CN112078590B - 一种驾驶行为监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驾驶行为监测方法及系统，属于车辆驾驶监测技术领域，监测方法包括：采集驾驶区域的声音信息，提取声音信息的声纹特征，判断是否包含有驾驶员的声音；当检测到有驾驶员的声音时，判断所采集到的声音信息中是否还包含有他人信息；若包含，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度进行相应报警和/或控制车辆进行紧急制动，防止因驾驶员说话分心造成的交通事故，保障驾驶安全。
Description
技术领域
本发明属于车辆驾驶监测技术领域，具体涉及一种驾驶行为监测方法及系统。
背景技术
驾驶员在驾驶过程中与乘客交谈、争吵等行为会造成驾驶员注意力分散，存在交通事故隐患，威胁公共安全。现有的驾驶行为监控系统，针对驾驶行为仅设置了车辆超速报警、疲劳驾驶提醒等简单功能，而疲劳驾驶提醒则是基于图像识别技术，通过监测驾驶员闭眼、打哈欠、左顾右盼等面部动作来判断驾驶状态，从而采取主动干预措施，这种方式无法检测到驾驶员与乘客交谈、争吵等不良驾驶行为。
随着语音识别技术的发展，目前已有通过语音来判断驾驶员行为的方案，例如，申请公布号为CN107481724A的发明专利申请文件，该文件公开了识别司机开打电话的方法，通过获取驾驶室声音信息，判断是否为司机开车打电话，若是，则进行报警提醒。虽然上述方法公开了通过声音判断司机行为的内容，但是其仅针对司机打电话的行为，对于司机与乘客交谈、争吵的行为无法识别，进而影响行车安全。
发明内容
本发明的目的是提供一种驾驶行为监测方法，用于解决目前无法监测驾驶员与乘客交谈、争吵等行为导致行车不安全的问题。同时，本发明还提供了一种驾驶行为监测系统，同样用于解决无法监测驾驶员与乘客交谈、争吵等行为导致行车不安全的问题。
为解决上述技术问题，本发明的驾驶行为监测方法包括以下步骤：
采集驾驶区域的声音信息，提取声音信息的声纹特征，判断是否包含有驾驶员的声音；
当检测到有驾驶员的声音时，判断所采集到的声音信息中是否还包含有他人信息；若包含有他人信息，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度进行相应报警和/或控制车辆进行紧急制动。
本发明的驾驶行为监测方法，通过声纹特征的识别监测驾驶员驾驶过程中的说话行为，结合声音信息中他人信息的判定，进行相应的报警提醒和/或相应的紧急制动控制，若只进行报警提醒，能够起到提醒驾驶员安全驾驶的作用，避免因驾驶员说话分心造成的交通事故，保障公共安全；若只进行紧急制动控制，则防止了交通事故的发生，同样保障了公共安全；若既进行报警提醒，又进行相应的紧急制动控制，则在提醒驾驶员注意安全的基础上，辅助驾驶员进行紧急制动，效果更好。
进一步，为了对驾驶员说话行为的危险程度进行划分，对不同危险程度采取不同的提醒或制动措施，需要进行分级报警，当急促程度小于或等于设定阈值时，危险程度较小，进行一级报警提醒即可；当急促程度大于所述设定阈值时，危险程度较大，进行二级报警提醒，并控制车辆进行紧急制动。
实行分级报警的好处在于：只有极度危险的情况(即急促程度超过设定阈值时)才会采取车辆制动措施，既保障了驾驶安全，又保证了车辆运行效率。
进一步，若采集到的声音信息中不包含有他人信息，说明驾驶员可能是在向乘客喊话，危险程度很小，则向驾驶员发出相应的报警提醒即可。
由于驾驶员说话可能是在向乘客喊话，也可能是在与乘客交谈或吵架，而与乘客交谈或吵架却可能持续整个行驶里程，持续时间相对更长，行车安全隐患更多，因此，当采集到的声音信息中若不包含他人信息时，进行的报警提醒仅为语音告警即可；若包含他人信息，则表示驾驶员在于乘客交谈或吵架，危险程度较高，进行的报警提醒为语音告警和警示灯闪烁。
采集驾驶区域的声音信息后，为了判断该声音信息中是否包含驾驶员的声音，需要将提取的声纹特征与驾驶员声纹数据库存储的声纹特征进行比对，来确定是否包含有驾驶员的声音。
基于上述监测方法，本发明的驾驶行为监测系统包括声纹识别主机、报警器和用于设置在驾驶区域的声音采集装置，所述声音采集装置的输出端与声纹识别主机的输入端连接，用于将采集到的驾驶区域的声音信息发送给声纹识别主机。
