CN107554293A - 一种安全驾驶预警装置及安全驾驶预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，提供一种安全驾驶预警装置及安全驾驶预警方法。本发明所述的安全驾驶预警装置包括：两个电极，分别安装在方向盘外圈的两侧，用于采集驾驶员的心电电流；以及处理器，用于将所述心电电流转换成心率信息，并根据所述心率信息与预定心率信息的比对结果分析是否进行安全预警；其中，所述两个电极部分覆盖或全部覆盖所述方向盘。本发明将可以测量心率的电极与方向盘相结合，且电极部分覆盖或全部覆盖方向盘，使驾驶员的手无需固定于某一位置，既不会造成驾驶疲劳，又使得心率检测更为实时和准确。

Description

一种安全驾驶预警装置及安全驾驶预警方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种安全驾驶预警装置及安全驾驶预警方法。

背景技术

随着汽车数量的急剧增加，行车安全变得越来越重要，疲劳驾驶、突发疾病等都成为影响行车安全的重要因素，各大车厂也推出了各种主动安全功能，如防瞌睡系统、防长时间驾驶系统等。其中，防瞌睡系统在车内增加摄像头检测驾驶员的眼睛闭合的频率，防长时间驾驶系统通过设定持续驾驶的时间来关闭发动机促使驾驶员不要长时间驾驶。举例来说，丰田汽车公司设计了一种防瞌睡系统，其用摄像头来监测驾驶员上下眼皮之间距离从而判断驾驶员是否处于瞌睡的状态，当系统发现驾驶员处于瞌睡状态时，车辆将会发出警报声来提醒驾驶员，但在驾驶员的眼睛比较小或者戴了墨镜的情形下，则无法准确识别驾驶员是否处于瞌睡状态。另外，奔驰公司设计了一种防疲劳驾驶系统，其在方向盘内部布置了一个传感器，以感应驾驶员对行进方向纠正的频率与速率，然后将数据返回电脑内进行识别。该防疲劳驾驶系统需设定动作时间(如在行程开始20分钟后启动，且在时速80公里以上及180公里以下运作)，并需要电脑依据驾驶方式(如转向、行驶条件、驾驶时间等)来评估驾驶人的疲劳程度和注意力分散的情况，从而涉及多个参数，监测过程较为复杂。

此外，现有技术还涉及一种在方向盘上安装光电式心率监测设备来检测驾驶员的心率变化，并根据驾驶员的心率变化来发现异常驾驶并进行报警。但光电式心率监测设备(如光电式传感器)在光线较强时容易受到干扰，测 量精度低，并且夜间行驶时光电式心率监测设备发出的光线容易对驾驶员造成炫目难以保证安全。此外，采用光电式传感器监测驾驶员的心率时手必须时刻地按在传感器上，容易造成疲劳，影响驾驶体验。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种安全驾驶预警装置，以解决现有车载心率检测技术测量精度低且影响驾驶体验的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种安全驾驶预警装置，包括：两个电极，分别安装在方向盘外圈的两侧，用于采集驾驶员的心电电流；以及处理器，用于将所述心电电流转换成心率信息，并根据所述心率信息与预定心率信息的比对结果分析是否进行安全预警；其中，所述两个电极部分覆盖或全部覆盖所述方向盘。

进一步的，所述电极为导电橡胶电极或不锈钢电极。

进一步的，所述安全驾驶预警装置还包括：显示器，连接所述处理器，用于显示所述心率信息。

进一步的，所述安全驾驶预警装置还包括：报警器，连接所述处理器，用于根据所述心率信息与预设的正常心率信息的比对结果，在所述心率信息出现异常变化时进行报警。

进一步的，所述安全驾驶预警装置还包括：发送器，用于在所述报警器进行报警且不存在驾驶员操作而产生的操作介入信号时，发送救援信息。

进一步的，所述发送器与车辆的辅助驾驶系统通信，用于向所述辅助驾驶系统发送所述救援信息。

进一步的，所述发送器中集成有无线通讯模块，用于以无线通讯方式向与车辆关联的终端发送所述救援信息。

相对于现有技术，本发明所述的安全驾驶预警装置具有以下优势：

(1)本发明所述的安全驾驶预警装置将可以测量心率的电极与方向盘相结合，且电极部分覆盖或全部覆盖方向盘，使驾驶员的手无需固定于某一位置，既不会造成驾驶疲劳，又使得心率检测更为实时和准确。

