CN112017404A - 一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，涉及人工智能技术领域，包括：信息采集模块、信息处理模块、智能判定模块、任务执行模块、任务处理模块；所述信息采集模块采集车辆和驾驶员的信息；所述信息处理模块接收所述信息采集模块传递的信息，并对接收到的信息进行处理和分析后传递给所述智能判定模块；所述智能判定模块结合预设的疲劳等级参数，判定出所述驾驶员的疲劳等级；所述任务执行模块按照所述疲劳等级发出需执行的任务命令；所述任务处理模块执行所述任务执行模块发出的所述任务命令。通过本发明的实施，不仅可以有效检测驾驶员的疲劳程度，及时作出有效的预警或预防措施，而且具有用户使用体验好的优点。

Description

一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统。

背景技术

驾驶疲劳会影响到驾驶员的注意力、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面；疲劳后继续驾驶车辆，会感到困倦瞌睡，四肢无力，注意力不集中，判断能力下降，甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失，出现动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素，极易发生道路交通事故。因此，疲劳后严禁驾驶车辆。

驾驶员的疲劳主要为神经和感觉器官的疲劳，以及因长时间保持固定姿势，血液循环不畅所引起的肢体疲劳。驾驶员长时间坐在固定的座位上，动作受到一定限制，注意力高度集中，忙于判断车外刺激信息，精神状态高度紧张，从而出现眼睛模糊、腰酸背痛、反应迟钝、驾驶不灵活等驾驶疲劳现象。

现有预防疲劳驾驶的方法有如下几种：

1)佩戴报警器，报警器配戴在驾驶员的耳朵上；该方法存在如下问题：驾驶员不习惯挂在耳朵上，报警器功能非常简单，低头就报警，进一步地，打瞌睡不一定就低头，等低头才报警为时已晚。

2)喝咖啡或喷兴奋药到驾驶员嘴巴里，这个只有短时间的效果，且一旦过了时间人更疲惫，而且采用这个方法连续一个月之后会实效。

3)手表式和眼镜式疲劳检测法，手表式疲劳检测法利用脉搏的跳动来估测人是否疲劳，没有权威的科学依据，且不能有效检测突然睡着的状况，眼镜式疲劳检测法需要强迫驾驶员带一幅厚重的眼镜，通过判断眨眼频率来判断驾驶员的疲劳程度，驾驶员大多不适应，且仅通过眨眼频率判断驾驶员的疲劳程度，准确率较低。

4)方向盘触摸式疲劳检测法，通过在方向盘上安装传感器来感知驾驶员是否握住方向盘，这种方法的检测结果与疲劳没有直接关系，有些人睡着了反而较难从其手里取下东西，等驾驶员因为疲劳导致手松开方向盘时，为时已晚。

5)车道偏移报警系统，技术上实现很容易，但不适合中国的路况，且在超车、被超车、并线、压线都会存在误报情况，过多的误报会导致驾驶员对关键报警时刻的敏感度大大下降。

上述方法都存在各自的局限性，而且将上述方法融合也比较困难，目前还没有一种公开且有效的综合方法或系统用于疲劳驾驶的检测。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，该系统不仅可以有效检测驾驶员的疲劳程度，及时作出有效的预警或预防措施，而且具有用户使用体验好的优点。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是在现有防疲劳驾驶系统存在局限性，检测准确率低，没有有效的预警或预防措施，驾驶员使用体验差。

本发明在研究的过程中发现：驾驶员形成疲劳的顺序是：眼睛，颈部、肩部、腰部，主要是眼睛和身体的疲劳。驾驶员在疲劳时会出现判断能力下降、反应迟钝和操作失误增加；驾驶员疲劳程度可以分为轻微疲劳、中度疲劳、重度疲劳；当驾驶员处于轻微疲劳时，会出现换档不及时、不准确；当驾驶员处于中度疲劳时，操作动作呆滞，有时甚至会忘记操作；当驾驶员处于重度疲劳时，往往会下意识操作或出现短时间睡眠现象，严重时会失去对车辆的控制能力。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统,包括：信息采集模块、信息处理模块、智能判定模块、任务执行模块、任务处理模块；

所述信息采集模块被配置为能够采集车辆和驾驶员的信息，并将采集到的信息传递给所述信息处理模块；

所述信息处理模块被配置为能够接收所述信息采集模块传递的信息，并对接收到的信息进行处理和分析后传递给所述智能判定模块；

所述智能判定模块被配置为能够接收所述信息处理模块传递的信息，并结合预设的疲劳等级参数，判定出所述驾驶员的疲劳等级，且将所述疲劳等级传递给所述任务执行模块；

所述任务执行模块被配置为能够按照所述疲劳等级发出需执行的任务命令；

所述任务处理模块被配置为能够执行所述任务执行模块发出的所述任务命令。

进一步地，所述信息采集模块采集的信息包括前方道路信息、所述驾驶员的面部信息、所述驾驶员的脉搏信息、所述车辆的挡位信息、所述车辆的离合器信息、所述车辆的油门信息。

进一步地，所述信息采集模块包括前视摄像头、面部摄像头、方向盘传感器、档杆传感器、离合传感器、油门传感器；

所述前视摄像头被配置为能够获取所述前方道路信息；

所述面部摄像头被配置为能够获取所述面部信息；

所述方向盘传感器被配置为能够获取所述脉搏信息；

所述档杆传感器被配置为能够获取所述挡位信息；

所述离合传感器被配置为能够获取所述离合器信息；

所述油门传感器被配置为能够获取所述油门信息。

进一步地，所述前视摄像头设置于中后视镜的前方；所述面部摄像头设置于仪表盘的中部；所述方向盘传感器设置于方向盘；所述档杆传感器设置于档杆手握位；所述离合传感器设置于离合器踏板；所述油门传感器设置于油门踏板。

进一步地，所述面部摄像头数量为2，所述面部摄像头对称地内置于所述仪表盘的中部。

本申请中所述档杆为车辆换挡的摆杆，所述仪表盘为车辆方向盘下方的仪表盘。

进一步地，所述信息处理模块传递给所述智能判定模块的信息包括车道偏离信息、面部疲劳信息、脉搏变化信息、换挡快慢信息、档位信息、车速变化信息、车速信息。

进一步地，所述疲劳等级包括轻微疲劳等级、中度疲劳等级、重度疲劳等级。

进一步地，所述任务命令包括提醒命令、警示命令、警示和车速控制命令。

进一步地，当所述疲劳等级为所述轻微疲劳等级时，所述任务执行模块被配置为能够发出所述提醒命令；

当所述疲劳等级为所述中度疲劳等级时，所述任务执行模块被配置为能够发出所述警示命令；

当所述疲劳等级为所述重度疲劳等级时，所述任务执行模块被配置为能够发出所述警示和车速控制命令。

进一步地，所述任务处理模块包括显示屏、信号灯、语音播放器和车速控制器，所述显示屏被配置为能够显示提醒信息或警示信息，所述信号灯被配置为能够显示灯信号，所述语音播放器被配置为能够播放提示音、警示音或尖叫音，所述车速控制器被配置为能够控制所述车辆的速度。

进一步地，所述车速控制器与所述车辆的变速箱连接，所述车速控制器被配置能够通过控制所述变速箱控制所述车辆的速度。

进一步地，所述车速控制器控制所述车辆的速度小于等于40公里每小时。

与现有技术相比，通过本发明的实施，达到了以下明显的技术效果：

1、本发明提供的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，突破了现有技术的局限性，采用多角度综合判定疲劳的等级，根据疲劳的等级对司机和车辆进行提醒、警示和干预，有效提高了对驾驶员疲劳判定的准确性；

2、本发明提供的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，能够根据驾驶员的疲劳登记采取合适的提醒、警示或强制介入等多种有效措施，大大提高了驾驶的安全性。

3、本发明提供的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，充分考虑下接人体工学的技术手段，采用人机交互的方式进行提醒、警示和干预，提高了用户使用体验性和接受度，有利于本发明的大规模推广。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的系统框图。

其中，1-信息采集模块，2-信息处理模块，3-智能判定模块，4-任务执行模块，5-任务处理模块，6-变速箱，11-前视摄像头，12-面部摄像头，13-方向盘传感器，14-档杆传感器，15-离合传感器，51-显示屏，52-信号灯，53-语音播放器，54-车速控制器。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实施例公开了一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统,包括：信息采集模块1、信息处理模块2、智能判定模块3、任务执行模块4、任务处理模块5；