声纹识别主机用于提取声音信息的声纹特征，判断接收到驾驶区域的声音信息是否包含有驾驶员的声音，当包含有驾驶员的声音时，判断所述的声音信息中是否还包含他人信息；若包含有他人信息，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度进行相应报警和/或控制车辆进行紧急制动。
本发明的驾驶行为监测系统，通过安装于驾驶区域的声音采集装置持续采集该区域的声音信息并输入到声纹识别主机，声纹识别主机处理接收到的声音信息，通过识别声纹特征，结合声音信息中他人信息的判定，进行相应的报警提醒和/或相应的紧急制动控制，防止因驾驶员说话分心造成的交通事故，保障公共安全。
为了对驾驶员说话行为的危险程度进行划分，对不同危险程度采取不同的提醒或制动措施，上述驾驶行为监测系统中的声纹识别主机，用于进行的报警为分级报警，当急促程度小于或等于设定阈值时，危险程度较小，进行报警提醒；当急促程度大于所述设定阈值时，危险程度较大，进行报警提醒并控制车辆进行紧急制动。
根据驾驶员声音急促程度的判断实行分级报警的好处在于：只有极度危险的情况(即急促程度超过设定阈值时)才会采取车辆制动措施，既保障了驾驶安全，又保证了车辆运行效率。
进一步，若采集到的声音信息中不包含有他人信息，说明驾驶员可能是在向乘客喊话，危险程度很小，则向驾驶员发出相应的报警提醒即可。
由于驾驶员说话可能是在向乘客喊话，也可能是在与乘客交谈或吵架，由于驾驶员向乘客喊话的时间有限，而与乘客交谈或吵架却可能持续整个行驶里程，持续时间相对更长，行车安全隐患更多，因此，当采集到的声音信息中若不包含他人信息时，进行的报警提醒为语音告警；若包含他人信息，则表示驾驶员在于乘客交谈或吵架，进行的报警提醒为语音告警和警示灯闪烁。
采集驾驶区域的声音信息后，为了判断该声音信息中是否包含驾驶员的声音，上述声纹识别主机还用于将提取的声纹特征与驾驶员声纹数据库存储的声纹特征进行比对，来确定是否包含有驾驶员的声音。
附图说明
图1是本发明的一种驾驶行为监测系统示意图；
图2是本发明的一种驾驶行为监测方法流程图；
图3是本发明进行声纹识别的处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
监测系统实施例：
如图1所示的一种驾驶行为监测系统，包括声纹识别主机，连接该声纹识别主机的整车控制器、报警器(包括扬声器和警示灯)和用于设置在驾驶区域的麦克风，麦克风的输出端与声纹识别主机的输入端连接。
基于该监测系统，一种驾驶行为监测方法流程如图2所示，由整车控制器获取检测的车速，整车控制器用于将检测的车速发送至声纹识别主机，声纹识别主机判断出该车速大于设定速度(根据路况人为指定)时，触发驾驶员声纹识别功能，麦克风将采集到的驾驶区域的声音信息发送给声纹识别主机，声纹识别主机进行驾驶员声纹识别，具体的，包括以下步骤：
按照1s的检测周期对收到的声音信息进行识别，提取声音信息的声纹特征，将提取的声纹特征与驾驶员声纹数据库比对，若比对成功，初步判断接收到驾驶区域的声音信息包含有驾驶员的声音，连续5s内获取并检测声音信息的声纹特征，仍然与驾驶员声纹数据库比对，比对结果均为同一驾驶员的声纹特征，判定该驾驶员存在说话行为。
采集声音信息继续分析，判断该驾驶区域的声音信息中是否还包含他人信息，由于不同说话人的声纹特征具有唯一性，因而可以利用声纹特征的差异识别声音信息中的不同说话人；在采集声音信息时，会提取声音信息中所有说话人的声纹特征，如果在与数据库比对的过程中，成功匹配到合法驾驶员声纹特征，同时存在匹配不成功的说话人声纹特征时，即可判定采集的声音信息中存在他人信息。
若不存在匹配不成功的说话人声纹，则该驾驶区域的声音信息中不包含他人信息，则判定为没有与人对话，判定危险等级为1级，控制扬声器进行语音提醒或语音告警。
若存在匹配不成功的说话人声纹，则该驾驶区域的声音信息中包含他人信息，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度控制报警器进行分级报警，急促程度的判断为对语速、音调、音量的判断，分别设置语速阈值、音调阈值和音量阈值。将分级报警分为两级：当语速小于语速阈值、音调小于音调阈值、音量小于音量阈值时，判定危险等级2级，进行一级报警，控制扬声器进行语音告警，和控制警示灯进行闪烁；当语速不小于语速阈值、音调不小于音调阈值、音量不小于音量阈值时，判定危险等级为3级，进行二级报警，控制扬声器进行语音告警，控制警示灯进行闪烁，并且控制车辆进行紧急制动。将危险等级、驾驶员语音特征和对应的安全措施整理如下表所示：
