CN110403617A - 一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法及系统，该驾驶辅助方法包括下述步骤：在车辆行驶时，采集驾驶员手掌抓握方向盘处的皮电信号以及驾驶员抓握方向盘的压力分布信号，根据皮电信号和/或压力分布信号判断驾驶员的精神状态；当驾驶员处于精神紧张状态时，则对驾驶员发出警报提醒；若在对驾驶员进行警报提醒之后的第一预设时间内，没有监听到驾驶员取消警报提醒，则控制情绪舒缓调节装置对驾驶员进行情绪舒缓调节，进一步还可以参与车辆控制调节。本发明可以监测驾驶员的精神状态，当驾驶员处于精神紧张状态时，可以对驾驶员进行情绪舒缓调节，提高驾驶员驾驶的安全性，减少驾驶员因精神高度紧张造成失误操作而引发的交通事故。

Description

一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法。

背景技术

在新手驾驶或路况不熟的情况下，即使车辆动态控制本身较好，且驾驶员注意力集中，仍可能因紧张而造成对车辆的误操作，甚至由此引发安全事故。因此，需要对驾驶员的精神紧张程度或者精神负荷进行监测。

现阶段ADAS(先进驾驶辅助系统)包括自适应巡航，车道偏离预警，前碰预警等功能，多集中在车辆动态控制本身的优化，与驾驶员本身属性的关联较少。与驾驶员关联较多的设备，如身份识别，疲劳监测等系统，多通过驾驶员的眼球开度，瞳孔开度等图像信息判断驾驶员的疲劳程度，没有对驾驶员的精神，尤其是紧张程度进行判别。而基于生理信息的测量方法，通常需要佩戴外部设备或在皮肤上贴片，如佩戴头盔、头环、耳机等方式测量脑电信号，皮肤贴片测量心电、肌电信号等，严重影响驾驶员的正常驾驶体验。

而且现有技术方案多集中于疲劳监测，无法对驾驶员的精神紧张程度进行测量，并且无法进行精神紧张程度监测后的报警和主动干预。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，可以监测驾驶员的精神状态，当驾驶员处于精神紧张状态时，可以对驾驶员进行情绪舒缓调节，提高驾驶员驾驶的安全性，减少驾驶员因精神高度紧张造成失误操作而引发的交通事故。

本发明提供的一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，包括下述步骤：

S1、在车辆行驶时，采集驾驶员手掌抓握方向盘处的皮电信号以及所述驾驶员抓握方向盘的压力分布信号，根据所述皮电信号和/或所述压力分布信号判断所述驾驶员的精神状态；

S2、当所述驾驶员处于精神紧张状态时，则对所述驾驶员发出警报提醒；

S3、若在对所述驾驶员进行警报提醒之后的第一预设时间内，没有监听到所述驾驶员取消所述警报提醒，则控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节；

S4、对所述驾驶员进行情绪舒缓调节后，当检测到所述驾驶员还处于精神紧张状态且持续时间达到第二预设时间时，则对所述驾驶员发出警报提醒，以提醒所述驾驶员当前仍处于精神紧张状态，将对车辆控制系统进行调节；

S5、在对所述驾驶员发出警报提醒后的第三预设时间内，若检测到所述驾驶员取消警报提醒，则仍对所述驾驶员进行情绪舒缓调节，反之，则对车辆控制系统进行调节，以提升车辆行驶的安全性。

优选地，步骤S1中，根据所述皮电信号判断所述驾驶员的精神状态，具体为：

根据所述皮电信号计算皮电信号统计特征参数；

将所述皮电信号统计特征参数与基准皮电信号阈值参数进行比较，当所述皮电信号统计特征参数持续超过所述基准皮电信号阈值参数且持续时间达到第四预设时间时，则判断所述驾驶员当前处于精神紧张状态。

优选地，还包括下述步骤：

在车辆启动时，获取基准皮电信号阈值参数以及所述驾驶员的初始皮电信号统计特征参数，根据所述初始皮电信号统计特征参数修正所述基准皮电信号阈值参数。

优选地，步骤S1中，根据所述压力分布信号判断所述驾驶员的精神状态，具体为：

根据所述压力分布信号计算压力分布统计特征参数；

将所述压力分布统计特征参数与基准压力分布阈值参数进行比较，判断所述驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度是否大于预设的标准强烈程度，若是，则判断所述驾驶员处于精神紧张状态。

优选地，所述压力分布统计特征参数包括抓握区域面积、实际抓握位置、抓握压力统计值；

所述基准压力分布阈值参数包括预设小区域面积、预设大区域面积、预设抓握位置、第五预设时间、抓握压力阈值；

当所述抓握区域面积小于所述预设小区域面积，或者所述实际抓握位置位于所述预设抓握位置内，则判断所述驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度小于所述预设的标准强烈程度；

当所述握紧区域面积不小于所述预设小区域面积，且所述实际抓握位置不位于所述预设抓握位置内，且当所述抓握区域面积持续大于所述预设大区域面积且持续时间达到所述第五预设时间，同时，所述抓握压力统计值大于所述抓握压力阈值，则判断所述驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度大于预设的标准强烈程度。

