CN113071504A - 驾驶员脱手和健康检测方法、装置、方向盘和保护套 - Google Patents

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CN113071504A CN202110518964.5A CN202110518964A CN113071504A CN 113071504 A CN113071504 A CN 113071504A CN 202110518964 A CN202110518964 A CN 202110518964A CN 113071504 A CN113071504 A CN 113071504A
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Abstract

本申请提供一种驾驶员脱手和健康检测方法、装置、方向盘和保护套，所述方法包括：获取检测电极的感应参数，所述检测电极设置在方向盘上；通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号；根据所述感应参数和所述生物电信号，检测出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。本申请在方向盘的轮缘上布放至少两个检测电极，通过检测至少两个检测电极的感应参数得到脱手检测结果，并且通过检测至少两个检测电极连接的生物电信号，得到检测目标的监控状态；因此本申请通过复用同样的电极，能够互不干扰的同时完成驾驶员的脱手检测和健康监测。

Description

驾驶员脱手和健康检测方法、装置、方向盘和保护套
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及驾驶员脱手和健康检测方法、装置、方向盘和保护套。
背景技术
随着人们对健康的关注，健康监测将融入到日常生活中，各种设备都逐渐增加了健康监测的功能，汽车作为越来越普及使用的工具，也逐渐增加了健康监测功能，可以实现驾驶员行驶过程中的健康数据收集和实时监测；并且为保障驾驶安全，脱手检测(Handsoff detection，HOD)逐渐成为高端车型的必要配置项目，尤其对于驾驶员辅助系统来说这是至关重要的，因为当今的驾驶任务仍然由驾驶员完成，而手必须留在方向盘上，通过脱手检测技术可以监控手放在或离开方向盘的状态，但是目前没有同时支持脱手检测和健康监测的方案。
可见，如何同时实现驾驶员的脱手检测和健康监测是目前亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本申请提供的驾驶员脱手和健康检测方法、装置、方向盘和保护套，其解决了现有技术中无法同时实现驾驶员的脱手检测和健康监测的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种驾驶员脱手和健康检测方法，所述方法包括：获取检测电极的感应参数，所述检测电极设置在方向盘上；通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号；根据所述感应参数和所述生物电信号，检测出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。
可选地，所述获取的感应参数包括人体与方向盘之间的电容和/或电阻变化参数。
可选地，所述生物电信号包括心电信号。
可选地，获取电容和/或电阻变化参数，包括：产生交变电流信号；将所述交变电流信号施加到所述检测电极上；获取所述检测电极上的电压变化；得到与电容和/或电阻相当的值。
可选地，获取电容变化参数，包括：通过振荡器与所述至少一个检测电极相连，获取所述振荡器的振荡频率；根据所述振荡频率，得到所述感应参数。
可选地，通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号，包括：获取负载检测模块输出的接触变化信号；将所述接触变化信号作为噪声参考源对原始生物电信号进行降噪，得到预处理信号；将所述预处理信号进行滤波，得到所述生物电信号。