信息采集模块1被配置为能够采集车辆和驾驶员的信息，并将采集到的信息传递给信息处理模块2；信息采集模块1采集的信息包括前方道路信息、驾驶员的面部信息、驾驶员的脉搏信息、车辆的挡位信息、车辆的离合器信息、车辆的油门信息；本实施例公开了一种优选实施方式，如图1所示，信息采集模块1包括前视摄像头11、面部摄像头12、方向盘传感器13、档杆传感器14、离合传感器15，在本发明的另一实施例中还可以包括油门传感器(图中未示出)；前视摄像头11被配置为能够获取前方道路信息，前视摄像头11设置于中后视镜的前方；面部摄像头12被配置为能够获取驾驶员的面部信息；面部摄像头12设置于仪表盘的中部，本发明的另一优选实施例中，面部摄像头12数量为2，面部摄像头12对称地内置于仪表盘的中部；方向盘传感器13被配置为能够获取驾驶员的脉搏信息；方向盘传感器13设置于方向盘；档杆传感器14被配置为能够获取挡位信息；档杆传感器14设置于档杆手握位；离合传感器15被配置为能够获取离合器信息以及配合采集换挡信息；离合传感器15设置于离合器踏板；油门传感器被配置为能够获取油门信息；油门传感器设置于油门踏板。前视摄像头11、面部摄像头12、方向盘传感器13、档杆传感器14和离合传感器15与信息处理模块2连接。

信息处理模块2被配置为能够接收信息采集模块1传递的信息，并对接收到的信息进行处理和分析后传递给智能判定模块3；

信息处理模块2把包括前视摄像头11、面部摄像头12、方向盘传感器13、档杆传感器14、离合传感器15和油门传感器采集到的车道偏离信息、面部疲劳信息、脉搏信息、脉搏变化信息、换挡快慢信息、档位信息、车速变化信息、车速信息等进行处理，分析出需要的信息，传输给智能判定模块3。

智能判定模块3被配置为能够接收信息处理模块2传递的信息，根据车道偏离情况、面部疲劳情况、脉搏变化情况、换挡快慢信息和车速变化信息等进行综合分析判定，比对系统内预设的疲劳等级参数，判定出驾驶员的疲劳等级，把判定结论信息发给任务执行模块4，本实施例中疲劳等级包括轻微疲劳等级、中度疲劳等级、重度疲劳等级，也可以根据情况划分为其余不同的疲劳等级。

任务执行模块4被配置为能够按照疲劳等级发出需执行的任务命令；任务命令包括提醒命令、警示命令、警示和车速控制命令；当疲劳等级为轻微疲劳等级时，任务执行模块4被配置为能够发出提醒命令；当疲劳等级为中度疲劳等级时，任务执行模块4被配置为能够发出警示命令；当疲劳等级为重度疲劳等级时，任务执行模块4被配置为能够发出警示和车速控制命令。

任务处理模块5被配置为能够执行任务执行模块4发出的任务命令。本实施例中，任务处理模块5包括显示屏51、信号灯52、语音播放器53和车速控制器54，显示屏51被配置为能够显示提醒信息或警示信息，信号灯52被配置为能够显示灯信号，语音播放器53被配置为能够播放提示音、警示音或尖叫音，车速控制器54被配置为能够控制车辆的速度，本实施例中，车速控制器54与车辆的变速箱6连接，车速控制器54被配置能够通过控制变速箱6控制车辆的速度，可以控制车辆的速度不高于某个速度或者保持在某个速度区间。

当任务处理模块5执行提醒命令时，显示屏51文字图案提醒、信号灯52闪烁黄色灯、语音播放器53提示“你现在处于疲劳驾驶状态，请休息一下！”。

当任务处理模块5执行警示命令时，显示屏51文字图案警示、信号灯52闪烁红色灯、语音播放器53播放警示音并提示“你现在处于中度疲劳驾驶状态，请马上休息！”。

当任务处理模块5执行车速控制命令时，信号灯52紧急闪烁红色灯、语音播放器53播放尖叫音并提示“你现在处于严重疲劳驾驶状态，请必须马上休息！”，车速控制器54控制车辆的行驶速度在40公里/小时以内。