优选地，还包括下述步骤：

在车辆启动时，获取基准压力分布阈值参数以及所述驾驶员的初始压力分布统计特征参数，根据所述初始压力分布统计特征参数修正所述基准压力分布阈值参数。

优选地，

步骤S3中，控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节，具体为：

通过控制车辆内的灯光或者通过更换播放音乐类型对所述驾驶员进行情绪舒缓调节；

步骤S2中，对所述驾驶员发出警报提醒，具体为通过下述方式中的至少一种方式发出警报提醒：

通过车辆内的语音播放装置输出语音提醒、通过车辆内的显示屏幕显示画面进行提醒、通过座椅振动进行提醒、通过方向盘振动进行提醒。

优选地，还包括下述步骤：

在开始对车辆控制系统进行调节后的第六预设时间内，判断所述驾驶员的精神状态是否恢复到正常水平，若是，则停止对车辆控制系统进行调节。

优选地，对车辆控制系统进行调节，包括：限制车辆的最高车速，调节方向盘反馈力矩，提升车道偏离预警安全阈值，提高车辆前碰预警安全阈值中的至少一种。

优选地，步骤S2具体为：

计算预设时间段内所述驾驶员处于精神紧张状态的时间与所述预设时间段的时间比值，当所述时间比值大于预设的紧张占比值，则对所述驾驶员发出警报提醒。

本发明还提供一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统，包括：皮电传感器、压力传感器、信号处理判断模块、控制信号输出模块；

所述皮电传感器，设置于车辆的方向盘上，用于采集驾驶员的皮电信号，并将所述皮电信号输出至所述信号处理判断模块；

所述压力传感器，设置在车辆的方向盘上，用于在所述驾驶员抓握方向盘时采集所述驾驶员的压力分布信号，并将所述压力分布信号输出至所述信号处理判断模块；

所述信号处理判断模块，用于根据所述皮电信号和/或压力分布信号判断所述驾驶员是否处于精神紧张状态，并将对应的精神状态信号输出至所述控制信号输出模块；

所述控制信号输出模块，用于根据所述精神状态信号判断所述驾驶员处于精神紧张状态时，输出报警控制信号至车辆控制系统，通过所述车辆控制系统发出警报提醒，且在所述车辆控制系统发出警报提醒后的第一预设时间内，通过CAN总线或LIN总线没有监听到所述驾驶员取消所述警报提醒时，则通过所述车辆控制系统控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节；

所述控制信号输出模块，还用于在通过所述车辆控制系统控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节之后，当检测到所述驾驶员还处于精神紧张状态且持续时间达到第二预设时间时，则对所述驾驶员发出警报提醒，以提醒所述驾驶员当前仍处于精神紧张状态，将对车辆控制系统进行调节；

且所述控制信号输出模块，还用于在对所述驾驶员发出警报提醒后的第三预设时间内，若检测到所述驾驶员取消警报提醒，则仍对所述驾驶员进行情绪舒缓调节，反之，则对车辆控制系统进行调节，以提升车辆行驶的安全性。

优选地，所述信号处理判断模块包括：信号放大及滤波电路、信号运算电路以及精神状态判断单元；

所述信号放大及滤波电路，用于将所述皮电信号以及所述压力分布信号进行放大和降噪处理后输出至所述信号运算电路；

所述信号运算电路，用于根据来自所述信号放大及滤波电路的皮电信号计算皮电信号统计特征参数，以及根据来自所述压力传感器的压力分布信号计算压力分布信号统计特征参数，且将所述皮电信号统计特征参数和所述压力分布信号统计特征参数输出至所述精神状态判断单元；

所述精神状态判断单元，用于将所述皮电信号统计特征参数与设定的基准皮电信号阈值参数进行比较，判断所述驾驶员是否处于精神紧张状态，还用于将所述压力分布信号统计特征参数与设定的基准压力分布信号阈值参数进行比较，判断所述驾驶员是否处于精神紧张状态，且将对应的精神状态信号输出至所述控制信号输出模块。

实施本发明，具有如下有益效果：可以通过根据驾驶员的皮电信号和驾驶员抓握方向盘的压力分布信号监测驾驶员的精神状态，通过皮电信号和压力分布信号进行判断形成冗余，避免误判，当驾驶员处于精神紧张状态时，可以对驾驶员进行情绪舒缓调节，在情绪舒缓调节不奏效的情形下，还可以主动参与车辆控制调节，提高驾驶员驾驶的安全性，减少驾驶员因精神高度紧张造成失误操作而引发的交通事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法一实施例的流程图。