可选地，当所述检测电极包括第一检测电极和第二检测电极时，获取检测电极的感应参数，还包括：在第一检测时刻，获取所述第一检测电极的第一检测参数；在第二检测时刻，获取所述第二检测电极的第二检测参数；根据所述第一检测参数和所述第二检测参数，得到所述感应参数。
可选地，当所述检测电极的数量包括两个以上时，通过所述至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号，包括：在当前时刻，按照预设规则从两个以上的检测电极中选择两个目标检测电极；通过所述两个目标检测电极获取检测目标的生物电信号。
可选地，当所述感应参数包括有感应信号和没有感应信号时，根据所述感应参数和所述生物电信号输出所述脱手检测结果，包括：当检测到所述生物电信号或当检测到两个检测电极有感应信号时，所述脱手检测结果为双手驾驶状态；当检测到一个检测电极有感应信号时，所述脱手检测结果为单手驾驶状态；当未检测到感应信号时，所述脱手检测结果为脱手驾驶状态。
第二方面，本申请另一实施例还提供了一种驾驶员脱手和健康检测装置，所述检测装置包括：检测电极、第一开关切换模块、负载检测模块、生物电检测模块和综合处理模块；所述第一开关切换模块的控制端与所述负载检测模块的切换端相连，所述第一开关切换模块的第一端与所述负载检测模块的输入端相连，所述第一开关切换模块的第二端在所述检测电极的输出端之间进行切换，用于根据所述负载检测模块输出的切换信号，使相匹配的电极与所述负载检测模块相连；所述负载检测模块用于获取所述至少一个检测电极的感应参数；所述生物电检测模块与所述至少两个检测电极相连，用于通过所述至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号；所述综合处理模块与所述负载检测模块相连，还与所述生物电检测模块相连，用于根据所述感应参数和所述生物电信号，分析出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。
可选地，所述检测装置还包括：第二开关切换模块，所述第二开关切换模块的第一端与所述生物电检测模块的输入端相连，所述第二开关切换模块的第二端和所述第二开关切换模块的第三端在所述至少两个检测电极的输出端之间进行切换，用于选择两个目标电极与所述生物电检测模块相连。
可选地，所述第一开关切换模块还包括：关断位置，所述第一开关切换模块根据所述负载检测模块输出的关断信号，使所述第一开关切换模块的第二端与所述关断位置相连，用于断开所述至少两个检测电极与所述负载检测模块的连接。
可选地，所述生物电检测模块包括：静电防护单元，所述静电防护单元的输入端与所述至少两个检测电极的输出端相连，用于对所述至少两个检测电极进行静电防护；低噪声放大单元，所述低噪声放大单元的输入端与所述静电防护单元的输出端相连，用于对所述至少两个检测电极采集到的原始生物电信号进行低噪声放大，得到预处理信号；滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述低噪声放大单元的输出端相连，所述滤波单元的输出端与所述处理器相连，用于对所述预处理信号进行滤波，得到所述生物电信号。
第三方面，本申请另一实施例还提供了一种方向盘，所述方向盘包括上述的驾驶员脱手和健康检测装置。
第四方便，本申请另一实施例还提供了一种保护套，应用于方向盘，所述保护套包括上述的驾驶员脱手和健康检测装置。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本申请在方向盘的轮缘上布放至少两个检测电极，通过检测至少两个检测电极的感应参数得到脱手检测结果，并且通过检测至少两个检测电极连接的生物电信号，得到检测目标的监控状态；因此本申请通过复用同样的电极，能够互不干扰的同时完成驾驶员的脱手检测和健康监测。同时，本申请的方法能够判断出是否人体握住方向盘，避免对HOD检测系统的欺骗。
附图说明
图1所示为本申请实施例提供的一种驾驶员脱手和健康检测方法的流程示意图；
图2所示为本申请实施例提供的一种电极布置示意图；
图3所示为本申请实施例提供的一种脱手检测结果的流程示意图；
图4所示为本申请实施例图1中步骤S101的具体流程示意图；
图5所示为本申请实施例提供的一种驾驶员脱手和健康检测装置的结构示意图；
