CN114360210A - 一种车辆疲劳驾驶预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆疲劳驾驶预警系统，属于交通运输预警设备技术领域中的一种预警系统，其技术方案为包括硬件设备和嵌于硬件设备中的软件系统，所述硬件设备包括疲劳检测装置，与疲劳检测装置电连接的主机和警报设备；所述软件系统包括数据处理模块和平台传送模块；疲劳检测装置，采用摄像头组对驾驶员进行状态检测，用于对驾驶员驾驶状态的数据采集；包括闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测；将检测相应的数据信号分为多个等级，并实现多种相应的预警反馈；本发明提供一种车辆疲劳驾驶预警系统，实时智能监控驾驶员的驾驶状态，对乘客、货物安全进行有效监管，建立安全监管和应急处置机制，确保生命财产安全。

Description

一种车辆疲劳驾驶预警系统

技术领域

本发明属于交通运输预警设备技术领域，具体涉及一种车辆疲劳驾驶预警系统。

背景技术

最新统计，营运车辆交通事故中的62.27％是由各类碰撞造成，因此对于车辆主动安全而言，提高车辆防碰撞预警将是车辆主动安全工作的重中之重。此外，刮撞行人、碾压行人等事故的事故往往与车辆盲点有关，因此，对于营运性车辆的盲区监测也需要重点提高，同时超载、超速、疲劳驾驶目前仍然是营运车辆事故发生的最关键因素。

而针对在营运车辆事故发生的情况下，对驾驶员不安全驾驶行为和车辆不安全行驶状态进行实时预警，对风险进行提前管控，对运输过程中全程的安全管控都是现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种车辆疲劳驾驶预警系统，通过车联网实时上传图片和视频，实时智能监控驾驶员的驾驶状态，对乘客、货物安全进行有效监管，建立安全监管和应急处置机制，确保生命财产安全。以大数据技术对主动安全管理提供驾驶员驾驶风险评估，对驾驶员驾驶行为评分及考核管理，确保保障服务水平。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括硬件设备和嵌于硬件设备中的软件系统，所述硬件设备包括疲劳检测装置，与疲劳检测装置电连接的主机和警报设备；所述软件系统包括数据处理模块和平台传送模块；

疲劳检测装置，采用摄像头组对驾驶员进行状态检测，用于对驾驶员驾驶状态的数据采集；包括闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测；

主机，用于对采集的驾驶状态的数据进行处理分析；

数据处理模块，将闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测相应的数据信号分为多个等级，并实现多种相应的预警反馈；所述预警反馈包括警报设备响应和将数据传送至平台传送模块，并由平台传送模块传将数据送至云端平台。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，采用该产品中的疲劳检测装置和图像处理器，实时监测车辆在行驶状态时，发生危险状态时及时给予告警提醒，从而避免发生交通事故的发生；同时通过图像识别分析，时时刻刻扫描分析驾驶员精神状态，并对各种危险驾驶行为以及疲劳驾驶给出警告，减少由于疲劳驾驶导致的交通事故。与此同时，该设备可以通过4G网络将异常数据和视频实时发送到终端平台管理中心，以便及时采取有效的措施，避免事故的发生。

2、本发明中，实现多维度挖掘交通价值，实现交通数据的价值升级。通过大数据技术来驱动交通智能化，实现人、车、路之间对话交流的智慧化，建立健全人群、车辆交通行为的感知分析体制。实现对交通态势进行研判与预测，为解决“道路拥堵”、“公交难、不便捷”、“网约车合理化管理”等热点性问题，提供大数据分析引导方式。

3、本发明中，基于图像识别和移动网络平台大数据技术，应用于“两客一危一重货”车辆数据及主动安全系统，企业通过对ADAS和DSM应用技术开发，智能化实时管理，化被动为主动安全防控，为道路运输提高实时自动监测和报警，降低运营管理成本。通过车联网实时上传图片和视频，实时智能监控驾驶员的驾驶状态，对乘客、货物安全进行有效监管，建立安全监管和应急处置机制，确保生命财产安全。以大数据技术对主动安全管理提供驾驶员驾驶风险评估，对驾驶员驾驶行为评分及考核管理，确保保障服务水平。

