CN107170190B - 一种危险驾驶示警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种危险驾驶示警系统，包括方向盘本体，进一步包括图像采集模块、身体信息采集模块、处理模块和警告模块。图像采集模块包括第一摄像头，用于采集驾驶员的眼睛开度值信息；身体信息采集模块采集驾驶员生理状态参数；处理模块用于计算驾驶员当前危险驾驶值，警告模块用于根据所述当前危险驾驶值，向驾驶员进行告警。本发明能够实时监测驾驶员的驾驶状态，预防出现危险驾驶的情况。

Description

一种危险驾驶示警系统
技术领域
本发明涉及安全驾驶领域，尤其涉及一种可以进行危险驾驶示警的系统。
背景技术
随着社会的发展，消费水平的提升，汽车作为主要的代步工具已经进入了越来越多的家庭，为大家提供生活上的便利。然而，在汽车行业飞速发展的今天，车祸也成为了一把时常威胁着人们生命的利刃。就像我们所了解的，驾驶员状态不佳就是引起车祸的一个必须直面的原因。酒驾，疲劳驾驶，以及驾驶过程中突发疾病都将酿成大祸。
现在的产品中，有利用视频无线传输，实现监控驾驶员的驾驶情况。但是此种方法需要庞大的数据传输网络和数据库，成本相对较大。也有通过监测车辆行为，例如：压线、超速、左右偏移等，通过监测车辆行为，以此来判断驾驶员的驾驶状态。但是此种方法不能直接监测驾驶员状态，容易造成误判。本发明提供一种能通过驾驶员眼睛开度值信息以及生理状态参数进行综合判断的危险驾驶示警系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种通过驾驶员眼睛开度值信息以及生理状态参数进行综合判断的危险驾驶示警系统。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：
一种危险驾驶示警系统，包括方向盘本体以及图像采集模块、身体信息采集模块、处理模块和警告模块。
所述图像采集模块，包括第一摄像头，用于采集驾驶员的眼睛开度值信息；所述身体信息采集模块，设置于所述方向盘本体上，通过与驾驶员手部接触采集其生理状态参数，所述生理状态参数包括温度和心率值；所述处理模块，根据所述眼睛开度值信息以及所述生理状态参数计算驾驶员当前危险驾驶值w1，其满足：w1＝α·X+β·Y+γ·Z，其中，X为实时眼睛开度计算值，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、体温和心率的比重系数；所述警告模块，用于根据所述当前危险驾驶值w1，向驾驶员进行告警。本发明还可以通过以下技术措施进一步完善：
作为进一步改进的，所述实时眼睛开度计算值为：其中，An为预采样的眼睛开度值，A为实时采集的眼睛开度值；所述实时体温计算值为：其中，T为实时体温采样值，Tn为预采样的体温值；所述实时心率计算值为：其中，H为实时心率采样值，为预采样的心率值。
作为进一步改进的，所述危险驾驶示警系统进一步包括多个环境数据采集模块，所述环境数据采集模块包括光强采集模块以及车内温度采集模块，用于采集直射车身前挡风玻璃的外部光强数据F以及车内部环境温度Ts。
作为进一步改进的，所述眼睛开度值的权重值α满足：
作为进一步改进的，所述身体温度的权重值β满足：其中，t为人体最适温度，所述人体最适温度为20℃≤t≤26℃；所述心率的权重值γ满足：
一种危险驾驶示警系统，包括方向盘本体以及图像采集模块、身体信息采集模块、处理模块和警告模块。
所述图像采集模块，包括第一摄像头，用于采集驾驶员的眼睛开度值信息；所述身体信息采集模块，设置于所述方向盘本体上，通过与驾驶员手部接触采集其生理状态参数，所述生理状态参数包括温度和心率值；所述处理模块，根据所述眼睛开度值信息以及所述生理状态参数计算驾驶员当前危险驾驶值w2，w3以及w4，其分别满足：w2＝α·X，w3＝β·Y，w4＝γ·Z，其中，X为实时眼睛开度计算值，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、体温和心率的比重系数；所述警告模块，用于根据所述当前危险驾驶值w2，w3以及w4，向驾驶员进行告警。
作为进一步改进的，所述实时眼睛开度计算值为：其中，An为预采样的眼睛开度值，A为实时采集的眼睛开度值；所述实时体温计算值为：其中，T为实时体温温度采样值，Tn为预采样的体温值；所述实时心率计算值为：其中，H为实时心率采样值，为预采样的心率值。