图2是本发明提供的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法另一实施例的流程图。

图3是本发明提供的另一实施例中，驾驶员精神状态判断的流程图。

图4是本发明提供的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统的原理框图。

具体实施方式

本发明提供一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，该方法包括下述步骤：

S1、在车辆行驶时，采集驾驶员手掌抓握方向盘处的皮电信号以及驾驶员抓握方向盘的压力分布信号，根据皮电信号和/或压力分布信号判断驾驶员的精神状态；

S2、当驾驶员处于精神紧张状态时，则对驾驶员发出警报提醒；

S3、若在对驾驶员进行警报提醒之后的第一预设时间内，没有监听到驾驶员取消警报提醒，则控制情绪舒缓调节装置对驾驶员进行情绪舒缓调节。

S4、对驾驶员进行情绪舒缓调节后，当检测到驾驶员还处于精神紧张状态，且驾驶员处于精神紧张状态的持续时间达到第二预设时间时，则对驾驶员发出警报提醒，以提醒驾驶员当前仍处于精神紧张状态，将对车辆控制系统进行车辆控制调节。

S5、在对驾驶员发出警报提醒后的第三预设时间内，若检测到驾驶员取消警报提醒，则仍对驾驶员进行情绪舒缓调节，反之，则对车辆控制系统进行车辆控制调节，以提升车辆行驶的安全性。

进一步地，步骤S1中，根据皮电信号判断驾驶员的精神状态，具体为：

根据皮电信号计算皮电信号统计特征参数；

将皮电信号统计特征参数与基准皮电信号阈值参数进行比较，当皮电信号统计特征参数持续超过基准皮电信号阈值参数，且皮电信号统计特征参数超过基准皮电信号阈值参数的持续时间达到第四预设时间时，则判断驾驶员当前处于精神紧张状态。

进一步地，用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法还包括下述步骤：

在车辆启动时，获取基准皮电信号阈值参数以及驾驶员的初始皮电信号统计特征参数，根据初始皮电信号统计特征参数修正基准皮电信号阈值参数。在车辆启动时，驾驶员一般不会处于精神紧张状态。可以采用数理统计方法修正基准皮电信号阈值参数，例如，将初始皮电信号统计特征参数与基准皮电信号阈值参数加权取平均值作为修正后的基准皮电信号阈值参数。

进一步地，步骤S1中，根据压力分布信号判断驾驶员的精神状态，具体为：

根据压力分布信号计算压力分布统计特征参数；

将压力分布统计特征参数与基准压力分布阈值参数进行比较，判断驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度是否大于预设的标准强烈程度，若是，则判断驾驶员处于精神紧张状态。

进一步地，压力分布统计特征参数包括抓握区域面积、实际抓握位置、抓握压力统计值。

基准压力分布阈值参数包括预设小区域面积、预设大区域面积、预设抓握位置、第五预设时间、抓握压力阈值；

当抓握区域面积小于预设小区域面积，或者实际抓握位置位于预设抓握位置内，则判断驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度小于预设的标准强烈程度。

当握紧区域面积不小于预设小区域面积，且实际抓握位置不位于预设抓握位置内，且当抓握区域面积持续大于预设大区域面积且持续时间达到第五预设时间，同时，抓握压力统计值大于所述抓握压力阈值，则判断驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度大于预设的标准强烈程度。

在另一实施例中，压力分布统计特征参数可以包括抓握区域面积、实际抓握位置、双手实际抓握位置弧度距离、抓握区域形状、抓握压力统计值，抓握压力统计值可以包括抓握压力峰值、抓握压力峰值与抓握压力均值之间的差值；基准压力分布阈值参数包括预设小区域面积、预设大区域面积、预设双手抓握位置弧度距离、第五预设时间、手指按压形状、抓握压力阈值，抓握压力阈值可以包括第一预设峰值、第一预设差值。

当驾驶员的抓握区域面积小于预设小区域面积，或者实际抓握位置位于预设抓握位置内，或者双手实际抓握位置弧度距离小于预设双手抓握位置弧度距离，则判断驾驶员手掌抓握动作的强烈程度小于预设的标准强烈程度。

当握紧区域面积不小于预设小区域面积，且实际抓握位置不位于预设抓握位置内，以及双手实际抓握位置弧度距离不小于预设双手抓握位置弧度距离，并且，当抓握区域面积持续大于预设大区域面积，以及抓握区域面积大于预设大区域面积的持续时间达到第五预设时间，同时，存在抓握区域形状与手指按压形状相同且大拇指按压区域处于方向盘4转轮内侧，抓握压力峰值高于第一预设峰值，且抓握压力峰值与抓握压力均值之间的差值超过第一预设差值，则判断驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度大于预设的标准强烈程度。

进一步地，用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法还包括下述步骤：

在车辆启动时，获取基准压力分布阈值参数以及驾驶员的初始压力分布统计特征参数，根据初始压力分布统计特征参数修正基准压力分布阈值参数。这里，可以根据数理统计的方法修正基准压力分布阈值参数，例如，将初始压力分布统计特征参数与基准压力分布阈值参数加权取平均值作为修正后的基准压力分布阈值参数。

进一步地，步骤S3中，控制情绪舒缓调节装置对驾驶员进行情绪舒缓调节，具体为：

通过控制车辆内的灯光或者通过更换播放音乐类型对驾驶员进行情绪舒缓调节；

步骤S2中，对驾驶员发出警报提醒，具体为通过下述四种方式中的至少一种方式发出警报提醒：

通过车辆内的语音播放装置输出语音提醒、通过车辆内的显示屏幕显示画面进行提醒、通过座椅振动进行提醒、通过方向盘振动进行提醒。

进一步地，用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法还包括下述步骤：

在开始对车辆控制系统进行调节后的第六预设时间内，判断驾驶员的精神状态是否恢复到正常水平，若是，则停止对车辆控制系统进行调节。

进一步地，对车辆控制系统进行调节，包括：限制车辆的最高车速，调节方向盘反馈力矩，提升车道偏离预警安全阈值，提高车辆前碰预警安全阈值中的至少一种。

这里，提升车道偏离预警安全阈值，即在车辆偏离预定车道的距离还没有达到预设的偏离报警距离时，就开始进行警报提醒，提醒驾驶员车辆偏离原行驶车道；在驾驶员不处于精神紧张状态下时，车辆偏离原行驶车道的距离达到预设的偏离报警距离，车辆才开始进行警报提醒，提醒驾驶员车辆已经偏离原行驶车道。

提高车辆前碰预警安全阈值，即在车辆距离前车的跟车距离还没有达到预设的跟车报警间距时，就开始进行警报提醒，提醒驾驶员车辆与前车之间的间距不足；在驾驶员不处于精神紧张状态下时，车辆距离前车的跟车距离达到预设的跟车报警间距时，才开始进行警报提醒，提醒驾驶员车辆与前车之间的间距不足。这样，就可以保证驾驶员在精神紧张状态下，有更早的预判时间和更长的反应时间，使驾驶更加安全。

进一步地，步骤S2具体为：

计算预设时间段内驾驶员处于精神紧张状态的时间与预设时间段的时间比值，当该时间比值大于预设的紧张占比值，则对驾驶员发出警报提醒。

在本发明提供的另一实施例中，如图2所示，用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法包括下述步骤：

先检测车辆是否启动，当车辆已经启动，则开始对驾驶员的精神状态进行判断。这里检测车辆是否启动，可以通过在车辆CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线上检测是否有点火信号。

当根据驾驶员的皮电信号和/或压力分布信号判断驾驶员的紧张持续时间大于情绪舒缓控制阈值，则确定驾驶员处于精神紧张状态，提示即将进入情绪舒缓调节；反之，驾驶员的紧张持续时间不大于情绪舒缓控制阈值，则又回到对驾驶员的精神状态进行判断的流程。

判断驾驶员是否取消情绪舒缓调节，若否，则开始对驾驶员进行情绪舒缓调节，之后再次对驾驶员的精神状态进行判断，判断驾驶员的紧张持续时间是否大于情绪舒缓调节退出阈值。

若驾驶员的紧张持续时间不大于情绪舒缓调节退出阈值，则退出情绪舒缓调节，之后又回到对驾驶员的精神状态进行判断的流程；若驾驶员的紧张持续时间大于情绪舒缓调节退出阈值，则判断驾驶员的紧张持续时间是否大于车辆控制调节阈值。

若驾驶员的紧张持续时间大于车辆控制调节阈值(即上述的第二预设时间)，则判断驾驶员仍然处于精神紧张状态，提示驾驶员即将进入车辆控制调节，接着判断驾驶员是否取消车辆控制调节；若驾驶员的紧张持续时间不大于车辆控制调节阈值，则回到情绪舒缓调节步骤。

当驾驶员取消车辆控制调节时，则回到情绪舒缓调节步骤，当驾驶员没有取消车辆控制调节时，则开始进行车辆控制调节，之后再对驾驶员精神状态进行判断。

当驾驶员的紧张持续时间大于车辆控制退出阈值时，则继续进行车辆控制调节，反之，则退出车辆控制调节。

在本发明提供的另一实施例中，驾驶员的精神状态判断流程如图3所示。

读取基准皮电信号阈值参数和基准压力分布阈值参数，还读取皮电信号和压力分布信号。

对皮电信号和压力分布信号进行放大、滤波及运算处理，计算得到皮电信号统计特征参数和压力分布统计特征参数。

当车速大于车速阈值时，判断皮电信号统计特征参数是否大于基准皮电信号阈值参数，以及压力分布统计特征参数是否大于基准压力分布阈值参数。

若皮电信号统计特征参数大于基准皮电信号阈值参数，以及压力分布统计特征参数大于基准压力分布阈值参数，则驾驶员紧张持续时间开始增加，需要计算驾驶员处于紧张状态的时间与预设时间段的时间比值，并判断驾驶员的紧张持续时间是否大于紧张持续时间阈值，驾驶员处于紧张状态的时间与预设时间段的时间比值是否大于预设的紧张占比值。

当驾驶员的紧张持续时间大于紧张持续时间阈值，而且驾驶员处于紧张状态的时间与预设时间段的时间比值大于预设的紧张占比值，则对驾驶员进行情绪舒缓调节。

本发明还提供一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统1，如图4所示，，该用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统1包括：皮电传感器11、压力传感器12、信号处理判断模块13、控制信号输出模块14。

皮电传感器11设置于车辆的方向盘4上，用于采集驾驶员手掌抓握处的皮电信号，并将皮电信号输出至信号处理判断模块13。

压力传感器12设置在车辆的方向盘4上，用于在驾驶员抓握方向盘4时采集驾驶员的压力分布信号，并将压力分布信号输出至信号处理判断模块13。

信号处理判断模块13用于根据皮电信号和/或压力分布信号判断驾驶员是否处于精神紧张状态，并将对应的精神状态信号输出至控制信号输出模块14。

控制信号输出模块14用于根据精神状态信号判断驾驶员处于精神紧张状态时，输出报警控制信号至车辆控制系统2，通过车辆控制系统2发出警报提醒，且在车辆控制系统2发出警报提醒后的第一预设时间内，通过CAN总线或LIN(Local Interconnect Network，本地互联网络)总线没有监听到驾驶员取消警报提醒时，则通过车辆控制系统2控制情绪舒缓调节装置3对驾驶员进行情绪舒缓调节。车辆控制系统2可以是整车控制器。

控制信号输出模块14还用于在通过车辆控制系统2控制情绪舒缓调节装置3对驾驶员进行情绪舒缓调节之后，当检测到驾驶员还处于精神紧张状态且持续时间达到第二预设时间时，则对驾驶员发出警报提醒，以提醒驾驶员当前处于精神紧张状态，将对车辆控制系统2进行调节。

且控制信号输出模块14还用于在对驾驶员发出警报提醒后的第三预设时间内，若检测到驾驶员取消警报提醒，则对驾驶员进行情绪舒缓调节，反之，则对车辆控制系统2进行调节，以提升车辆行驶的安全性。

进一步地，信号处理判断模块13包括：信号放大及滤波电路131、信号运算电路132以及精神状态判断单元133。

信号放大及滤波电路131用于将皮电信号以及压力分布信号进行放大和降噪处理后输出至信号运算电路132。

信号运算电路132用于根据来自信号放大及滤波电路131的皮电信号计算皮电信号统计特征参数，以及根据来自压力传感器12的压力分布信号计算压力分布信号统计特征参数，且将皮电信号统计特征参数和压力分布信号统计特征参数输出至精神状态判断单元133。

精神状态判断单元133用于将皮电信号统计特征参数与设定的基准皮电信号阈值参数进行比较，判断驾驶员是否处于精神紧张状态，还用于将压力分布信号统计特征参数与设定的基准压力分布信号阈值参数进行比较，判断驾驶员是否处于精神紧张状态，且将对应的精神状态信号输出至控制信号输出模块14。

如图4所示，有两个皮电传感器11分别安装于方向盘4的3点及9点钟方向，且方向盘4左侧最上端的一个皮电传感器11与左侧最下端的一个皮电传感器11之间方向盘圆弧跨度可以达到60°～90°，方向盘4左侧最上端的一个皮电传感器11与左侧最下端的一个皮电传感器11之间还可以均匀分布多个皮电传感器11。同样，方向盘4右侧最上端的一个皮电传感器11与右侧最下端的一个皮电传感器11之间方向盘圆弧跨度可以达到60°～90°，方向盘4右侧最上端的一个皮电传感器11与右侧最下端的一个皮电传感器11之间还可以均匀分布多个皮电传感器11。上述的皮电传感器11的分布范围与驾驶员的正常驾驶姿势的手握位置对应，方便采集驾驶员手掌处的皮电信号。

压力传感器12安装于方向盘转轮上所有的可抓握区域，包括方向盘的转轮的外侧和内侧，用于识别当前驾驶员的方向盘抓握位置，并采集驾驶员握住方向盘后的压力分布信号。

信号放大及滤波电路131优先安装于方向盘4内，用于将采集到的皮电信号和压力分布信号进行放大和降噪处理，输出处理后的皮电信号和压力分布信号。

信号运算电路132优先安装于方向盘4内，用于将信号放大及滤波电路131输出的皮电信号和压力分布信号进行数理统计，输出包括皮电信号和压力分布信号的单位时间内的平均值、方差等统计特征值。

精神状态判断单元133优先安装于方向盘内，对信号运算电路132输出的统计特征值与精神状态判断单元133内部预设的阈值参数进行比较，并对比较结果进行计数，各个容量的计数器对应不同的驾驶精神紧张程度，输出驾驶员当前精神紧张程度以及此状态的持续时间。

控制信号输出模块14接收精神状态判断单元133输出的驾驶紧张程度的判断结果，判断结果包括驾驶员当前精神紧张程度以及此状态的持续时间，输出控制信号至车辆控制系统，控制信号包括更换播放音乐、调节氛围灯光、限制最高车速、调节方向盘反馈力矩、提升车道偏离预警安全阈值、提高前碰预警安全阈值等控制信号，然后由其他各车辆系统分别执行。

基于上述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统1，在又一实施例中，用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法包括下述步骤：

步骤1：车辆启动时，读取精神状态判断单元133内置的基准皮电信号阈值参数和基准压力分布阈值参数，并根据车速较慢时收集到的皮电信号及压力分布信号，利用数理统计的方法对基准皮电信号阈值参数和基准压力分布阈值参数进行适当修正，将基准皮电信号阈值参数和基准压力分布阈值参数稳定一段时间后，覆盖原内置的基准皮电信号阈值参数和基准压力分布阈值参数，以适应不同驾驶员的驾驶情况。

步骤2：通过遍布方向盘4转轮上的压力传感器12(压力传感器12可以是薄膜传感器)，监测方向盘4上的驾驶员的抓握位置。当监测到驾驶员的抓握区域面积较小且持续时间较长，即对应驾驶员长时间单手抓握方向盘4时，说明当前驾驶员的精神处于放松状态，判断驾驶员精神紧张程度为放松；当监测到驾驶员抓握区域面积正常，且长时间内抓握位置为方向盘4转轮的下边区域时，对应驾驶员在通过操作方向盘4的下边沿控制车辆方向，说明当前驾驶员也是处于精神放松，或当前车辆处于良好的直线行驶状态，判断驾驶员精神紧张程度为放松；当监测到驾驶员两只手的抓握区域在方向盘4转轮上的弧度距离偏差长时间小于一定角度阈值，如120°，说明当前驾驶员操作方向盘4所需的力矩值不高，即当前的车辆行驶状态良好，驾驶员需要的大角度操作较少，判断驾驶员精神紧张程度为放松；当方向盘4转轮上的压力传感器12监测到驾驶员的抓握位置，长时间为方向盘4正常位置的3点和9点方向，或者长时间两个抓握的角度的圆弧位置偏差为160°至180°之间时，说明驾驶员对当前工况专注度较高，且需要随时通过控制方向盘4来对车辆进行控制，判断驾驶员精神紧张程度为一般，再通过后续步骤对驾驶员进行是否紧张进行判断。

步骤3：当驾驶员感到紧张时，手心处会有大量的汗液溢出，而汗液的分泌会导致人手心处的皮电导电率产生变化，利用皮电传感器11(可以是皮电贴片或薄膜传感器)采集皮电信号，利用信号放大及滤波电路131对采集的皮电信号进行放大和降噪处理，输出给信号运算电路132，得到皮电信号统计特征参数，如平均值、方差等，将这些参数输出给精神状态判断单元133，与精神状态判断单元133内置的基准皮电信号阈值参数进行比较，超过设定的基准皮电信号阈值参数并持续一定时间后，可以输出当前驾驶员的精神紧张程度。

同时，当驾驶员感到紧张时，手指会进行不自觉地抓握，同时大拇指会因为握拳姿势由自然搭放在方向盘4转轮上而转化为方向盘4转轮的内侧位置，方向盘4转轮上的压力传感器12检测到其压力分布的变化情况，主要监测压力的分布区域和形状，压力的峰值和均值大小，以及峰值压力的分布位置。当监测到驾驶员抓握产生的压力分布长时间处于区域小，压力的峰值较低且均值较小，峰值与均值的差异较小的状态时，说明当前驾驶员抓握方向盘4的力较小，处于相对放松的状态，但仍需将双手放置在方向盘4的正常抓握位置以应对驾驶工况的变化，判断当前驾驶员精神紧张程度为一般；当监测到驾驶员抓握产生的压力分布上时间处于区域大，且存在部分压力区域形状与手指按压形状一致，压力的峰值较高且与均值差异较大时，说明当前驾驶员抓握方向盘4的力较大，且处于握紧的状态导致手指部位的应力较大，同时，监测到大拇指的按压区域处于方向盘4转轮的内侧时，说明驾驶员的手掌已产生握拳动作，处于比较紧张的状态，判断当前驾驶员精神紧张程度为紧张。

当判断驾驶员的精神紧张程度为紧张后，通过车辆控制系统2控制车辆上的语音装置和显示装置输出语音、进行屏幕显示、座椅或方向盘4振动等形式提醒驾驶员，当前处于紧张驾驶，即将进入情绪舒缓调节。

步骤4：如对驾驶员在提醒后，驾驶员可以通过操作按键等方式取消提醒，则语音、屏幕显示、座椅或方向盘4振动等警报提醒取消，精神状态判断单元133和车辆控制系统2不进行工作，直到车辆再次启动；如驾驶员在提醒后不进行取消操作，则车辆控制系统2进入情绪舒缓调节，包括控制更换播放音乐类型或调节氛围灯光等方式舒缓驾驶员情绪。

步骤5：如果更换播放音乐类型或调解氛围灯光等方式后，驾驶员紧张程度缓解至正常水平下(即紧张程度得到缓解)，则车辆控制系统2提示退出情绪舒缓调节；如更换播放音乐类型或调解氛围灯光等方式后，精神状态判断单元133仍监测到驾驶员处于精神紧张，且持续一定时间的情况下(即紧张程度没有缓解)，则车辆控制系统2输出语音、屏幕显示或方向盘4振动等形式提醒驾驶员，当前处于紧张驾驶，即将进入车辆控制调节。

步骤6：如驾驶员在提醒后，通过操作按键等方式取消提醒，则仍继续进行舒缓调节；如驾驶员在提醒后不进行取消操作，则车辆控制系统2进入车辆控制调节，包括调节车辆各系统，包括限制最高车速，调节方向盘4反馈力矩，提升车道偏离预警安全阈值，提高前碰预警安全阈值等。

步骤6：如已进入车辆控制调节，而精神状态判断单元133监测到驾驶员精神紧张程度恢复到正常水平，并持续一段时间的情况下(即紧张程度得到缓解)，由车辆控制系统2控制输出语音、屏幕显示提醒紧张已缓解，并退出车辆控制调节；否则持续车辆控制调节直到车辆停止。

当驾驶员精神紧张时，手心出汗，影响手掌处的皮电导电率；同时双手紧握方向盘4，导致方向盘4部分位置持续受压，影响方向盘4上的压力分布。通过在方向盘4上加装电阻率测量贴片或薄膜皮电传感器11，可以用于测量驾驶员在正常驾驶姿势下的皮电导电率，通过在方向盘4上加装压力测量薄膜传感器，可以用于测量驾驶员对方向盘4的握紧程度。当监测到驾驶员的皮电导电率异常或方向盘4握力持续较大后，进行情绪舒缓调节，并更换播放音乐和调节氛围灯光；皮电导电率一段时间内仍无法恢复正常时，进行车辆控制调节，包括限制最高车速，调节方向盘4反馈力矩，提升车道偏离安全阈值，提高前碰预警安全阈值等，减少驾驶员因紧张误操作而出现的危险情况。

当监测到驾驶员精神比较紧张的时候，应进行适当提醒，必要时进行主动干预。利用皮电和压力分布的信息进行测量，可直接在方向盘4上布置皮电传感器和压力传感器，对驾驶员的干扰较小，且两种方法冗余，可减少误报警的几率。

综上所述，本发明通过驾驶员的皮电信号和驾驶员抓握方向盘4时的压力分布信号对驾驶员的精神状态进行判断，而不是对驾驶员做疲劳判断；并且，通过皮电信号和压力分布信号对驾驶员的精神状态进行判断，形成冗余，避免误判；本发明还在判断出驾驶员处于精神紧张状态时，对驾驶员进行警报提醒，还可以主动干预降低紧张感，利用驾驶员的精神紧张程度对进行车辆控制调节，以使车适应人，提高车辆安全性。而且本发明提供的方法及系统不需要佩戴外部设备或在皮肤上贴片，因而也不会影响驾驶员的驾驶体验。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、在车辆行驶时，采集驾驶员手掌抓握方向盘处的皮电信号以及所述驾驶员抓握方向盘的压力分布信号，根据所述皮电信号和/或所述压力分布信号判断所述驾驶员的精神状态；

S2、当所述驾驶员处于精神紧张状态时，则对所述驾驶员发出警报提醒；

S3、若在对所述驾驶员进行警报提醒之后的第一预设时间内，没有监听到所述驾驶员取消所述警报提醒，则控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节；

S4、对所述驾驶员进行情绪舒缓调节后，当检测到所述驾驶员还处于精神紧张状态且持续时间达到第二预设时间时，则对所述驾驶员发出警报提醒，以提醒所述驾驶员当前仍处于精神紧张状态，将对车辆控制系统进行调节；

S5、在对所述驾驶员发出警报提醒后的第三预设时间内，若检测到所述驾驶员取消警报提醒，则仍对所述驾驶员进行情绪舒缓调节，反之，则对车辆控制系统进行调节，以提升车辆行驶的安全性。

2.根据权利要求1所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S1中，根据所述皮电信号判断所述驾驶员的精神状态，具体为：

根据所述皮电信号计算皮电信号统计特征参数；

将所述皮电信号统计特征参数与基准皮电信号阈值参数进行比较，当所述皮电信号统计特征参数持续超过所述基准皮电信号阈值参数且持续时间达到第四预设时间时，则判断所述驾驶员当前处于精神紧张状态。

3.根据权利要求2所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，还包括下述步骤：

在车辆启动时，获取基准皮电信号阈值参数以及所述驾驶员的初始皮电信号统计特征参数，根据所述初始皮电信号统计特征参数修正所述基准皮电信号阈值参数。

4.根据权利要求1所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S1中，根据所述压力分布信号判断所述驾驶员的精神状态，具体为：

根据所述压力分布信号计算压力分布统计特征参数；

将所述压力分布统计特征参数与基准压力分布阈值参数进行比较，判断所述驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度是否大于预设的标准强烈程度，若是，则判断所述驾驶员处于精神紧张状态。

5.根据权利要求4所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，

所述压力分布统计特征参数包括抓握区域面积、实际抓握位置、抓握压力统计值；

所述基准压力分布阈值参数包括预设小区域面积、预设大区域面积、预设抓握位置、第五预设时间、抓握压力阈值；

当所述抓握区域面积小于所述预设小区域面积，或者所述实际抓握位置位于所述预设抓握位置内，则判断所述驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度小于所述预设的标准强烈程度；

当所述握紧区域面积不小于所述预设小区域面积，且所述实际抓握位置不位于所述预设抓握位置内，且当所述抓握区域面积持续大于所述预设大区域面积且持续时间达到所述第五预设时间，同时，所述抓握压力统计值大于所述抓握压力阈值，则判断所述驾驶员的手掌抓握动作的强烈程度大于预设的标准强烈程度。

6.根据权利要求5所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，还包括下述步骤：

在车辆启动时，获取基准压力分布阈值参数以及所述驾驶员的初始压力分布统计特征参数，根据所述初始压力分布统计特征参数修正所述基准压力分布阈值参数。

7.根据权利要求1所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，

步骤S3中，控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节，具体为：

通过控制车辆内的灯光或者通过更换播放音乐类型对所述驾驶员进行情绪舒缓调节；

步骤S2中，对所述驾驶员发出警报提醒，具体为通过下述方式中的至少一种方式发出警报提醒：

通过车辆内的语音播放装置输出语音提醒、通过车辆内的显示屏幕显示画面进行提醒、通过座椅振动进行提醒、通过方向盘振动进行提醒。

8.根据权利要求1所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，还包括下述步骤：

在开始对车辆控制系统进行调节后的第六预设时间内，判断所述驾驶员的精神状态是否恢复到正常水平，若是，则停止对车辆控制系统进行调节。

9.根据权利要求1所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，对车辆控制系统进行调节，包括：限制车辆的最高车速，调节方向盘反馈力矩，提升车道偏离预警安全阈值，提高车辆前碰预警安全阈值中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助方法，其特征在于，步骤S2具体为：

计算预设时间段内所述驾驶员处于精神紧张状态的时间与所述预设时间段的时间比值，当所述时间比值大于预设的紧张占比值，则对所述驾驶员发出警报提醒。

11.一种用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统，其特征在于，包括：皮电传感器、压力传感器、信号处理判断模块、控制信号输出模块；

所述皮电传感器，设置于车辆的方向盘上，用于采集驾驶员的皮电信号，并将所述皮电信号输出至所述信号处理判断模块；

所述压力传感器，设置在车辆的方向盘上，用于在所述驾驶员抓握方向盘时采集所述驾驶员的压力分布信号，并将所述压力分布信号输出至所述信号处理判断模块；

所述信号处理判断模块，用于根据所述皮电信号和/或压力分布信号判断所述驾驶员是否处于精神紧张状态，并将对应的精神状态信号输出至所述控制信号输出模块；

所述控制信号输出模块，用于根据所述精神状态信号判断所述驾驶员处于精神紧张状态时，输出报警控制信号至车辆控制系统，通过所述车辆控制系统发出警报提醒，且在所述车辆控制系统发出警报提醒后的第一预设时间内，通过CAN总线或LIN总线没有监听到所述驾驶员取消所述警报提醒时，则通过所述车辆控制系统控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节；

所述控制信号输出模块，还用于在通过所述车辆控制系统控制情绪舒缓调节装置对所述驾驶员进行情绪舒缓调节之后，当检测到所述驾驶员还处于精神紧张状态且持续时间达到第二预设时间时，则对所述驾驶员发出警报提醒，以提醒所述驾驶员当前仍处于精神紧张状态，将对车辆控制系统进行调节；

且所述控制信号输出模块，还用于在对所述驾驶员发出警报提醒后的第三预设时间内，若检测到所述驾驶员取消警报提醒，则仍对所述驾驶员进行情绪舒缓调节，反之，则对车辆控制系统进行调节，以提升车辆行驶的安全性。

12.根据权利要求11所述的用于监测驾驶员精神状态的驾驶辅助系统，其特征在于，所述信号处理判断模块包括：信号放大及滤波电路、信号运算电路以及精神状态判断单元；

所述信号放大及滤波电路，用于将所述皮电信号以及所述压力分布信号进行放大和降噪处理后输出至所述信号运算电路；

所述信号运算电路，用于根据来自所述信号放大及滤波电路的皮电信号计算皮电信号统计特征参数，以及根据来自所述压力传感器的压力分布信号计算压力分布信号统计特征参数，且将所述皮电信号统计特征参数和所述压力分布信号统计特征参数输出至所述精神状态判断单元；

所述精神状态判断单元，用于将所述皮电信号统计特征参数与设定的基准皮电信号阈值参数进行比较，判断所述驾驶员是否处于精神紧张状态，还用于将所述压力分布信号统计特征参数与设定的基准压力分布信号阈值参数进行比较，判断所述驾驶员是否处于精神紧张状态，且将对应的精神状态信号输出至所述控制信号输出模块。