4、本发明中，通过设置数据处理模块，并在数据处理模块中设置闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测，实现对驾驶员多种可能存在危险驾驶的识别检测，并对相应的检测内容进行等级分级，以作出合理的预警反馈或数据上传处理，由此精准的实现对驾驶的预警操作。

5、本发明中，通过设置检测功能失效报警，用于应对疲劳检测装置对驾驶员的行为监测的功能正常工作所需的条件不能满足时，则会触发警报设备报警，使得预警装置能够正常工作，由此提高整个预警装置在使用状态时，其能够正常且准确的作出相应的预警反应的精准度。

6、本发明中，云端平台将深度依托人工智能、大数据技术具有广度信息聚合、深度数据挖掘、扁平网络传递的三大能力。围绕道路建设、道路运输、城市出行、交通辅助、行政执法等方面，整合成具有完整参考价值、决策价值、服务价值的“块数据”，深度挖掘数据关联关系，获得对交通运行的及时建议，便于交通管理更加智能化，安排公共交通运行更加合理化。从而可实现利用大数据技术，协助行业治理开展自动化、智能化的业务分析，并优化公共资源配置水平，提升治理能力的目标。

7、本发明中，采用定位信号结合地面辅助导航信息、惯性导航信息等来实现高精度定位服务。在卫星导航和INS的组合导航系统中，利用惯导对准后短时间精度高的优点可以在可见卫星数不足4颗时对卫星接收机中卫星测量信息进行完好性监测，从而实现高精度定位。

8、本发明中，速度误差最大误差为0.5中Km/h；里程的分辨率优于0.1Km；连续记录24H的行驶时间记录误差为-2.3S；产品精度优于国标水平，终端基于32bit的ARM嵌入式双核MCU的基础上开发的嵌入式操作系统，采用铁电存储器，具有处理读写速度快，写入数据无限次数、数据保存时间长等优点，可根据客户需要添加扩展功能：摄像拍照功能、语间播报、通话功能、断油断电功能、油量采集功能，LED广告屏等接口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明系统数据流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

一种车辆疲劳驾驶预警系统，包括硬件设备和嵌于硬件设备中的软件系统，所述硬件设备包括疲劳检测装置，与疲劳检测装置电连接的主机和警报设备；所述软件系统包括数据处理模块和平台传送模块；

疲劳检测装置，采用摄像头组对驾驶员进行状态检测，用于对驾驶员驾驶状态的数据采集；包括闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测；

主机，用于对采集的驾驶状态的数据进行处理分析；

数据处理模块，将闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测相应的数据信号分为多个等级，并实现多种相应的预警反馈；所述预警反馈包括警报设备响应和将数据传送至平台传送模块，并由平台传送模块传将数据送至云端平台。

作为本实施例中的优选方式，所述车辆疲劳驾驶预警系统可以用于两客一危，城市公交，物流货运，出租、网约车等使用环境。

其预警方案可包括，融合传统管控、拓展视频监控、高级驾驶辅助系统ADAS和驾驶员状态检测DSM；进一步的，所述融合传统管控包括位置监控超速报警，超时疲劳驾驶报警，碰撞侧翻记录，行车轨迹记录，通话对讲功能；所述拓展视频监控包括视频实时监控，视频本地存储；所述高级驾驶辅助系统ADAS包括前向碰撞预警，道路偏移预警，车距过进预警，行人碰撞预警和频繁变道预警；所述驾驶员状态检测DSM包括生理疲劳预警，分神驾驶预警，接打电话预警和吸烟预警等。