本实施例中的声纹识别分两部分，如图3所示，一部分是驾驶员声纹数据库的建立，主要是采集驾驶员的声纹特征，建立驾驶员声纹数据库，保存于声纹识别主机中；另一部分是声纹特征的检测比对，驾驶员声纹识别功能启动后，采集声音信息，进行过滤杂音处理，提取说话人的声纹特征，并与当前驾驶员声纹数据库中的驾驶员声纹特征进行比对，得出说话人是否包含有驾驶员的声音，若包含(即比对结果为匹配)，则持续检测并分析声音信息，判定危险等级，然后根据判定结果做出相应的语音告警、灯光告警或制动控制。
在需要控制车辆进行紧急制动时，声纹识别主机将制动信号发送至整车控制器，由整车控制器控制下层零部件执行制动操作。
本发明通过安装于驾驶区的麦克风持续采集说话人声音信息并输入到声纹识别主机，声纹识别主机处理接收到的声音信息，并将处理后得到的声纹特征与预先保存于驾驶员声纹数据库中的驾驶员声纹特征如声带波形、声道构形、鼻音共振峰、音调等(通过这些声纹特征判断驾驶员是否情绪激动)进行比对，若比对结果为匹配，则分析说话行为的危险等级，根据该危险等级采取语音提醒、灯光警示或者强制制动等措施，实现驾驶过程中驾驶员与乘客频繁交谈、争吵等不安全驾驶行为的动态监测，保证安全驾驶。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。例如，本实施中在连续时间内多次检测并比对声音信息的声纹特征，包括初步判断和连续5s内检测判断，这是为了防止一次比对结果出错，通过多次比对结果进行驾驶员的身份确认，但这不是必须的，作为其他实施方式，还可以仅需一次判断声音信息是否包含有驾驶员的声音，即能够确定出驾驶员的身份。
又如，声纹识别主机触发驾驶员声纹识别功能的前提条件是判断车速大于设定速度，但该前提条件不是必须的，作为其他实施方式，还可以由整车控制器判断车速大于设定速度，将驾驶员声纹识别功能的触发信号发送给声纹识别主机，声纹识别主机根据该触发信号进行触发。
又如，由于声纹特征库包含每个合法驾驶员的声学特征(频谱、共振峰、基音等)以及个人特点信息(语速、音调、音量等)。对于一般说话人而言，与他人争吵时的语速明显快于正常对话，利用声纹特征中语速这一参数的变化判断说话人是否存在争吵的行为(即情绪是否激动)。其中一种判断方法为：通过判断驾驶员声音的急促程度确定驾驶员是否情绪激动，当检测到驾驶员与他人对话时，采集说话人的说话时间和发出的音节数量，计算语速值，若检测到驾驶员的语速高于声纹特征库中记录语速的数值20％以上时，可认为驾驶员说话急促，判断为情绪激动，可能存在与他们争吵等危险情况。
另外，对急促程度的判断，可通过设置不同的参数来判断，如上述实施例中提到的语速、音调、音量中的一个或两个，或者，可以通过设置上述声学特征(频谱、共振峰、基音等)中的一个或几个来判断急促特征，又或者，结合上述声学特征以及个人特点来判断，因此，急促程度的判断方式多种。
又如，本实施中是当车速大于设定速度时才采集驾驶区域的声音信息，作为其他实施方式，还可以不要判定车速的步骤，实时采集驾驶区域的声音信息，更进一步保证了行车安全。
又如，为了保证行车安全，在判断出采集的声音信息既含有驾驶员的声音、又含有他人声音后，可根据驾驶员声音的急促程度进行相应的报警和/或控制车辆进行紧急制动，既可以仅进行相应报警，而不进行紧急制动，也可以不进行报警，只在上述急促程度大于设定阈值时进行紧急制动。
又如，本实施例中的麦克风还可以采用其他声音采集装置代替，如录音器。
监测方法实施例：
本实施例的一种驾驶行为监测方法，包括如下步骤：
采集驾驶区域的声音信息，提取声音信息的声纹特征，判断是否包含有驾驶员的声音；当检测到有驾驶员的声音时，判断所采集到的声音信息中是否还包含有他人信息；若包含有他人信息，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度进行相应报警和/或控制车辆进行紧急制动。