(2)本发明所述的安全驾驶预警装置在检测到驾驶员心率出现异常变化时，会向辅助驾驶系统和/或远程终端发送救援信息，以便及时使辅助驾驶系统介入以保证行车安全，并可通过远程终端获得救助。

本发明的另一目的在于提出一种安全驾驶预警方法，以解决现有车载心率检测技术测量精度低且影响驾驶体验的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种安全驾驶预警方法，包括：通过分别安装在方向盘外圈的两侧的两个电极采集驾驶员的心电电流；以及将所述心电电流转换成心率信息，并根据所述心率信息与预定心率信息的比对结果分析是否进行安全预警；其中，所述两个电极部分覆盖或全部覆盖所述方向盘。

进一步的，所述安全驾驶预警装置方法还包括：在所述心率信息出现异常变化时进行报警，并检测是否存在驾驶员操作而产生的操作介入信号；以及在不存在所述操作介入信号时，发送救援信息。

进一步的，所述发送救援信息包括：向车辆的辅助驾驶系统发送所述救援信息；和/或以无线通讯方式向与车辆关联的终端发送所述救援信息。

所述安全驾驶预警方法与上述安全驾驶预警装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在 附图中：

图1为本发明实施例所述的安全驾驶预警装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的处理器的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的安全驾驶预警方法的流程示意图。

附图标记说明：

1-电极，2-处理器，3-显示器，4-报警器，5-发送器，6-辅助驾驶系统，7-终端，21-放大器，22-滤波器，23-心电传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的方位词，如“上、下、左、右”，是指相应轮廓的上、下、左和右。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

动物机体组织和体液都能导电，而电极是用来提取人体各种生物电的金属导体。将心电描记器的记录电极放在体表的任何两个非等点部位，都可记录出心电变化的图像，如将左上肢电极与心电图机的正极端相连，右上肢电极与负极端相连，以反映左上肢L与右上肢R的电位差，当L的电位高于R时，便描记出一个向上的波形，当R的电位高于L时，则描记出一个向下的波形，再对波形进行处理，可以将采集到的电流信号转化为数学信号，即BPM(Beat Per Minute,每分钟跳动次数，表示心率)值。

基于该发明思路，本发明实施例提出了一种安全驾驶预警装置，如图1所示，该安全驾驶预警装置包括：两个电极1，分别安装在方向盘外圈的两侧，用于采集驾驶员的心电电流；以及处理器2，用于将所述心电电流转换 成心率信息，并根据所述心率信息与预定心率信息的比对结果分析是否进行安全预警。

其中，所述的两个电极安装在方向盘的外圈，电极的宽度由传感器在检测心率时所需的接触面积的大小来确定电极的宽度，在方向盘的上下电极分开区分左右，如此相对于现有技术中驾驶员手必须固定于光电式传感器处的方案，可使驾驶员的手无需固定于某一位置，从而使得心电电流的检测更具有实时性，同时不会造成驾驶员的使用疲劳，用户操作也更为简单。

另外，所述电极1的材料包括但不限制于导电橡胶、不锈钢等。

其中，所述处理器2可以是本领域常规的单片机、数据信号处理器等，其可采用现有的心率计算算法将心电电流转换成心率信息，并将心率信息与预设的预设心率信息进行比对，其中所述预设心率信息为通过检测驾驶员正常驾驶状态时心率得到和正常心率信息。若实时检测的心率信息与正常心率信息的差距在设定的阈值范围内，则心率正常，不进行安全预警，否则心率信息出现异常变化，进行安全预警。这里，所述正常心率信息可以是某具体数值，若心率信息与正常心率信息的差值超出设定阈值，则可判断驾驶员心率出现异常变化；所述正常心率信息也可以是表示驾驶员正常心率的数值范围，若心率信息未超出该数值范围，则心率正常。