作为进一步改进的，所述危险驾驶示警系统进一步包括多个环境数据采集模块，所述环境数据采集模块包括光强采集模块以及车内温度采集模块，用于采集直射车身前挡风玻璃的外部光强数据F以及内部环境温度Ts。
作为进一步改进的，所述眼睛开度值的比重系数α满足：
作为进一步改进的，所述身体温度的比重系数β满足：其中，t为人体最适温度，所述人体最适温度为20℃≤t≤26℃；所述心率的比重系数γ满足：
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、本发明通过测取驾驶员的眼睛开度值、体温以及心率，三种信息进行综合，能够更直观的得出驾驶员的身体状态信息，系统的判断结果将会更准确。
2、通过实时监测的方法，实时监测驾驶员的身体状态，以此为基础，通过算法算出驾驶员当前危险驾驶值，继而做出相应的警告动作，大大提高了驾驶汽车的安全保障，设计简单，成本低。
附图说明
附图1是本发明-实施例的模块示意图；
附图2是本发明第一实施例的立体示意图；
附图3是本发明第一实施例的模块示意图；
附图4是本发明眼睛开度值示意图；
附图5是本发明第二实施例的模块示意图；
附图6是本发明第二实施例的直射车前挡风玻璃的光照范围示意图；
附图7是本发明第二实施例的直射车前挡风玻璃的光照范围示意图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参照图1-4，本发明第一实施例提供了一种危险驾驶示警系统，包括方向盘本体100以及图像采集模块200、身体信息采集模块300、处理模块400和警告模块500。
所述图像采集模块200包括第一摄像头21，用于进行驾驶员面部信息采集。通过拍照所得的照片，实时测得驾驶员的眼睛开度值A，发送给处理模块400进行处理。所述第一摄像头所置位置不限，为了使图像采集达到更好的角度、效果以及不妨碍驾驶员的视野。优选的，所述第一摄像头21设置于车内后视镜正面。由于眼睛开度值的采样中可能包含驾驶员的眨眼、眯眼等动作，使得眼睛开度值的采样结果不是很精确，所以所述驾驶员的眼睛开度值A的采样次数至少为5次。在n次采样的结果中，去掉采样数据中的一个最大值和一个最小值，然后求取剩下(n-2)次数据的平均值，求得的平均值作为最终的采样结果。
通过所述方法求取的采样结果，充分考虑了特殊情况(眨眼、眯眼)对采样结果的影响，使采样结果更加准确。正常情况下，人的眼皮每分钟大约要眨动15次。也就是大概每4秒眨动一次，为了避免采样到多次眨眼的情况，采样间隔设为3秒，为了平衡采样时间和准确性，优选采样次数为10-15次，通过对采样间隔以及采样次数的优选，达到了提高系统工作效率、提高采样结果准确性的目的。
所述身体信息采集模块300包括红外温度测量仪31以及脉搏血氧传感器32，所述红外温度测量仪31以及脉搏血氧传感器32设置于所述方向盘本体100上，通过与驾驶员手部接触采集其生理状态参数。所述生理状态参数包括：实时体温温度值T和实时心率值H。测得所述实时体温温度值T和实时心率值H，发送给处理模块400进行处理。为了能更准确地测得所述实时体温温度值T和实时心率值H，优选的，所述身体信息采集模块至少为4个，以所述方向盘本体100的中心对称轴为轴对称分布于所述方向盘本体100上。因为身体信息采集模块的采样结果较为精确，不需要多次采样，所以所述实时体温温度值T和实时心率值H均为至少2次采样的平均值，优选的，采样次数为2次。
所述处理模块400包括放大滤波A/D转换电路、微处理器、存储器和无线通讯单元。所述处理模块400根据所述眼睛开度值信息以及所述生理状态参数计算驾驶员当前危险驾驶值w1，进一步的，所述驾驶员身体危险驾驶值计算值w1满足：w1＝α·X+β·Y+γ·Z，其中，X为与眼睛开度值相关的实时参数，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、身体温度和心率的权重值；进一步的，所述实时眼睛开度计算值为：其中，An为预采样的眼睛开度值，A为实时采集的眼睛开度值，所述实时体温计算值为：其中，T为实时体温温度采样值，Tn为预采样的身体温度值，所述实时心率计算值为：其中，H为实时心率采样值，为预采样的心率值。所述眼睛开度值、身体温度和心率的权重值α、β和γ可以为预先设定的值或根据环境参数实时调整的值。本实施例中，所述眼睛开度值、身体温度和心率的权重值α、β和γ为预先设定的值，其分别为0.3，0.4和0.3。
所述警告模块500包括语音报警单元51和报警操作单元52，用于根据所述处理模块的驾驶员当前危险驾驶值w1，判断是否进行警告动作，当所述驾驶员当前危险驾驶值w1属于(0.1，0.2)时，所述语音报警单元将进行语音报警，当所述驾驶员当前危险驾驶值w1属于[0.2，+∞)时，所述报警操作单元将开启车辆双闪指示灯。