图6所示为本申请实施例提供的一种生物电检测模块的结构示意图；
图7所示为本申请实施例提供的一种电容电检测模块的电路示意图；
图8所示为本申请实施例提供的另一种电容检测模块的电路示意图；
图9所示为本申请实施例提供的对电压信号IQ解调的电路示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
第一方面，本申请提供一种驾驶员脱手和健康检测方法，具体包括以下实施例：
示例性的实施例一
图1所示为本申请实施例提供的一种驾驶员脱手和健康检测方法的流程示意图，如图1所示，所述驾驶员脱手和健康检测方法具体包括以下步骤：
步骤S101，获取检测电极的感应参数，所述检测电极设置在方向盘上。
需要说明的是，在本实施例中的检测电极的数量可以为至少两个，所述至少两个检测电极可以包括两个检测电极，分别设置在方向盘主体轮缘上的左右两侧，如图2所示，图2中黑色区域为第一检测电极和第二检测电极，黑色区域之间的白色间隙为阻抗隔离区；所述至少两个检测电极还可以包括四个检测电极、六个检测电极等等，可根据实际应用场景布置在方向盘的轮缘上。
检测电极本身具有一定的导电性，具体阻抗满足生物电测量和/或电容测量的要求，一个参考的导电要求是表面电阻2K欧姆左右，每个电极之间是相互绝缘的(或者有足够高的隔离阻抗)，一种简单的实现方法是在两个电极相邻的部分喷涂绝缘材料；为了获得较好的外观效果，电极材料可以使用表面导电的皮革或者导电织物，如表层涂覆有导电PU的人造革或真皮。
在本实施例中，所述感应参数包括有感应信号和没有感应信号，所述感应信号包括电容变化信号和阻抗变化信号。需要说明的是，当人体靠近感应电极时，会引入一个附加的电容，通过探测电容的变化，可以判断出是否有人体或手靠近、接触方向盘，由此可知，当有人体接触电极时，电极所对应的等效电容参数变大，当没有人体接触电极时，电极所对应的等效电容参数不变，因此所述感应参数对应的是电容变化信号。
在本实施例中，为了提高检测的准确性，可以直接测量人体接触的阻抗变化，此时需要在传感电极上施加一交流信号，以电流源的形式加载到电极上，同时检测拾取电极的对地电压信号变化，经过IQ解调后输出同相I和正交相Q信号，分别等价于等价的电阻R和电容C，计算出负载阻抗的变化。
步骤S102，通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号。
在本实施例中，所述检测目标为驾驶员，当驾驶员的双手握住方向盘上的两个检测电极时，构成肢体导联，从而可以检测出当前驾驶员的生物电信号，其中所述生物电信号包括但不限于心电、肌电和皮电等信号；对所述至少两个检测电极采集到的原始生物电信号进行放大、降噪、滤波后输出检测目标的生物电信号。
步骤S103，根据所述感应参数和所述生物电信号，检测出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。
在本实施例中，当所述感应参数包括有感应信号和没有感应信号时，根据所述感应参数和所述生物电信号输出所述脱手检测结果，包括：当检测到所述生物电信号、生物导联信号或当检测到两个检测电极有感应信号时，所述脱手检测结果为双手驾驶状态；当检测到一个电极有感应信号时，所述脱手检测结果为单手驾驶状态；当未检测到感应信号时，所述脱手检测结果为脱手驾驶状态。
如图3所示，具体脱手检测结果为：当检测到当前有生物电信号时，脱手检测结果为双手紧握状态；当检测到当前有生物导联信号，脱手检测结果为双手触碰状态；当检测到有两路或两路以上的电容感应信号时，脱手检测结果为也为双手触碰状态；当检测到只有一路电容感应信号时，脱手检测结果为单手触碰；当未检测到任何电容感应信时，脱手检测结果为脱手状态。
进一步地，本实施例还可以根据所述生物电信号提取出检测目标的心率、心率变异性和呼吸等信号，从而输出检测目标的当前健康状态，还可以进行疲劳状态的判断。
进一步地，本实施例还可以根据所述生物电信号判断出当前握住方向盘的状态是最为安全的状态，根据脱手检测结果输出的脱手状态判断出是最不安全的状态，并输出相应的语音进行预警提示。
进一步地，本实施例还可以根据所述生物电信号是否符合预设的要求(如与心电图模板匹配，或计算出心率范围在合理范围内)，判断出是否人体(生物体)握住方向盘，提高握手检测的准确性。
