CN114872713A - 一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法 - Google Patents

一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114872713A
CN114872713A CN202111215857.1A CN202111215857A CN114872713A CN 114872713 A CN114872713 A CN 114872713A CN 202111215857 A CN202111215857 A CN 202111215857A CN 114872713 A CN114872713 A CN 114872713A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driver
vehicle
driving state
state
moment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111215857.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘小龙
朱彤
张晓�
魏田正
刘浩学
杜磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changan University
Original Assignee
Changan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changan University filed Critical Changan University
Priority to CN202111215857.1A priority Critical patent/CN114872713A/zh
Publication of CN114872713A publication Critical patent/CN114872713A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W40/09—Driving style or behaviour
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W2040/0818—Inactivity or incapacity of driver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W2040/0818—Inactivity or incapacity of driver
    • B60W2040/0827—Inactivity or incapacity of driver due to sleepiness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W2040/0872—Driver physiology
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B60W2050/143—Alarm means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B60W2050/146—Display means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/40—Photo or light sensitive means, e.g. infrared sensors
    • B60W2420/403—Image sensing, e.g. optical camera
    • B60W2420/408—

Abstract

本发明涉及安全驾驶领域，公开了一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法，所述方法的具体实施方式包括：首先对车辆行驶状态信息和驾驶员状态信息进行采集，然后对车辆行驶状态和驾驶员的状态进行分析处理，判别车辆是否存在因驾驶员错误操作与周边邻近车辆发生碰撞的风险、以及驾驶员是否处于包括分心、疲劳驾驶、打电话、抽烟的危险驾驶状态。当装置监测到自车或驾驶员处在异常状态时，就会触发与其相连的报警系统，接着报警系统会对驾驶员进行语音灯光提示。若监测有误，驾驶员可手动关闭警报，此后系统将默认引发警报的异常状态为正常情况，继续进行监测。该可以提醒驾驶员及时纠正错误驾驶行为，很大程度上降低发生交通事故的风险。