如图2所示，所述处理器2可以进一步包括：放大器21，其连接所述电极1，用于接收并放大所述电极1采集的心电电流；滤波器22，其连接所述放大器21，用于对放大后的信号进行滤波处理；以及心电传感器23，其连接所述滤波器22，用于将滤波后的电流信号转变为心率BPM，并可以传输给显示设备进行显示。

优选地，本发明实施例的安全驾驶预警装置还可以包括：显示器3，用于显示所述心率信息。

通过显示器3，驾驶员可实时获知自己的心率，并根据心率情况调整状 态以使心率保持在正常状态。

可选地，所述显示器3可以直接采用车辆的中控屏，以减少另行设置显示器的成本。

优选地，本实施例的安全驾驶预警装置还可以包括：报警器4，用于根据所述心率信息与预设的正常心率信息的比对结果，在所述心率信息出现异常变化时进行报警。

采用报警器4进行报警是本实施例的安全驾驶预警装置的其中一种预警方式，报警器可通过声光方式提醒驾驶员心率不正常，需调整驾驶状态，驾驶员在调整完状态和进行必要操作后，可手动关闭报警器。

优选地，本实施例的安全驾驶预警装置还可以包括：发送器5，用于在所述心率信息出现异常变化且不存在驾驶员操作而产生的操作介入信号时，发送救援信息。这里，采用发送器5发送救援信息是本实施例的安全驾驶预警装置的另一种预警方式，并具体有两种实现方案：

1)所述发送器5与车辆的辅助驾驶系统6通信，从而可以向所述辅助驾驶系统发送所述救援信息，辅助驾驶系统响应于该救援信息，可参与车辆驾驶。

2)在所述发送器5中集成一个无线通讯模块，从而使发送器5可以通过无线通讯方式向与车辆关联的终端7发送所述救援信息。该终端可以是电脑、手机等，终端对应的用户收到救援信息后，可向驾驶员提供帮助。

下面介绍本实施例的安全驾驶预警装置在三种情形下的预警实现。

1)防疲劳驾驶

处理器2将采集并处理后获得的驾驶员的心率信息与预设的正常状态(非疲劳状态)下的心率信息进行对比分析出驾驶员可能处于疲劳状态，从而所述处理器2及时驱动报警器4报警。若报警后，检测不到因驾驶员操作而产生的相应操作介入信号，则可发出救援信息使车辆的辅助驾驶系统6参与 驾驶，以保证车辆的稳定。其中操作介入信号如驾驶员进行刹车会产生的刹车系统介入的信号，其可通过车辆仪表盘上的指示灯来提醒。

2)防突发急病驾驶

处理器2将采集并处理后获得的驾驶员的心率信息与预设的正常健康状态下的心率信息进行对比分析出驾驶员可能突发急病，如驾驶员心率急剧加快可认为驾驶员突发心脏类疾病。此时，从而所述处理器2立即驱动报警器4报警，并立即检测是否有操作介入信号，则驾驶员没有进行必要操作以及关闭报警器4，则可发出救援信息使车辆的辅助驾驶系统参与驾驶，车道保持系统、车道偏离系统报警等辅助驾驶系统介入驾驶，保持车辆稳定，并最后靠边停车。另外，救援信息也可以同时发送给与车辆关联的终端7，如与车辆的OBU(On board Unit，车载单元)的手机，该手机用户收到救援消息后，可基于OBU的GPS功能，定位出车辆位置，以便及时提供救助。

3)防止行车过程中玩手机

若该安全驾驶预警装置在一定车速一定时间内未能检测出驾驶员的心率，则可认为驾驶员注意没有集中或在做其他事情，如玩手机而未将双手握在方向盘上，此时处理器2仍可基于正常心率信息，判定驾驶员心率出现异常，从而驱动报警器4进行报警。

基于同样的发明思路，本发明的另一实施例还提出了一种安全驾驶预警方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