设备基于机器视觉的前向主动安全预警以及第五代疲劳模型算法实现的驾驶安全主动监控系统，可以为驾驶员提供前向碰撞预警，车距车道监测与警告、车道偏离告警、频繁变道、驾驶员状态监测等驾驶安全提醒功能。该产品借助摄像头和图像处理器，实时监测车辆行进状态，发生危险状态时及时给予告警提醒，从而避免发生交通事故的发生，同时通过图像识别分析方法，时时刻刻扫描分析驾驶员精神状态，并对各种危险驾驶行为以及疲劳驾驶给出警告，减少由于疲劳驾驶导致的交通事故。该设备可以通过4G网络将异常数据和视频实时发送到终端平台管理中心，以便及时采取有效的措施，避免事故的发生。

所述疲劳检测装置包括ADAS摄像头、疲劳检测摄像头和DVR高清摄像头，所述ADAS摄像头安装于车体外部，所述疲劳检测摄像头和所述DVR高清摄像头安装于驾驶室。

ADAS摄像头在安装时将摄像头固定在前挡风玻璃中央位置，在车辆中轴线左右各10cm范围内均可，越靠近中央越佳，注意不要被雨刮器遮挡；对于发动机突出于前挡风玻璃的车辆，安装位置适当抬高，以保证摄像头不被车头突出部分遮挡。连接好电源线、ACC信号线，转向信号线以及刹车信号线。(通过与其他设备通信获取各种信号线时，信号线无需接入)。

疲劳检测摄像头通过螺丝固定在驾驶员正前方偏右(或左)(10～30°)位置，设备上仰5～30°角度，并将引出线端子与电源线束接好，接上北斗/GPS天线和2G/4G天线即可，根据安装位择不同焦距的镜头(6mm型号或者8mm型号)，占模拟屏幕高度1/2为最佳。

所述闭眼检测分为两个等级，闭眼0.8秒到2秒触发一级预警，警报设备报蜂鸣声；闭眼2秒以上触发二级预警，警报设备发出语音提示并同时上传平台，上传间隔为60秒。

所述哈欠检测中，检测到打哈欠超过0.8秒，触发报警，警报设备发出语音提示并同时上传平台，上传间隔为60秒。

所述姿态异常检测中，检测到低头或左顾右盼超过4秒，触发报警，警报设备无报警声但上传平台，上传间隔为100秒。

所述分心动作检测包括分心一类和分心二类，所述分心一类主要包含打电话，所述分心二类主要包含抽烟。

所述分心一类中，检测到打电话超过5秒，触发警报；第一次警报后，放下电话超过10秒，待延时判断为正常状态后，再打电话才会识别为第二次打电话，以此类推；并只上传报警数据，无报警声音；打电话5秒后上传报警，上传间隔为100秒。

所述分心二类中，检测到抽烟超过1秒，触发报警，并只上传报警数据，无报警声音，5秒后又检测到吸烟则上传，上传间隔为100秒。

所述ADAS摄像头的数据采集包括前方碰撞预警，车道偏离预警，行人检测预警和未检测到司机报警。

前方碰撞预警：通过图像识别技术，识别前方车辆与距离，通过计算两车相对速度，在与前方车辆可能发生车距过近或碰撞危险时对驾驶员进行主动预警，2.7秒提前警报，避免90％车祸。更具体的，当检测到前方车辆进入危险范围触发报警；共4级灵敏度，1级(熟手)灵敏度最低，4级灵敏度最高；不同灵敏度报警体验不同，用户自行设定，推荐用默认2级“普通”。(终端初级报警为：滴滴声不上传平台，红色危险报警为：小心碰撞，同时上传平台数据)。

车道偏离预警：当车速高于50Km/h时，车辆违规变道、压车道线或疲劳跑偏压线时触发报警；共3个灵敏度可调节，推荐用“中”极，大车可用“低”级。

终端报警为：车道偏移同时上传平台数据还包括检测功能失效报警，所述疲劳检测装置对驾驶员的行为监测的功能正常工作所需的条件不能满足时，则会触发警报设备报警。

行人检测预警：当检测到前方主车道内行人时触发报警；(终端初级报警为：滴滴声，危险报警时为：注意行人)若FCW灵敏度设置为1级时，PCW只会在危险距离时才报警(终端只报警不上传平台)。