Description

一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法
技术领域
本发明涉及安全驾驶领域，具体的是一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和 方法。
背景技术
在车辆行驶过程中，如果驾驶员出现疲劳驾驶、注意力不集中等情况，则 很容易导致使车辆发生交通事故。所以，目前为了避免因驾驶员疲劳驾驶等原 因导致交通事故发生，通常会在车辆中设置驾驶员疲劳检测设备。驾驶员疲劳 检测设备通过驾驶员疲劳检测方法可以检测驾驶员是否处于疲劳状态，在检测 出驾驶员疲劳时可以对驾驶员进行提醒。
但是目前的这些检测方法都不是很全面，还需要根据周围行车环境情况来 提醒驾驶员，因此，提出一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种驾驶员异 常驾驶状态监测装置和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种驾驶员异常驾驶状态监测装置，所述监测装置包括信息采集系统、电 子控制单元和报警系统；
所述信息采集系统包括车辆行驶状态信息采集模块和驾驶员状态信息采集 模块；
所述电子控制单元的内部储存有驾驶员异常驾驶状态判别和处理报警系统 反馈信息的程序；
所述报警系统包括报警器、显示器和特定反馈按钮。
进一步的，所述车辆行驶状态信息采集模块包括GPS、激光雷达、角度传感 器；
GPS：用以记录车速信息和位置信息；
激光雷达：安装在车辆的前后左右四个位置，用以获取周边邻近车辆与自 车的相对距离、相对速度和加速度；
角度传感器：安装在车辆方向盘转向管柱下方位置，监测驾驶员是否进行 了转向操作。
进一步的，所述驾驶员状态信息采集模块包括非接触式眼动仪、高清摄像 头和数据存储设备；
非接触式眼动仪：用于采集驾驶员面部和眼动数据信息，用以判断驾驶员 是否处在分心和疲劳驾驶状态；
高清摄像头：具有拍照和录像功能，用于收集驾驶员的面部图像、头部姿 态数据；
数据存储设备：是具备读入和读出功能的储存设备，内部储存有大量驾驶 员异常驾驶状态下的面部图像、头部姿态数据，可用于和高清摄像头采集到的 数据进行对比，判别驾驶员是否在进行打电话和抽烟行为；另外数据存储设备 可以对非接触式眼动仪和高清摄像头采集到的信息进行短时间的存储，用于驾 驶员分心和疲劳驾驶的判别。
一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：车辆状态信息采集模块对自车及周边邻近车辆行驶状态信息进行采 集；所述车辆行驶状态信息包括自车速度、加速度及与邻近车辆横向相对速度V′L、 横向相对加速度a′X，纵向相对速度V′Y、纵向相对加速度a′Y、自车与周边车辆的横 向距离XL和纵向距离XY、方向盘转角θ；
步骤2：根据所述方向盘转角θ是否为零，将车辆异常行驶的场景分为两类；
场景一：θ＝0，既自车与同车道邻近车辆存在纵向碰撞风险的情况；
场景二：θ≠0，自车与不同车道邻近车辆存在侧向碰撞风险的情况；
步骤3：判别驾驶员是否处于分心驾驶状态；
步骤4：判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态:；
步骤5：判别驾驶员是否存在打电话和抽烟行为。
进一步的，所述场景一下的车辆异常行驶状态的判别条件如下：
Figure BDA0003310768350000031
TY≤tY
式中，XY(t)：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向间距；
tY：从t时刻开始，自车与同车道邻近车辆发生纵向碰撞所需时间；
V′Y(t)：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向相对速度；
a′Y0：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向相对加速度；
TY：报警装置触发时刻。
进一步的，所述场景二下的车辆异常行驶状态的判别条件如下：
Figure BDA0003310768350000032
Figure BDA0003310768350000041
tY2＝tX
TX≤tX
XY(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向间距；
t′Y：从t1时刻开始，自车与不同车道邻近车辆纵向发生碰撞所需时间；
tX：从t1时刻开始，自车与不同车道邻近车辆发生横向碰撞所需时间；
V′Y(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向相对速度；
XL(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向间距；
V′L(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向相对速度；
a′X：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向相对加速度；
a′Y1：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向相对加速度；
TX：报警装置触发时刻。
进一步的，所述判别驾驶员是否处于分心驾驶状态的方法包括如下步骤：
步骤31：根据汽车速度V判断汽车在何种类型的道路上行驶：
当V≤50Km/h时，认为汽车在城市道路上驶；当V>50Km/h则认为汽车 在非城市道路上行驶；
步骤32：通过非接触式眼动仪确定驾驶员注视点所在的区域以及注视时长 t；
步骤33：由电子控制单元判断在不同类型的道路上驾车的司机是否处于驾 驶分心的状态；
城市道路
若t<1.2s，则认为驾驶员处于正常驾驶状态；
若t≥1.2s，则认为驾驶员处于分心驾驶状态；
非城市道路
若t<1s，则认为驾驶员处于正常驾驶状态；
若t≥1s，则认为驾驶员处于分心驾驶状态。
进一步的，所述判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态的方法包括如下步骤：
步骤41：取驾驶员清醒状态下前10次完整的眨眼周期，凭借非接触式眼动 仪，分别提取其眼睑开度的最大值Emax和最小值Emin，并计算其眼睑开度最大值 的平均值
Figure BDA0003310768350000051
和最小值的平均值
Figure BDA0003310768350000052
步骤42：根据步骤41得出眼睛闭合时眼睑开度的阈值为
Figure BDA0003310768350000053
Figure BDA0003310768350000054