相比于现有技术，本申请具有如下有益效果：
本申请在方向盘的轮缘上布放至少两个检测电极，通过检测至少两个检测电极的感应参数得到脱手检测结果，并且通过检测至少两个检测电极连接的生物电信号，得到检测目标的监控状态；因此本申请通过复用同样的电极，能够互不干扰的同时完成驾驶员的脱手检测和健康监测。同时，本申请的方法能够判断出是否人体握住方向盘，避免对HOD检测系统的欺骗。
示例性的实施例二
图4所示为本申请实施例图1中步骤S101的具体流程示意图；当所述感应参数为人体与方向盘之间的电容和/或电阻变化参数时，如图4所示，步骤S101，获取检测电极的感应参数具体包括以下步骤：
步骤S201，产生交变电流信号；
步骤S202，将所述交变电流信号施加到所述检测电极上；
步骤S203，获取所述检测电极上的电压变化；
步骤S204，得到与电容和/或电阻相当的值。
需要说明的是，当手触摸或接近到感应电极后，会引入一个附加的等效电容和/或等效电阻，使人体的等效电容和/或等效电阻与电极的等效电容和/或等效电阻进行并联，从而人体触摸感应电极后的等效电容和/或等效电阻参数大于人体未触摸感应电极的等效电容和/或等效电阻参数，因此只要测量出当前等效电容和/或等效电阻参数的变化大小，即可检测出当前是否有人体接触感应电极。
在本实施例中获取电容和/或电阻变化参数，包括：产生交变电流信号；将所述交变电流信号施加到所述检测电极上；获取所述检测电极上的电压变化；得到与电容和/或电阻相当的值。具体步骤为：在第一采样时刻输出第一阈值电压到电极，使所述第一阈值电压为所述电极进行充电，在对所述电极充电的同时所述第一阈值电压会降低，当所述第一阈值电压降到第二阈值电压时记录所述第二采样时刻，将所述第二采样时刻减去所述第一采样时刻得到放电时长，再将所述放电时长与预设时长进行比较，当所述放电时长大于或等于预设时长时所述感应参数为有人体接触到电极，当所述放电时长小于所述预设时长时，所述感应参数表示为没有人体接触到电极。
示例性的实施例三
在本实施例中，获取负载检测模块输出的接触变化信号；将所述接触变化信号作为噪声参考源对原始生物电信号进行降噪将所述至少两个检测电极采集到的原始生物电信号进行降噪，得到预处理信号；将所述预处理信号进行滤波，得到所述目标生物电信号生物电信号。
需要进一步说明的是，由于汽车环境中容易受到发动机运转等干扰，并且方向盘上布置电极本质上为干电极，噪声相对湿电极高，为提高信噪比，设置较窄的滤波器有效带宽，只包含使得心电信号强度高的频率区域，其他频率区域的噪声将被抑制，在本申请的一个实施例中，高频截止频率设置为低于30Hz，滤波器的带通范围为0.5Hz～29Hz(3dB带宽)。
在获取生物电信号时，接触噪声也对测量结果影响较大，为进一步消除接触噪声的影响，可以使用负载检测模块获取的接触信号强弱变化作为噪声参考源，在信号综合处理时对采集的生物电信号进行自适应降噪。
在本申请的另一个实施例中，获取电容变化参数还包括以下步骤：通过振荡器与所述至少一个检测电极相连，获取所述振荡器的振荡频率；根据所述振荡频率，得到所述感应参数。
在本申请的另一个实施例中，通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号，包括：获取负载检测模块输出的接触变化信号；将所述接触变化信号作为噪声参考源对原始生物电信号进行降噪，得到预处理信号；将所述预处理信号进行滤波，得到所述生物电信号。
在本申请的另一个实施例中，当所述至少两个检测电极包括第一检测电极和第二检测电极时，获取至少两个检测电极的感应参数，还包括：在第一检测时刻，获取所述第一检测电极的第一检测参数；在第二检测时刻，获取所述第二检测电极的第二检测参数；根据所述第一检测参数和所述第二检测参数，得到所述感应参数。
在本申请的另一个实施例中，当所述检测电极的数量包括两个以上时，通过所述至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号，包括：在当前时刻，按照预设规则从所述多个检测电极中选择两个目标检测电极；通过所述两个目标检测电极获取检测目标的生物电信号。
在本实施例中，一般情况下选取方向盘的左右两侧布设的检测电极作为目标检测电极使用，亦可以根据用户的实际使用习惯进行定制化选择，例如选择上下两个电极、上电极与右电极、上电极与左电极等等组合作为两个目标检测电极。
需要说明的是，为了降低检测成本，在本实施例中在负载检测模块和多个检测电极之间设置有切换开关，以复用同一个负载检测模块来实现对多个电极感应参数的探测。
需要进一步说明的是，可以设计为任意两个电极组合都可以形成一个测量生物电信号的通路。以四电极布置为例，需要在四电极和生物电检测单元之间增加一个切换的单元，比如使用集成电路芯片CD4052双四选一模拟开关完成切换。这样的好处是双手握住任意两个电极均可检测出生物电信号，此时四个电极都复用为同时具有生物电检测和感应参数检测的功能。
第二方面，本申请提供一种驾驶员脱手和健康检测装置，具体包括以下实施例：
示例性的实施例四
图5所示为本申请实施例提供的一种驾驶员脱手和健康检测装置的流程示意图，如图5所示，所述驾驶员脱手和健康检测装置具体包括：
检测电极、负载检测模块、生物电检测模块和处理器；
所述检测电极设置在方向盘上；所述负载检测模块与所述至少一个检测电极相连，用于获取所述至少一个检测电极的感应参数；所述生物电检测模块与所述至少两个检测电极相连，用于通过所述至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号；所述处理器与所述负载检测模块相连，还与所述生物电检测模块相连，用于根据所述感应参数和所述生物电信号，检测出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。
需要说明的是，本申请通过在方向盘上布放多个电极且多个电极之间相对独立，同时设置生物电检测模块和负载检测模块，并将生物电检测模块和负载检测模块的数据进行综合分析，最终输出脱手检测结果和/或健康状态。本实施例中所述负载检测模块包括电容检测模块或阻抗检测模块，电容检测模块可以等价为对容抗的检测，阻抗检测模块可以等价为对电阻和容抗的检测。
如图5所示，在本实施例中所述检测电极包括：第一检测电极、第二检测电极、第三检测电极和第四检测电极；所述第一检测电极、所述第二检测电极、所述第三检测电极和所述第四检测电极均匀设置在所述方向盘主体的轮缘上，所述第一检测电极、所述第二检测电极、所述第三检测电极和所述第四检测电极均与所述负载检测模块相连，所述第一检测电极和所述第三检测电极还与所述生物电检测模块相连。
在本实施例中，所述检测装置还包括：第一开关切换模块，所述第一开关切换模块的控制端与所述负载检测模块的切换端相连，所述第一开关切换模块的第一端与所述负载检测模块的输入端相连，所述第一开关切换模块的第二端在所述至少两个检测电极的输出端之间进行切换，用于根据所述负载检测模块输出的切换信号，使相匹配的电极与所述负载检测模块相连。
进一步地，所述第一开关切换模块还包括：关断位置，所述第一开关切换模块根据所述负载检测模块输出的关断信号，使所述第一开关切换模块的第二端与所述关断位置相连，用于断开所述至少两个检测电极与所述负载检测模块的连接。
需要说明的是，如图5所示，本实施例在电容检测模块和电极之间设置有第一开关切换模块，以复用同一个阻抗容检测模块来实现对多个电极电容变化的探测。在第一开关切换模块中，可选的包含一个关断位置(off)，当阻抗检测模块会向电极输出激励信号时(例如通过交流信号进行阻抗测试)，为了避免干扰生物电信号测量，在进行生物电信号采集的瞬间可以将电容检测模块的切换开关置于关断状态。
在本实施例中，所述检测装置还包括：第二开关切换模块，所述第二开关切换模块的第一端与所述生物电检测模块的输入端相连，所述第二开关切换模块的第二端和所述第二开关切换模块的第三端在所述至少两个检测电极的输出端之间进行切换，用于选择两个目标电极与所述生物电检测模块相连。
需要说明的是，可以设计为任意两个电极组合都可以形成一个测量生物电信号的通路。以四电极布置为例，需要在四电极和生物电检测模块之间增加一个切换的单元，比如使用集成电路芯片CD4052双四选一模拟开关完成切换。这样的好处是双手握住任意两个电极均可检测出生物电信号。此时四个电极都复用为同时具有生物电检测和电容变化检测的功能。当然，也可以设计其他的电极方案，比如总共左右两个电极或者六个电极等。
示例性的实施例五