本发明还提供一种所述危险驾驶示警系统的控制方法：包括：
S1,存储驾驶员的预采样的眼睛开度值An、体温Tn和心率
S2,采集驾驶员当前眼睛开度值信息A、体温T以及心率H；
S3,根据所述眼睛开度值信息A、体温值T以及心率H计算驾驶员当前危险驾驶值w1，w1满足：w1＝α·X+β·Y+γ·Z，其中，X为与眼睛开度相关的实时参数，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、身体温度和心率的权重值；
S4,根据当前危险驾驶值w1，判断是否进行警告。
在步骤S1中，车主在自身状态良好，光线充足的情况下，进行系统的预采样，系统在采样的过程中，采取多次采样求取平均值的方式，使得预采样结果更加准确，为之后的系统判断提供更可靠的依据。在预采样的过程中，车主可通过图像采集模块，采集自己的面部信息，由处理模块的存储器进行存储，作为车主信息。
在步骤S2中，当驾驶员开启系统时，图像采集模块首先进行驾驶员面部信息采样，处理模块将采样结果与预存储的车主信息进行对比，判断当前驾驶员是否为车主。如果采样信息与原车主信息相符，系统进入正常工作模式，准备进行驾驶员眼睛开度值信息以及驾驶员生理状态参数的采样。如果采样信息与原车主信息不符，则系统会通过处理模块的无线通讯单元，将当前驾驶员面部信息发送到车主的手机上。由车主判断，该驾驶员是否经过车主的允许而获得车辆的使用权。如果没有得到车主的允许，则系统会通过处理模块的无线通讯单元，将报警信息、车辆信息即车牌号以及当前驾驶员的面部信息发送给公安部门。如果有车载导航装置，则处理模块会将车辆所处的位置一并发送给公安部门。发送信息的同时，处理模块将锁死汽车控制电路，使汽车不能行动，并进行语音提醒，防止该驾驶员对车造成进一步的伤害。
如果该驾驶员得到了车主的允许使用汽车，则系统将进行正常采样。得出采样结果后，将采样结果发送到车主手机上，由车主根据当前驾驶员的眼睛开度值信息以及生理状态参数，判断当前驾驶员状态是否是正常状态。如果车主确定当前驾驶员状态属于正常状态，则系统进入正常工作模式。系统将以发送到车主手机的采样信息作为当前驾驶员的预设信息，进行驾驶员当前危险驾驶值的判断。系统会自动存储当前驾驶员的面部信息以及生理状态参数，在下次系统开启时，会自动对比所存储的信息，避免了繁琐的确认步骤。
如果车主判断当前驾驶员状态属于不正常状态，系统将根据判断结果对当前驾驶员进行语音提醒，防止出现危险驾驶的情况发生。如果当前驾驶员的状态属于紧急状态，车主则可以通过手机控制系统进行汽车双闪指示灯的点亮，并控制系统通过无线通讯单元，将车辆当前位置信息以及通过图像采集模块获取的驾驶员当前状态发送给有关救护部门。发送通过图像采集模块获取的驾驶员当前状态可以让救护人员对驾驶员的问题有所参考，提前的了解驾驶员所发生的状况，救护人员可以早做准备。通过这样的方式使对驾驶员的救护能够达到快速、高效的目的。
在步骤S3中，处理模块根据所述眼睛开度值信息A、体温值T以及心率H计算驾驶员当前危险驾驶值w1，w1满足：w1＝α·X+β·Y+γ·Z，其中，X为实时眼睛开度计算值，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、身体温度和心率的权重值；所述实时眼睛开度计算值为：其中，An为预采样的眼睛开度值，A为实时采集的眼睛开度值，所述实时体温计算值为：其中，T为实时体温温度采样值，Tn为预采样的身体温度值，所述实时心率计算值为：其中，H为实时心率采样值，为预采样的心率值。所述眼睛开度值、身体温度和心率的权重值α、β和γ可以为预先设定的值或根据环境参数实时调整的值。
一般情况下，所述眼睛开度值、身体温度和心率的权重值α、β和γ设为0.3,0.4和0.3。如果车内设有环境数据采集模块，包括光强采集模块以及车内温度采集模块，用于采集直射车身前挡风玻璃的外部光强数据F以及车内部环境温度Ts。所述眼睛开度值的权重值α满足：所述身体温度的权重值β满足：其中，t为人体最适温度，所述人体最适温度为20℃≤t≤26℃。
车内温度对驾驶员的影响占有很大比例，车内温度的高或者低都会使驾驶员的身体产生相对应的反应。然而这种反应并不会使驾驶员的身体产生太大的不良反应，所以并不应该过多的考虑在系统对驾驶员当前危险驾驶值的计算中。通过对车内温度因素的考量，减少了外界因素对系统计算的影响，使判断结果更加准确。所述心率的权重值γ满足：
在步骤S4中，警告模块根据驾驶员当前危险驾驶值w1，判断是否进行警告动作，当所述驾驶员当前危险驾驶值w1属于(0.1，0.2)时，警告模块通过语音报警单元进行语音报警，当所述驾驶员当前危险驾驶值w1属于[0.2，+∞)时，警告模块通过报警操作单元开启车辆双闪指示灯。
请参照图5-7，本发明第二实施例中提供了一种危险驾驶示警系统，所述危险驾驶示警系统与第一实施例中的危险驾驶示警系统基本相同，不同之处在于：所述危险驾驶示警系统还进一步包括设置于车身的环境数据采集模块600，所述环境数据采集模块包括光强采集模块61以及车内温度采集模块62，用于采集直射车身前挡风玻璃的外部光强数据F以及内部环境温度Ts。所述处理模块根据所述外部光强数据F以及内部环境温度Ts计算所述眼睛开度值、身体温度和心率的权重值α、β和γ，所述眼睛开度值的权重值α满足：所述身体温度的权重值β满足：其中，t为人体最适温度，所述人体最适温度为20℃≤t≤26℃，优选的，t为25℃。所述心率的权重值γ满足：通过对环境因素的考量，减少了环境因素对处理模块处理结果的影响，使得判断结果更加准确。
所述光强采集模块61的采集范围为水平方向θ∈(65°，90°)，垂直方向θ1∈(15°，40°)，优选的，所述光强采集模块61的采集范围为水平方向θ为75°，垂直方向θ1为35°。在这个范围内的光强照射，能较大的影响驾驶员开车时的视野情况，使得驾驶员驾驶汽车时出现眯眼、眨眼的状况发生。然而这种情况的发生，极大的影响了所述图像信息采集模块200对驾驶员眼睛开度值A的样本采集，进而影响了所述危险驾驶示警系统的处理判断结果。使得系统工作变得不够准确。通过光强采集模块61的工作，考虑了外部强光照射的原因。在强光照射出现的情况下，降低眼睛开度值A采样结果对危险驾驶示警系统对当前危险驾驶值的影响系数，使得结果更具有准确性。
本发明第三实施例中提供了一种危险驾驶示警系统，所述危险驾驶示警系统与第二实施例中的危险驾驶示警系统基本相同，不同之处在于：所述危险驾驶示警系统的处理模块，根据所述眼睛开度值信息以及所述生理状态参数计算驾驶员当前危险驾驶值w2，w3以及w4，其分别满足：w2＝α·X，w3＝β·Y，w4＝γ·Z，其中，X为实时眼睛开度计算值，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、体温和心率的比重系数；所述警告模块，用于根据所述当前危险驾驶值w2，w3以及w4，向驾驶员进行告警。
将眼睛开度值，体温以及心率分开考虑，作为当前驾驶员危险驾驶值的3个标准进行考虑，使判断结果更快、更准。只要3个采样的结果中有一个超过其提醒值，系统就会及时提醒，不需再考虑3个综合的情况。
w2，w3以及w4的危险驾驶提醒值分别为0.15,0.03以及0.075。警告模块将当前驾驶值w2，w3以及w4与各自的危险驾驶提醒值进行对比，将对比结果进行或运算，即只要有一项对比结果属于超过危险值，警告模块就进行警告动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (1)

1.一种危险驾驶示警系统，包括方向盘本体，其特征在于：进一步包括，
图像采集模块，包括第一摄像头，用于采集驾驶员的眼睛开度值信息；
身体信息采集模块，设置于所述方向盘本体上，通过与驾驶员手部接触采集其生理状态参数，所述生理状态参数包括体温和心率值；
处理模块，根据所述眼睛开度值信息以及所述生理状态参数计算驾驶员当前危险驾驶值w1，其满足：w1＝α·X+β·Y+γ·Z，其中，X为实时眼睛开度计算值，Y为实时体温计算值，Z为实时心率计算值，α、β、γ分别为眼睛开度值、体温和心率的比重系数，其中，所述实时眼睛开度计算值为：An为预采样的眼睛开度值，A为实时采集的眼睛开度值；所述实时体温计算值为：其中，T为实时体温采样值，Tn为预采样的体温值；所述实时心率计算值为：其中，H为实时心率采样值，为预采样的心率值；
警告模块，用于根据所述当前危险驾驶值w1，向驾驶员进行告警；
进一步包括多个环境数据采集模块，所述环境数据采集模块包括光强采集模块以及车内温度采集模块，用于采集直射车身前挡风玻璃的外部光强数据F以及车内部环境温度Ts，所述眼睛开度值的权重值α满足：所述身体温度的权重值β满足：其中，t为人体最适温度，所述人体最适温度为20℃≤t≤26℃；所述心率的权重值γ满足：
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