CN111354170A - 用于监测汽车驾驶员状态的检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于确定汽车驾驶员状态的检测系统,其包括处理器、报警装置及沿圆周方向布置于汽车的方向盘表面的压力传感器,压力传感器被配置为能够检测方向盘表面受到的压力的压力值及压力方向并将检测结果发送给处理器,处理器被配置为能够判断压力值是否小于第一压力阈值,在判断结果为是的情况下,根据压力值及压力方向计算压力产生的力矩,并判断力矩在始于当前时刻的第一时间段内是否始终落入第一力矩范围,而且在判断结果为是的情况下,指令报警装置发出脱手报警。根据本发明的用于监测汽车驾驶员状态的检测系统,能够准确判断驾驶员的驾驶状态是否存在异常,并及时预警,大大降低行车安全风险。

Description

用于监测汽车驾驶员状态的检测系统
技术领域
本发明涉及用于监测汽车驾驶员状态的技术,尤其涉及一种用于监测汽车驾驶员状态的检测系统。
背景技术
众所周知,汽车在行驶中的一大安全隐患就来自于驾驶者本身,当驾驶员因疾病、疲劳等因素而导致注意力无法集中甚至出现突发昏厥等状况时,驾驶员将无法正常完成驾驶所需的动作,这会给本车及路上的其他车辆、行人等造成极大的安全风险,甚至有可能酿成极为严重的交通事故,造成无法挽回的后果。
此外,2018年以来,汽车自动驾驶技术发展逐渐加速,国外整车厂奥迪公司研发的L3级别自动驾驶功能已经上路,国内相同L3级别的自动驾驶车辆将会在2020年上市,按照SAE(美国汽车工程师协会)定义,L3及以上级别的自动驾驶车辆功能开启需要监控驾驶员疲劳分心昏厥等状态作为输入信息。
为了解决上述问题,汽车厂商等提出了应用于汽车的一些疲劳检测技术或系统,包括基于红外摄像头的驾驶员状态检测技术、基于车辆行驶轨迹的驾驶员状态检测技术等。然而,上述现有技术尽管做出了一些有价值的尝试,但其在判断驾驶员状态是否正常上的准确率仍然不够高,漏报误报驾驶员异常状态的几率很高,因而总体上可靠性不够好。
因此,亟需一种新的用于监测汽车驾驶员状态的检测系统,以消除现有技术的上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有的用于监测汽车驾驶员状态的技术和系统的准确率及可靠性均不够高的缺陷,提出一种用于监测汽车驾驶员状态的检测系统。
本发明是通过采用下述技术方案来解决上述技术问题的:
本发明提供了一种用于监测汽车驾驶员状态的检测系统,其特点在于,所述检测系统包括处理器、报警装置及沿圆周方向布置于汽车的方向盘表面的压力传感器,其中,
所述压力传感器被配置为能够检测方向盘表面受到的压力的压力值及压力方向并将检测结果发送给所述处理器;
所述处理器被配置为能够判断所述压力值是否小于第一压力阈值,
其中,在所述处理器的判断结果为是的情况下,所述处理器根据所述压力值及所述压力方向计算所述压力产生的力矩,并判断所述力矩在始于当前时刻的第一时间段内是否始终落入第一力矩范围,而且在判断结果为是的情况下,所述处理器指令所述报警装置发出脱手报警。
较佳地,所述处理器还被配置为能够判断是否同时满足以下三个条件:所述压力值小于所述第一压力阈值、所述体温处于预设的低体温阈值区间以及所述心率处于预设的低心率阈值区间;
其中,在以上三个条件同时满足时,进一步判断所述力矩在始于当前时刻的第二时间段内是否始终落入所述第一力矩范围,并在判断结果为是的情况下指令所述报警装置发出疲劳报警;
其中,所述第二时间段短于所述第一时间段,所述低体温阈值区间为所述正常体温区间中的下端区间,所述低心率阈值区间为所述正常心率区间中的下端区间。
较佳地,所述检测系统还包括可穿戴设备,所述可穿戴设备被配置为能够检测驾驶员的体温和心率并将检测结果发送给所述处理器;
所述处理器还被配置为能够判断以下三个条件是否在始于当前时刻的第三时间段内始终同时满足:所述压力值大于第二压力阈值、所述体温处于正常体温区间以外、以及所述心率处于正常心率区间以外,并在以上三个条件同时满足时指令所述报警装置发出紧急报警,
其中所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。较佳地,所述处理器与所述报警装置、所述压力传感器、所述可穿戴设备分别经由汽车的控制器局域网络通信连接。
较佳地,所述处理器还被配置为在指令所述报警装置发出紧急报警的同时,指令汽车的刹车系统紧急刹车。
较佳地,所述第一时间段的时长在10-20秒之间。
较佳地,所述第二时间段的时长在2-5秒之间。
较佳地,所述第一压力阈值在0.5-2牛顿之间。
较佳地,所述第二压力阈值在15-25牛顿之间。
较佳地,所述第一力矩范围的下限值在0.2-0.5牛顿·米之间,上限值在5-8牛顿·米之间。。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:
根据本发明的用于监测汽车驾驶员状态的检测系统,通过直接对驾驶员的操控状态进行监测,能够准确判断驾驶员的驾驶状态是否存在异常,并及时预警,大大降低了因驾驶员疲劳、疾病等因素所致的行车安全风险。
附图说明