由于本实施例中的驾驶行为监测方法，实际上对应的是上述驾驶行为监测系统中的监测过程，由于该监测过程已经在监测系统实施例中介绍的足够清楚完整，故不再详细描述本实施例中的驾驶行为监测方法。
另外，本发明的实质性特点在于驾驶员与乘客交谈、争吵等行为的监测，以保证行车安全。因此，本实施例中的驾驶行为监测方法的硬件系统并不限于监测系统实施例的驾驶行为监测系统。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权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种驾驶行为监测方法，其特征在于，该监测方法包括以下步骤：
采集驾驶区域的声音信息，提取声音信息的声纹特征，将提取的声纹特征与驾驶员声纹数据库比对，判断是否包含有驾驶员的声音；若比对成功，初步判断接收到驾驶区域的声音信息包含有驾驶员的声音；
当检测到有驾驶员的声音时，判断所采集到的声音信息中是否还包含有他人信息；
若不存在匹配不成功的说话人声纹，则该驾驶区域的声音信息中不包含他人信息，判定危险等级为1级，向驾驶员发出相应的语音提醒；
若存在匹配不成功的说话人声纹，则该驾驶区域的声音信息中包含有他人信息，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度判定危险等级为2级或3级，进行相应报警和/或控制车辆进行紧急制动。
2.根据权利要求1所述的驾驶行为监测方法，其特征在于，所述报警为分级报警，当急促程度小于或等于设定阈值时进行一级报警提醒；当急促程度大于所述设定阈值时，进行二级报警提醒，并控制车辆进行紧急制动。
3.根据权利要求1所述的驾驶行为监测方法，其特征在于，若不包含有他人信息，则向驾驶员发出报警提醒。
4.根据权利要求3所述的驾驶行为监测方法，其特征在于，若不包含他人信息，进行的报警提醒为语音告警；若包含他人信息，进行的报警提醒为语音告警和警示灯闪烁。
5.一种驾驶行为监测系统，其特征在于，该监测系统包括声纹识别主机、报警器和用于设置在驾驶区域的声音采集装置，所述声音采集装置的输出端与声纹识别主机的输入端连接，用于将采集到的驾驶区域的声音信息发送给声纹识别主机，所述声纹识别主机用于提取声音信息的声纹特征，将提取的声纹特征与驾驶员声纹数据库比对，判断接收到驾驶区域的声音信息是否包含有驾驶员的声音，若比对成功，初步判断接收到驾驶区域的声音信息包含有驾驶员的声音；
当包含有驾驶员的声音时，判断所述的声音信息中是否还包含他人信息；
若不存在匹配不成功的说话人声纹，则该驾驶区域的声音信息中不包含他人信息，判定危险等级为1级，向驾驶员发出相应的语音提醒；
若存在匹配不成功的说话人声纹，则该驾驶区域的声音信息中包含有他人信息，则判断驾驶员声音的急促程度，并根据急促程度判定危险等级为2级或3级，进行相应报警和/或控制车辆进行紧急制动。
6.根据权利要求5所述的驾驶行为监测系统，其特征在于，所述报警为分级报警，当急促程度小于或等于设定阈值时进行一级报警提醒；当急促程度大于所述设定阈值时，进行二级报警提醒，并控制车辆进行紧急制动。
7.根据权利要求5所述的驾驶行为监测系统，其特征在于，若不包含有他人信息，则向驾驶员发出报警提醒。
8.根据权利要求7所述的驾驶行为监测系统，其特征在于，若不包含他人信息，进行的报警提醒为语音告警；若包含他人信息，进行的报警提醒为语音告警和警示灯闪烁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 450061 Yudao Road, Guancheng District, Zhengzhou City, Henan Province Applicant after: Yutong Bus Co.,Ltd. Address before: No.1, Shibali Heyu Road, Guancheng Hui District, Zhengzhou City, Henan Province Applicant before: ZHENGZHOU YUTONG BUS Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |