输出对应的报警信号。

步骤S504可以采用无线传输方式进行数据传输，如蓝牙，也可以采用有有线传输方式进行数据传输，如USB接口连线连接。

步骤S505可以为通过显示提醒，声音提醒、发光提醒等方式。

请一并参考图9，图9是本发明疲劳驾驶预警装置300的应用环境示意图，本发明疲劳驾驶预警装置300除了可以在驾驶员310疲劳时提醒驾驶员310外，其还可以通过一终端设备，如手机330，按约定的协议，把医院340、后台控制中心的后台控制者350、车辆360等与互联网连接起来，共同进行信息交换和通讯，形成一物联网，以实现智能化感测、定位、跟踪、监控和管理，从而方便使用者收集资讯、进行信息管理及控制。具体的，当驾驶员310处于非正常状态，如入睡、磕睡甚至睡眠状态时，手机330可以发送驾驶员310的状态信息及定位信息给后台控制者350，还可以启动车速控制单元，控制车辆360减速直至停止，所述手机330还可以将不断记录的使用者的身体参数信息发送给医院340，从而使得使用者可以利用所述疲劳驾驶预警装置300构建的物联网收集资讯并进行管理及控制。

可以理解的是，当所述预警感测装置300分别设置于若干车辆360内时，所述若干车辆360及一控制中心可以通过GPS及本发明疲劳驾驶预警装置300中的终端设备，同样构成一车联网（图未示）。具体的，若干车辆360的位置、速度、路线、车况及驾驶员的身体参数等信息，可以通过GPS或终端设备与所述控制中心的信息交互，方便使用者收集资讯、进行信息管理及对若干车辆360的控制（如开锁车门、路线规划、车辆减速等）。

本发明疲劳驾驶预警系统100根据所述感知模块10感测到的使用者的身体信息，所述控制模块30判断使用者的状态进而通过通信模块50传递给所述预警模块70，所述预警模块70以及时提醒使用者，以避免疲劳驾驶引起的交通事故。

Claims (10)

1.一种疲劳驾驶预警系统，包括：感知模块，用于感测使用者的心跳或体动并输出对应的感测信号；所述感知模块包括一用于感测压力的压电类传感器，所述压电类传感器为压电电缆传感器或压电薄膜传感器；控制模块，用于接收所述感知模块输出的感测信号进行存储并根据接收的感测信号判断使用者的心跳频率或心跳波峰参数是否处于正常范围；当使用者的心跳频率或心跳波峰参数超出正常范围时，输出一报警信号；以及预警模块，用于接收所述报警信号并对使用者进行提醒。

2.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述压电类传感器还包括一屏蔽单元，用于屏蔽所述压电电缆传感器感测的噪音信号；所述压电电缆传感器内集成有一温度补偿单元，所述温度补偿单元用于对所述压电电缆传感器进行温度补偿。

3.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述压电类传感器包括一层压电薄膜及设于所述一层压电薄膜两侧的两导电层，所述压电薄膜由聚偏氟乙烯或者有机铁电材料P(VDF-TrFE)高分子薄膜制成。

4.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述压电类传感器设置为具有一开口且大致呈圆形或U形，当所述压电电缆传感器为U形时，其U形开口非朝向使用者心脏方向设置。

5.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述控制模块为一微控制器，所述微控制器包括一存储单元，所述存储单元存储有一预警算法，所述微控制器接收到来自所述感知模块的感测信号后，根据所述存储单元内的预警算法判断使用者的心跳频率或心跳波峰参数是否处于正常范围，所述控制模块对应得出使用者的状态为清醒状态或瞌睡状态，并输出对应的报警信号，所述存储单元还用于存储来自所述感知模块的感测信号；当使用者的心跳波形峰值在设定的取样时间段内的峰值与该时间段内平均峰值的差值比高于一第一预设值时，所述微控制器判断得出使用者处于清醒状态；当使用者的心跳峰值在取样时间段内与平均峰值的差值比低于所述第一预设值且持续有一段时间，所述控制器判断使用者处于瞌睡状态。

6.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述疲劳驾驶预警系统还包括一通信模块，所述通信模块连接于所述控制模块及所述预警模块之间，用于提供数据的传输，所述通信模块采用无线传输方式或有线传输方式进行数据传输。

7.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述预警模块包括手机终端，所述手机终端通过无线或有线的传输方式与所述控制模块进行信息交互，所述手机终端用于显示使用者的心跳或体动信息，并根据所接收的报警信号的不同，启动不同的报警机制。

8.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述疲劳驾驶预警系统还包括一供电模块，所述供电模块用于为所述疲劳驾驶预警系统供电，所述供电模块为一电池或USB接口。

9.一种疲劳驾驶预警装置，包括如权利要求1-8中任意一项所述的疲劳驾驶预警系统及座椅腰靠，其中，所述疲劳驾驶预警系统放置于所述座椅腰靠上或封装于所述座椅腰靠内，所述座椅腰靠安装于一汽车驾驶座上。

10.一种疲劳驾驶预警装置，包括如权利要求1-8中任意一项所述的疲劳驾驶预警系统及安全带，其中，所述疲劳驾驶预警系统设置于所述安全带上，所述安全带设置于一汽车驾驶座上，当汽车驾驶员使用所述安全带时，所述疲劳驾驶预警系统与所述驾驶员的身体接触以感测所述驾驶员的心跳或体动信息。