图1为根据本发明优选实施例的用于监测汽车驾驶员状态的检测系统确定汽车驾驶员状态的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图,进一步对本发明的优选实施例进行详细描述,以下的描述为示例性的,并非对本发明的限制,任何的其他类似情形也都将落入本发明的保护范围之中。在以下的具体描述中,方向性的术语,例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等,参考附图中描述的方向使用。
根据本发明较佳实施方式的用于监测汽车驾驶员状态的检测系统,所述检测系统包括处理器、报警装置及沿圆周方向布置于汽车的方向盘表面的压力传感器,所述压力传感器被配置为能够检测方向盘表面受到的压力的压力值及压力方向并将检测结果发送给所述处理器。
如图1所示,该处理器被配置为能够判断所述压力值是否小于第一压力阈值(例如图中所示的1牛顿),其中,在所述处理器的判断结果为是(即压力<1N)的情况下,所述处理器根据所述压力值及所述压力方向计算所述压力产生的力矩,并判断所述力矩在始于当前时刻的第一时间段内是否始终落入第一力矩范围(例如图中所示,在最近15秒内是否始终满足0.3牛顿·米<力矩<6牛顿·米)。在判断结果为是的情况下,所述处理器指令所述报警装置发出脱手报警。
根据本发明的一些优选实施方式,所述第一时间段的时长选为10-20秒之间,所述第一压力阈值选为0.5-2牛顿之间,所述第一力矩范围的下限值选为0.2-0.5牛顿·米之间,上限值选为5-8牛顿·米之间。可替代地,第一力矩范围也可仅具有上限值,该上限值选为5-8牛顿·米之间。经测试发现,如上的参数选择能够较为准确地判断驾驶员是否存在脱手的状态或预测驾驶员是否有即将脱手的征兆。
本发明的上述实施方式能够准确及时地监测驾驶员是否因突发昏厥或其他健康因素、疲劳因素在驾驶中出现脱手的危险情况,并提供预警,从而大大降低相关安全隐患。
根据本发明的一些优选实施方式,出于更全面地监测驾驶员的状态的目的,所述检测系统还可包括可穿戴设备,所述可穿戴设备被配置为能够检测驾驶员的体温和心率并将检测结果发送给所述处理器。基于可穿戴设备反馈的驾驶员的体温和心率,可实现对汽车驾驶员健康状态的监测,可监测出汽车驾驶员处于诸如疲劳、分心、昏厥的不同状态。
如图1所示,处理器还可被配置为能够判断是否同时满足以下三个条件:所述压力值大于第二压力阈值、所述体温处于正常体温区间以外、以及所述心率处于正常心率区间(即图1中所示的心率及温度失常)以外,并在以上三个条件同时满足时指令所述报警装置发出紧急报警,其中所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。其中,所述第二压力阈值可选为15-25牛顿之间,例如图1所示的20牛顿。
驾驶员的心率、体温同时出现反常情况,同时方向盘上测得的压力非常大,很可能表明驾驶员的健康状态及驾驶状态正在急剧恶化。进一步优选地,处理器还被配置为在指令所述报警装置发出紧急报警的同时,指令汽车的刹车系统紧急刹车,并可进一步优选地自动开启应急避险灯。通过自动紧急刹车,可以有效减小高危情况及重大事故发生的可能性,通过应急避险灯,可以有效的通知周围车辆突发情况的发生。
根据本发明的一些优选实施方式,该可穿戴设备可以是可同时测量佩戴者的心率和体温的设备,诸如手环、手表、体感马甲,头盔,智能眼镜或眼罩等等。可替代地,可穿戴设备也可以是两个相互独立的设备,其分别具有心率传感器和温度(体温)传感器。
根据本发明的一些优选实施方式,如图1所示,所述处理器还被配置为能够判断是否同时满足以下三个条件:所述压力值小于所述第一压力阈值、所述体温低于所述正常体温区间的最低值以及所述心率低于正常心率区间的最小值。在以上三个条件同时满足时,处理器进一步判断所述力矩在始于当前时刻的第二时间段内是否始终落入所述第一力矩范围,并在判断结果为是的情况下指令所述报警装置发出疲劳报警。
或者,根据本发明的另一些优选实施方式,所述处理器还被配置为能够判断是否同时满足以下三个条件:所述压力值小于所述第一压力阈值、所述体温处于预设的低体温阈值区间以及所述心率处于预设的低心率阈值区间(即图1中所示的心率及温度偏低)。在以上三个条件同时满足时,进一步判断所述力矩在始于当前时刻的第二时间段内(例如图1中所示为3秒)是否始终落入所述第一力矩范围,并在判断结果为是的情况下指令所述报警装置发出疲劳报警。
其中,所述第二时间段短于所述第一时间段,优选地,第二时间段的时长可选为2-5秒之间。所述低体温阈值区间为所述正常体温区间中的下端区间,所述低心率阈值区间为所述正常心率区间中的下端区间。即,低体温阈值区间的下限与正常体温区间的下限相同,低体温阈值区间的上限可稍低于正常体温区间的中间值。低心率阈值区间的下限与正常心率区间的下限相同,低心率阈值区间的上限可稍低于正常心率区间的中间值。
根据本发明的另一些优选实施方式,所述处理器还可被配置为能够判断以下三个条件是否在始于当前时刻的第三时间段内始终同时满足:所述压力值大于第二压力阈值、所述体温处于正常体温区间以外、以及所述心率处于正常心率区间以外,并在以上三个条件同时满足时指令所述报警装置发出紧急报警。其中,第三时间段的时长例如可以为5秒。