未检测到司机报警：20秒未检测到驾驶员或疲劳检测摄像头被遮挡,触发报警；用户模式下，只上传报警数据，无报警声音。

ADAS摄像头的数据采集可以用于乱变道超速，追紧前车事故发生在即，事故取证等视频采集。

所述软件系统的操作系统可采安卓操作系统，并具有WiFi功能，其产品参数为：2.4GHz，IEEE 8021.11b/g；所述疲劳检测摄像头为红外摄像头，且内置扬声器。

内部集成有GPS定位模块和GPRS/CDMA通信模块，可以通过GPRS/CDMA上传定位信息，超速、疲劳、疑点数据，上传图片、音频、视频，下发文字信息等。还可通过汽车行驶记录仪的相关检测标准，实现对车辆及驾驶员状态的实时监督，避免疲劳驾驶和超速驾驶。

软件系统具有如下优势：

1.精度高

速度误差最大误差为0.5中Km/h；里程的分辨率优于0.1Km；连续记录24H的行驶时间记录误差为-2.3S；产品精度优于国标水平。

2.高性能

终端基于32bit的ARM嵌入式双核MCU的基础上开发的嵌入式操作系统，采用铁电存储器，具有处理读写速度快，写入数据无限次数、数据保存时间长等优点。

3.多媒体可扩展性

可根据客户需要添加扩展功能：摄像拍照功能、语间播报、通话功能、断油断电功能、油量采集功能，LED广告屏等接口。

关于未检测到驾驶员的预警分析如下：

在车辆行驶过程中，终端未检测到驾驶员时，应对驾驶员异常情况进行报警提醒，由此需要满足在以下的情况下的要求：

a)能够在全部工作环境下(至少包括白天、夜晚、顺光、侧光、逆光、树荫阳光交替闪烁、车辆振动等)由此实现驾驶员的识别；

b)可在驾驶员佩戴眼镜、墨镜(红外线进而穿透)等情况下正常工作；

c)终端检测到驾驶员连续不目视前方的动作时，应在目光上下视动作开始2秒后或左右斜视8秒内触发报警；

d)能够区分车辆转向、倒车、驾驶员观察后视镜等情况下与不目视前方状态，并可根据实际要求，确定不目视前方报警阈值；

e)报警的准确率不低于90％；

f)报警默认为二级报警；

g)触发报警时，应保存报警前后包含驾驶员面部和驾驶室的音视频，同时抓拍报警点驾驶员面部的照片；

h)触发报警时应向平台发送报警信息。

还包括检测功能失效报警，所述疲劳检测装置对驾驶员的行为监测的功能正常工作所需的条件不能满足时，则会触发警报设备报警。

车辆在行驶过程中，终端应实时检查驾驶员行为监测功能正常工作所需条件是否满足，当条件不满足时，应触发报警及时提醒驾驶员，同时应满足以下要求：

a)报警条件包含并不限于以下状况；

1)无法获取到正常工作所需车辆状态数据(车速数据、转向灯信号、倒车信号灯等)；

2)传感器损坏或者被不透光材料遮挡；

3)驾驶员佩戴红外阻断型墨镜；

4)未检测到驾驶员完整面部。

b)失效条件解除后，终端应能够自动恢复正常工作；

c)触发报警时，终端应及时提醒驾驶员，同时向平台发送报警信息；

d)终端检测到检测驾驶员的摄像头被遮挡时，应在5秒内触发报警；

e)终端检测到驾驶员佩戴红外阻隔型墨镜时，应在2秒内触发报警；

f)报警的准确率应不低于95％；

g)报警间隔时间为1800秒；

h)报警默认为二级报警；

i)触发报警时，应保存报警前后包含驾驶员和驾驶室的音视频，同时抓拍报警点驾驶员面部的照片；

j)触发报警时应向平台发送报警信息。

本发明的工作原理与工作过程

本发明中，采用对硬件设备设置疲劳检测装置，并在疲劳检测装置中的摄像头组对驾驶员的驾驶状态进行画面数据采集，并传送至主机中的软件系统进行处理分析，作出对警报设备相应的响应指令和数据云端上传进行进一步的分析处理，由于在数据处理模块中设置闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测，全方位的实现对驾驶员精准的动态检测，由此作出及时有效的预警响应，对疲劳驾驶可能存在的风险进行有效的避免。