本案发明人通过研究发现采用上述人机交互式的警示与提醒，能有效缓解驾驶员疲劳或使得驾驶员可以快速脱离疲劳状态，而且本案发明人通过进一步研究并进行试验发现当出现疲劳驾驶的状况时，将车辆的行驶速度控制在40公里/小时以内时，可以大大减低不同驾驶情况下出现疲劳时的不安全风险。

本实施例公开的技术方案，打破了现有技术的局限性，可以多角度综合判定疲劳的等级，根据疲劳的等级对司机和车辆进行提醒、警示和干预。

通过实践表明，本实施例的技术方案对驾驶员的疲劳驾驶检测成功率远高于现有疲劳驾驶检测的方案，而且本实施例的技术方案的用户使用体验非常好，不会引起驾驶员的抵触情绪，采用的对驾驶员的提醒和干预措施，能有效缓解驾驶员疲劳或使得驾驶员可以快速脱离疲劳状态，以及辅助或强制处于极度疲劳的驾驶员安全行驾驶至休息区或停止驾驶行为，大大提高了出行交通的安全性，具有极大的社会效益和经济效益。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，包括：信息采集模块、信息处理模块、智能判定模块、任务执行模块、任务处理模块；

所述信息采集模块被配置为能够采集车辆和驾驶员的信息，并将采集到的信息传递给所述信息处理模块；

所述信息处理模块被配置为能够接收所述信息采集模块传递的信息，并对接收到的信息进行处理和分析后传递给所述智能判定模块；

所述智能判定模块被配置为能够接收所述信息处理模块传递的信息，并结合预设的疲劳等级参数，判定出所述驾驶员的疲劳等级，且将所述疲劳等级传递给所述任务执行模块；

所述任务执行模块被配置为能够按照所述疲劳等级发出需执行的任务命令；

所述任务处理模块被配置为能够执行所述任务执行模块发出的所述任务命令。

2.如权利要求1所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述信息采集模块采集的信息包括前方道路信息、所述驾驶员的面部信息、所述驾驶员的脉搏信息、所述车辆的挡位信息、所述车辆的离合器信息、所述车辆的油门信息。

3.如权利要求2所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述信息采集模块包括前视摄像头、面部摄像头、方向盘传感器、档杆传感器、离合传感器、油门传感器；

所述前视摄像头被配置为能够获取所述前方道路信息；

所述面部摄像头被配置为能够获取所述面部信息；

所述方向盘传感器被配置为能够获取所述脉搏信息；

所述档杆传感器被配置为能够获取所述挡位信息；

所述离合传感器被配置为能够获取所述离合器信息；

所述油门传感器被配置为能够获取所述油门信息。

4.如权利要求3所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述前视摄像头设置于中后视镜的前方；所述面部摄像头设置于仪表盘的中部；所述方向盘传感器设置于方向盘；所述档杆传感器设置于档杆手握位；所述离合传感器设置于离合器踏板；所述油门传感器设置于油门踏板。

5.如权利要求4所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述面部摄像头数量为2，所述面部摄像头对称地内置于所述仪表盘的中部。

6.如权利要求4所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述信息处理模块传递给所述智能判定模块的信息包括车道偏离信息、面部疲劳信息、脉搏变化信息、换挡快慢信息、档位信息、车速变化信息、车速信息。

7.如权利要求6所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述疲劳等级包括轻微疲劳等级、中度疲劳等级、重度疲劳等级。

8.如权利要求7所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述任务命令包括提醒命令、警示命令、警示和车速控制命令。

9.如权利要求8所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述任务处理模块包括显示屏、信号灯、语音播放器和车速控制器，所述显示屏被配置为能够显示提醒信息或警示信息，所述信号灯被配置为能够显示灯信号，所述语音播放器被配置为能够播放提示音、警示音或尖叫音，所述车速控制器被配置为能够控制所述车辆的速度。

10.如权利要求9所述的基于人机交互的防疲劳驾驶控制系统，其特征在于，所述车速控制器与所述车辆的变速箱连接，所述车速控制器被配置能够通过控制所述变速箱控制所述车辆的速度。

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