步骤S1，通过分别安装在方向盘外圈的两侧的两个电极采集驾驶员的心电电流。

其中，使两个电极部分可以大面积覆盖或全部覆盖所述方向盘，以使驾驶员的手无需固定于方向盘的某一特定位置，就可以检测心电电流。

步骤S2，将所述心电电流转换成心率信息，并将所述心率信息与预设心率信息进行比对。

其中，所述预设心率信息为正常心率信息。

步骤S3，判断心率是否正常。

其中，若所述心率信息正常则不做处理，使驾驶员正常驾驶，若心率信息出现异常变化，则进行报警提醒。

如图3所示，在更为优选的方式中，该安全驾驶预警方法还可以进一步包括：

步骤S4，产生报警提醒后，检测是否存在驾驶员操作而产生的操作介入信号。

若检测到存在操作介入信号，即表明驾驶员听到报警后可能进行了必要的操作，这里驾驶员可手动使报警器停止报警；若未检测到存在操作介入信号，则可执行步骤S5。

步骤S5，在所述心率信息出现异常变化且不存在所述操作介入信号时，发送救援信息。

其中，救援信息可采用以下式进行发送：向车辆的辅助驾驶系统发送所述救援信息；和/或以无线通讯方式向与车辆关联的终端发送所述救援信息。

本发明关于安全驾驶预警方法的实施例与上述的安全驾驶预警装置的实施例的具体实施细节相同或相似，在此不再进行赘述。

综上所述，本发明实施例具有以下优势：

1)本发明实施例将电极式测量心率的方案与方向盘相结合，且电极大面积覆盖所述方向盘，使驾驶员的手无需固定于某一位置，既不会造成驾驶疲劳，又使得心率检测更为实时和准确。

2)本发明实施例在检测到驾驶员心率出现异常变化时，会向辅助驾驶系统和/或远程终端发送救援信息，以便及时使辅助驾驶系统介入以保证行车安全，并可通过远程终端获得救助。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置的流程图和/或框图描述了本 公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种安全驾驶预警装置，其特征在于，所述安全驾驶预警装置包括：

两个电极(1)，分别安装在方向盘外圈的两侧，用于采集驾驶员的心电电流；以及

处理器(2)，用于将所述心电电流转换成心率信息，并根据所述心率信息与预定心率信息的比对结果分析是否进行安全预警；

其中，所述两个电极(1)部分覆盖或全部覆盖所述方向盘。

2.根据权利要求1所述的安全驾驶预警装置，其特征在于，所述电极(1)为导电橡胶电极或不锈钢电极。

3.根据权利要求1所述的安全驾驶预警装置，其特征在于，所述安全驾驶预警装置还包括：

显示器(3)，连接所述处理器(2)，用于显示所述心率信息。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的安全驾驶预警装置，其特征在于，所述安全驾驶预警装置还包括：

报警器(4)，连接所述处理器(2)，用于根据所述心率信息与预设的正常心率信息的比对结果，在所述心率信息出现异常变化时进行报警。

5.根据权利要求4所述的安全驾驶预警装置，其特征在于，所述安全驾驶预警装置还包括：

发送器(5)，用于在所述报警器(4)进行报警且不存在驾驶员操作而产生的操作介入信号时，发送救援信息。

6.根据权利要求5所述的安全驾驶预警装置，其特征在于，所述发送器(5)与车辆的辅助驾驶系统(6)通信，用于向所述辅助驾驶系统(6)发送所述救援信息。

7.根据权利要求5所述的安全驾驶预警装置，其特征在于，所述发送器(5)中集成有无线通讯模块，用于以无线通讯方式向与车辆关联的终端(7)发送所述救援信息。

8.一种安全驾驶预警方法，其特征在于，所述安全驾驶预警装置方法包括：

通过分别安装在方向盘外圈的两侧的两个电极(1)采集驾驶员的心电电流；以及

将所述心电电流转换成心率信息，并根据所述心率信息与预定心率信息的比对结果分析是否进行安全预警；

其中，所述两个电极(1)部分覆盖或全部覆盖所述方向盘。

9.根据权利要求8所述的安全驾驶预警方法，其特征在于，所述安全驾驶预警装置方法还包括：

在所述心率信息出现异常变化时进行报警，并检测是否存在驾驶员操作而产生的操作介入信号；以及

在不存在所述操作介入信号时，发送救援信息。

10.根据权利要求9所述的安全驾驶预警方法，其特征在于，所述发送救援信息包括：

向车辆的辅助驾驶系统(6)发送所述救援信息；和/或

以无线通讯方式向与车辆关联的终端(7)发送所述救援信息。