将闭眼检测分为两个等级，闭眼0.8秒到2秒触发一级预警，警报设备报蜂鸣声；闭眼2秒以上触发二级预警，警报设备发出语音提示并同时上传平台，上传间隔为60秒；针对不同的疲劳度，可以通过闭眼的时间长短进行分类，其中，闭眼0.8秒到2秒触发一级预警，警报设备作出蜂鸣声反馈，对驾驶员进行听觉的提示，当闭眼2秒以上触发二级预警，此为长闭眼，警报设备作出语音提示“请专心驾驶”，同时将检测数据上传至平台，对数据进行收集保留和分析。

在哈欠检测中，哈欠超过0.8秒，警报设备作出语音提示“请专心驾驶”，同时将检测数据上传至平台，对数据进行收集保留和分析。

通过对闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测中的数据分析中，通过对疲劳行为状态的时间长度进行分析，由此作出对驾驶员的合理响应，实现对预警操作的精准响应。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种车辆疲劳驾驶预警系统，包括硬件设备和嵌于硬件设备中的软件系统，其特征在于，所述硬件设备包括疲劳检测装置，与疲劳检测装置电连接的主机和警报设备；所述软件系统包括数据处理模块和平台传送模块；

疲劳检测装置，采用摄像头组对驾驶员进行状态检测，用于对驾驶员驾驶状态的数据采集；包括闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测；

主机，用于对采集的驾驶状态的数据进行处理分析；

数据处理模块，将闭眼检测、哈欠检测、姿态异常检测和分心动作检测相应的数据信号分为多个等级，并实现多种相应的预警反馈；所述预警反馈包括警报设备响应和将数据传送至平台传送模块，并由平台传送模块传将数据送至云端平台。

2.根据权利要求1所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述疲劳检测装置包括ADAS摄像头、疲劳检测摄像头和DVR高清摄像头，所述ADAS摄像头安装于车体外部，所述疲劳检测摄像头和所述DVR高清摄像头安装于驾驶室。

3.根据权利要求2所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述闭眼检测分为两个等级，闭眼0.8秒到2秒触发一级预警，警报设备报蜂鸣声；闭眼2秒以上触发二级预警，警报设备发出语音提示并同时上传平台，上传间隔为60秒。

4.根据权利要求3所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述哈欠检测中，检测到打哈欠超过0.8秒，触发报警，警报设备发出语音提示并同时上传平台，上传间隔为60秒。

5.根据权利要求4所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述姿态异常检测中，检测到低头或左顾右盼超过4秒，触发报警，警报设备无报警声但上传平台，上传间隔为100秒。

6.根据权利要求3-5任一所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述分心动作检测包括分心一类和分心二类，所述分心一类主要包含打电话，所述分心二类主要包含抽烟。

7.根据权利要求6所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述分心一类中，检测到打电话超过5秒，触发警报；第一次警报后，放下电话超过10秒，待延时判断为正常状态后，再打电话才会识别为第二次打电话，以此类推；并只上传报警数据，无报警声音；打电话5秒后上传报警，上传间隔为100秒。

8.根据权利要求7所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述分心二类中，检测到抽烟超过1秒，触发报警，并只上传报警数据，无报警声音，5秒后又检测到吸烟则上传，上传间隔为100秒。

9.根据权利要求8所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述ADAS摄像头的数据采集包括前方碰撞预警，车道偏离预警，行人检测预警和未检测到司机报警。

10.根据权利要求9所述的一种车辆疲劳驾驶预警系统，其特征在于，还包括检测功能失效报警，所述疲劳检测装置对驾驶员的行为监测的功能正常工作所需的条件不能满足时，则会触发警报设备报警。

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