图6所示为本申请实施例提供的一种生物电检测模块的结构示意图；如图6所示，所述生物电检测模块包括：
静电防护单元，所述静电防护单元的输入端与所述至少两个检测电极的输出端相连，用于对所述至少两个检测电极进行静电防护；
低噪声放大单元，所述低噪声放大单元的输入端与所述静电防护单元的输出端相连，用于对所述至少两个检测电极采集到的原始生物电信号进行低噪声放大，得到预处理信号；
滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述低噪声放大单元的输出端相连，所述滤波单元的输出端与所述处理器相连，用于对所述预处理信号进行滤波，得到所述生物电信号；
导联脱落检测单元，所述导联脱落检测单元的输入端与所述至少两个检测电极的输出端相连，所述导联脱落检测单元的输出端与所述处理器相连，用于对所述至少两个检测电极进行导联信号检测。
需要说明的是，在本实施例中生物电信号可以是心电、肌电和皮电等，以最为常见的心电(ECG)测量为例，第一检测电极和第二检测电极对应为握在方向盘上的两只手，构成一个肢体导联，在最前端包含一个静电防护单元，接下来包含低噪声放大单元、滤波单元和综合处理单元进行低声降噪、放大滤波和数字滤波等处理，最后输出心电图信号。综合处理单元还可以进一步从心电图信号中提取或计算出心率、心率变异性和呼吸等信号，进一步还可以进行疲劳状态判断。本实施例还包含一个导联脱落检测单元，用于判断双手是否与第一和第二检测电极良好的接触，输出是否有导联信号；由于汽车环境中容易受到发动机运转等干扰，并且方向盘上布置电极本质上为干电极，噪声相对湿电极高，为提高信噪比，设置较窄的滤波器有效带宽，只包含使得心电信号强度高的频率区域，其他频率区域的噪声将被抑制，其高频截止频率设置为低于30Hz，滤波器的带通范围为0.5Hz～29Hz(3dB带宽)。
示例性的实施例六
在本实施例中，电容检测模块用于检测手是否接触到方向盘，当人体靠近电容感应电极时，会引入一个附加的电容，通过探测电容的变化，可以判断出是否人体或手接触方向盘；电容检测和生物电检测匹配至少使用两个电极区域，每个电极区域的电容变化可以被独立的探测，当任意区域探测到电容变化时，可以判断为有手握住方向盘，两个区域都有电容变化时，可以判断为双手握住方向盘。为了区分更加精细的手握动作，可以在方向盘上划分出更多的独立的检测区域，确定手握在哪个区域。在电容检测模块的前端设置有第一开关切换模块，通过高速的切换，实现对多个区域的电容变化检测，当然也可以同时使用多个电容检测模块来分别检测不同电极的电容变化，但这样会增加电路单元的成本和体积。
图7所示为本申请实施例提供的一种电容电检测模块的电路示意图；如图7所示，所述电容检测模块包括：
第一电阻R1，所述第一电阻R1的第一端与电极的输出端相连；
第二电阻R2，所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第二端相连；
第一微控制器，所述第一微控制器的输出端与所述第二电阻R2的第二端相连，所述第一微控制器的输入端与所述第二电阻R2的第一端相连，用于在第一采样时刻输出第一阈值电压，还用于获取所述第一阈值电压降压到第二阈值电压的第二采样时刻，根据所述第一采样时刻和所述第二采样时刻，得到所述感应参数。
需要说明的是，感应电极通过第一电阻R1和第二电阻R2连接到第一微控制器，感应电极对地有一个等效的固定电容CX，人体对地有一个等效的可变电容CT；在t1时刻第一微控制器的输出端OUT输出高电平，第一微控制器的输入端IN配置为输入模式(高电平触发)，当手触摸或接近到感应电极后，会引入一个附加的电容CT。第一微控制器的输出端OUT输出的第一阈值电压通过第二电阻R2和第一电阻R1向电容CX(和CT)充电，当达到第二阀值电压时(t2时刻)触发IN端口的中断，t2时刻与t1时刻之间的时长T与CX和CT并联的等效电容相关，通过T的时长变化，就可以判断手是否接近/触摸感应电极。
示例性的实施例七
图8所示为本申请实施例提供的另一种电容检测模块的电路示意图，如图8所示，所述电容检测模块还可以包括：
第三电阻R3、比较器CM、第四电阻R4、第五电阻R5和第二微控制器；
所述第三电阻R3的第一端与所述比较器CM的第一输入端相连，所述第三电阻R3的第一端还与电极的输出端相连，所述第三电阻R3的第二端与所述比较器CM的输出端相连；
所述比较器CM的第二输入端与第四电阻R4的第一端相连，所述比较器CM的第二输入端还与所述第五电阻R5的第一端相连，所述比较器CM的输出端与所述第四电阻R4的第二端相连，所述比较器CM的输出端还与所述第二微控制器相连。
在本实施例中，通过第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和比较器CM构造成一个RC振荡器，将人体感应电容引入到振荡回路中，因此人体感应电容的变化会改变RC振荡器的频率，通过检测频率的变化确定是否接触/接近。如图8所示的RC弛张振荡器，当输出波形Vo的频率会随CT改变，振荡频率f的计算公式为：
Figure BDA0003063140560000111
其中，C为CX和CT并联的等效电容。
因此只要检测出振荡频率的变化，就可确定感应电容的变化。由于该弛张振荡器输出的是方波，所有振荡频率可以很方便的通过第二微控制器计数或专用的计数器得到。
在本实施例中，人体接触时除了引入接触电容外，还会进入等效的电阻，因此为了提高检测的准确性，可以直接测量阻抗变化，此时需要在传感电极上施加一交流信号，并探测在此交流信号作用下的响应变化，计算出负载阻抗的变化。图9为阻抗检测的电路示意图。通过内部振荡电路或数模转换电路产生正弦信号，以电流源的形式加载到电极上，同时检测拾取电极的对地电压信号，经过IQ解调后输出同相I和正交相Q信号，分别等价于等价的电阻R和电容C。
第三方面，本申请实施例提供一种方向盘，所述方向盘包括上述的驾驶员脱手和健康检测装置。
第四方面，本申请实施例提供一种保护套，应用于方向盘，所述保护套包括上述的驾驶员脱手和健康检测装置。
最后需要说明的是，本申请在方向盘上同时设置健康检测和脱手检测功能，在方向盘上布放有至少两个检测电极，通过检测两个电极连接的生物电信号和电容变化信号，且复用两个电极完成生物电和电容的检测能够互不干扰地获取健康信息和脱手检测信息；具有生物接触功能判断的脱手检测，通过布放的方向盘上的至少两个检测电极，获取电容变化和生物电信号，输出脱手和生物体握住信号；通过多电极切换，实现在方向盘上任意两个电极手握方向盘均可检测生物电信号和脱手信息。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (15)

1.一种驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取检测电极的感应参数，所述检测电极设置在方向盘上；
通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号；
根据所述感应参数和所述生物电信号，检测出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。
2.如权利要求1所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，获取的所述感应参数包括人体与方向盘之间的电容和/或电阻变化参数。
3.如权利要求1所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，所述生物电信号包括心电信号。
4.如权利要求2所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，获取电容和/或电阻变化参数，包括：
产生交变电流信号；
将所述交变电流信号施加到所述检测电极上；
获取所述检测电极上的电压变化；
得到与电容和/或电阻相当的值。
5.如权利要求2所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，获取电容变化参数，包括：
通过振荡器与所述至少一个检测电极相连，获取所述振荡器的振荡频率；
根据所述振荡频率，得到所述感应参数。
6.如权利要求1所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，通过至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号，包括：
获取负载检测模块输出的接触变化信号；
将所述接触变化信号作为噪声参考源对原始生物电信号进行降噪，得到预处理信号；
将所述预处理信号进行滤波，得到所述生物电信号。
7.如权利要求1-6任一项所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，当所述检测电极包括第一检测电极和第二检测电极时，获取检测电极的感应参数，还包括：
在第一检测时刻，获取所述第一检测电极的第一检测参数；
在第二检测时刻，获取所述第二检测电极的第二检测参数；
根据所述第一检测参数和所述第二检测参数，得到所述感应参数。
8.如权利要求1-6任一项所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，当所述检测电极的数量包括两个以上时，通过所述至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号，包括：
在当前时刻，按照预设规则从两个以上的检测电极中选择两个目标检测电极；
通过所述两个目标检测电极获取检测目标的生物电信号。
9.如权利要求1-6任一项所述的驾驶员脱手和健康检测方法，其特征在于，当所述感应参数包括有感应信号和没有感应信号时，根据所述感应参数和所述生物电信号输出所述脱手检测结果，包括：
当检测到所述生物电信号或当检测到两个检测电极有感应信号时，所述脱手检测结果为双手驾驶状态；
当检测到一个检测电极有感应信号时，所述脱手检测结果为单手驾驶状态；
当未检测到感应信号时，所述脱手检测结果为脱手驾驶状态。
10.一种驾驶员脱手和健康检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：
检测电极、第一开关切换模块、负载检测模块、生物电检测模块和综合处理模块；
所述第一开关切换模块的控制端与所述负载检测模块的切换端相连，所述第一开关切换模块的第一端与所述负载检测模块的输入端相连，所述第一开关切换模块的第二端在所述检测电极的输出端之间进行切换，用于根据所述负载检测模块输出的切换信号，使相匹配的电极与所述负载检测模块相连；
所述负载检测模块用于获取至少一个检测电极的感应参数；
所述生物电检测模块与所述至少两个检测电极相连，用于通过所述至少两个检测电极获取检测目标的生物电信号；
所述综合处理模块与所述负载检测模块相连，还与所述生物电检测模块相连，用于根据所述感应参数和所述生物电信号，分析出所述检测目标的健康状态和/或脱手检测结果。
11.如权利要求10所述的驾驶员脱手和健康检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括：
第二开关切换模块，所述第二开关切换模块的第一端与所述生物电检测模块的输入端相连，所述第二开关切换模块的第二端和所述第二开关切换模块的第三端在所述至少两个检测电极的输出端之间进行切换，用于选择两个目标电极与所述生物电检测模块相连。
12.如权利要求10所述的驾驶员脱手和健康检测装置，其特征在于，所述第一开关切换模块还包括：
关断位置，所述第一开关切换模块根据所述负载检测模块输出的关断信号，使所述第一开关切换模块的第二端与所述关断位置相连，用于断开所述至少两个检测电极与所述负载检测模块的连接。
13.如权利要求10所述的驾驶员脱手和健康检测装置，其特征在于，所述生物电检测模块包括：
静电防护单元，所述静电防护单元的输入端与所述至少两个检测电极的输出端相连，用于对所述至少两个检测电极进行静电防护；
低噪声放大单元，所述低噪声放大单元的输入端与所述静电防护单元的输出端相连，用于对所述至少两个检测电极采集到的原始生物电信号进行低噪声放大，得到预处理信号；
滤波单元，所述滤波单元的输入端与所述低噪声放大单元的输出端相连，所述滤波单元的输出端与所述处理器相连，用于对所述预处理信号进行滤波，得到所述生物电信号。
14.一种方向盘，其特征在于，所述方向盘包括权利要求10-13所述的驾驶员脱手和健康检测装置。
15.一种保护套，其特征在于，应用于方向盘，所述保护套包括权利要求10-13所述的驾驶员脱手和健康检测装置。
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