根据本发明的一些优选实施方式,所述处理器与所述报警装置、所述压力传感器、所述可穿戴设备分别经由汽车的控制器局域网络通信连接。可选地,可穿戴设备还可经由WIFI和TBOX的方式或者其他达到汽车安全标准的短程通信方式与处理器及其他设备通信。
根据本发明的一些优选实施方式,如图1所示,方向盘表面的压力传感器、以及可穿戴设备采集驾驶者的心率及体温信号的采集周期可分别为0.2秒,亦即,采集的上述信号的频率可为5Hz。
根据本发明的一些优选实施方式,如图1所示,该压力传感器及可穿戴设备采集的表征压力、驾驶者心率及体温的信号可分别先经较简单的预处理过程去除其中的无效帧信号,尔后再被发送至该处理器。
根据本发明的一些优选实施方式,如图1所示,该压力传感器及可穿戴设备采集的表征压力、驾驶者心率及体温的信号中的部分或者全部在经预处理后,还可经过时间轴同步处理后使得各个信号精准地同步,然后再由该处理器进行进一步地计算、处理和判断。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,而且这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于监测汽车驾驶员状态的检测系统,其特征在于,所述检测系统包括处理器、报警装置及沿圆周方向布置于汽车的方向盘表面的压力传感器,其中,
所述压力传感器被配置为能够检测方向盘表面受到的压力的压力值及压力方向并将检测结果发送给所述处理器;
所述处理器被配置为能够判断所述压力值是否小于第一压力阈值,
其中,在所述处理器的判断结果为是的情况下,所述处理器根据所述压力值及所述压力方向计算所述压力产生的力矩,并判断所述力矩在始于当前时刻的第一时间段内是否始终落入第一力矩范围,而且在判断结果为是的情况下,所述处理器指令所述报警装置发出脱手报警。
2.如权利要求1所述的检测系统,其特征在于,所述检测系统还包括可穿戴设备,所述可穿戴设备被配置为能够检测驾驶员的体温和心率并将检测结果发送给所述处理器;
所述处理器还被配置为能够判断是否同时满足以下三个条件:所述压力值大于第二压力阈值、所述体温处于正常体温区间以外、以及所述心率处于正常心率区间以外,并在以上三个条件同时满足时指令所述报警装置发出紧急报警,
其中所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
3.如权利要求2所述的检测系统,其特征在于,所述处理器还被配置为能够判断是否同时满足以下三个条件:所述压力值小于所述第一压力阈值、所述体温处于预设的低体温阈值区间以及所述心率处于预设的低心率阈值区间;
其中,在以上三个条件同时满足时,进一步判断所述力矩在始于当前时刻的第二时间段内是否始终落入所述第一力矩范围,并在判断结果为是的情况下指令所述报警装置发出疲劳报警;
其中,所述第二时间段短于所述第一时间段,所述低体温阈值区间为所述正常体温区间中的下端区间,所述低心率阈值区间为所述正常心率区间中的下端区间。
4.如权利要求1所述的检测系统,其特征在于,所述检测系统还包括可穿戴设备,所述可穿戴设备被配置为能够检测驾驶员的体温和心率并将检测结果发送给所述处理器;
所述处理器还被配置为能够判断以下三个条件是否在始于当前时刻的第三时间段内始终同时满足:所述压力值大于第二压力阈值、所述体温处于正常体温区间以外、以及所述心率处于正常心率区间以外,并在以上三个条件同时满足时指令所述报警装置发出紧急报警,
其中所述第二压力阈值大于所述第一压力阈值。
5.如权利要求2所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述处理器与所述报警装置、所述压力传感器、所述可穿戴设备分别经由汽车的控制器局域网络通信连接。
6.如权利要求2所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述处理器还被配置为在指令所述报警装置发出紧急报警的同时,指令汽车的刹车系统紧急刹车。
7.如权利要求1所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述第一时间段的时长在10-20秒之间。
8.如权利要求3所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述第二时间段的时长在2-5秒之间。
9.如权利要求1所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述第一压力阈值在0.5-2牛顿之间。
10.如权利要求2所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述第二压力阈值在15-25牛顿之间。
11.如权利要求1所述的驾驶员状态检测系统,其特征在于,所述第一力矩范围的下限值在0.2-0.5牛顿·米之间,上限值在5-8牛顿·米之间。
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