步骤43：记驾驶员通过分析单元的时间为T，分析单元内眼睑开度小于阈 值的时间为t，则闭眼百分率PERCLOS＝t/T×100％；
步骤44：设定驾驶员闭眼百分率阈值为15％，若PERCLOS<15％,则判定 驾驶员处于清醒状态，否则，判定驾驶员处于疲劳驾驶的状态。
进一步的，所述判别驾驶员是否存在打电话和抽烟行为的方法主要根据高 清摄像头采集的数据来判定，通过摄像头收集驾驶员的面部图像，定位头部姿 势和获取人脸当前特征，并与数据库中的各种异常驾驶行为特征进行比较，以 识别驾驶员是否在进行打电话或者抽烟。
本发明的有益效果：
本发明首先由信息采集系统对车辆行驶状态信息和驾驶员状态信息进行采 集，然后电子控制单元根据采集到的信息对车辆行驶状态和驾驶员的状态进行 分析处理，判别车辆是否存在因驾驶员错误操作与周边邻近车辆发生碰撞的风 险、以及驾驶员是否处于包括分心、疲劳驾驶、打电话、抽烟的危险驾驶状态。 当装置监测到自车或驾驶员处在异常状态时，就会触发与其相连的报警系统， 接着报警系统会对驾驶员进行语音灯光提示。若监测有误，驾驶员可手动关闭 警报，此后系统将默认引发警报的异常状态为正常情况，继续进行监测。该可 以提醒驾驶员及时纠正错误驾驶行为，很大程度上降低发生交通事故的风险。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1驾驶员异常驾驶状态监测流程示意图；
图2驾驶员异常驾驶状态监测装置示意图；
图3车辆异常行驶场景分析图；
图4驾驶员注视点区域划分示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种驾驶员异常驾驶状态监测装置，其特征在于，所述监 测装置包括信息采集系统、电子控制单元和报警系统；
所述信息采集系统包括车辆行驶状态信息采集模块和驾驶员状态信息采集 模块；
所述电子控制单元的内部储存有驾驶员异常驾驶状态判别和处理报警系统 反馈信息的程序；
所述报警系统包括报警器和显示器，当电子控制单元判断驾驶员处于异常 驾驶状态时，报警器和显示器相互配合，向驾驶员发出语音灯光警报，提示驾 驶员及时纠正驾驶行为。同时，报警系统设置有特定反馈按钮，当电子控制单 元判别有误，触发报警系统持续报警时，驾驶员可以按下反馈按钮，此后系统 将默认引发警报的异常状态为正常情况，继续进行监测。
所述车辆行驶状态信息采集模块包括GPS、激光雷达、角度传感器；
GPS：用以记录车速信息和位置信息；
激光雷达：安装在车辆的前后左右四个位置，用以获取周边邻近车辆与自 车的相对距离、相对速度和加速度；
角度传感器：安装在车辆方向盘转向管柱下方位置，监测驾驶员是否进行 了转向操作。
所述驾驶员状态信息采集模块包括非接触式眼动仪、高清摄像头和数据存 储设备；
非接触式眼动仪：用于采集驾驶员面部和眼动数据信息，用以判断驾驶员 是否处在分心和疲劳驾驶状态；
高清摄像头：具有拍照和录像功能，用于收集驾驶员的面部图像、头部姿 态数据；
数据存储设备：是具备读入和读出功能的储存设备，内部储存有大量驾驶 员异常驾驶状态下的面部图像、头部姿态数据，可用于和高清摄像头采集到的 数据进行对比，判别驾驶员是否在进行打电话和抽烟行为；另外数据存储设备 可以对非接触式眼动仪和高清摄像头采集到的信息进行短时间的存储，用于驾 驶员分心和疲劳驾驶的判别。
车辆异常行驶状态监测，主要是获取自车及周边车辆状态信息数据，判断 驾驶员是否进行了具有碰撞风险的加减速、变道、超车行为，因此：
一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1：车辆状态信息采集模块对自车及周边邻近车辆行驶状态信息进行采 集；所述车辆行驶状态信息包括自车速度、加速度及与邻近车辆横向相对速度V′L、 横向相对加速度a′X，纵向相对速度V′Y、纵向相对加速度a′Y、自车与周边车辆的横 向距离XL和纵向距离XY、方向盘转角θ；
步骤2：根据所述方向盘转角θ是否为零，将车辆异常行驶的场景分为两类；
需要强调的是，车辆异常行驶状态的两类场景并不仅限于自车在邻近车辆 后方的情况，同时也包括自车在邻近车辆前方的情况；
场景一：θ＝0，既自车与同车道邻近车辆存在纵向碰撞风险的情况；
场景二：θ≠0，自车与不同车道邻近车辆存在侧向碰撞风险的情况；
步骤3：判别驾驶员是否处于分心驾驶状态；
步骤4：判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态:；
步骤5：判别驾驶员是否存在打电话和抽烟行为。
所述场景一下的车辆异常行驶状态的判别条件如下：
Figure BDA0003310768350000081
TY≤tY
式中，XY(t)：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向间距；
tY：从t时刻开始，自车与同车道邻近车辆发生纵向碰撞所需时间；
V′Y(t)：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向相对速度；
a′Y0：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向相对加速度；
TY：报警装置触发时刻。
所述场景二下的车辆异常行驶状态的判别条件如下：
Figure BDA0003310768350000091
Figure BDA0003310768350000092
tY2＝tX
TX≤tX
XY(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向间距；
t′Y：从t1时刻开始，自车与不同车道邻近车辆纵向发生碰撞所需时间；
tX：从t1时刻开始，自车与不同车道邻近车辆发生横向碰撞所需时间；
V′Y(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向相对速度；
XL(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向间距；
V′L(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向相对速度；
a′X：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向相对加速度；
a′Y1：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向相对加速度；
TX：报警装置触发时刻。
综上所述，当XY(t)、XY(t1)达到临界值时，就具有碰撞的风险。
驾驶员驾驶分心的判别主要依赖非接触式眼动仪。在车辆行驶过程中驾驶 人视线离开前方区域时的注视行为与视觉分心密切相关，并且对道路交通安全 有很大影响。非接触式眼动仪可以在不干涉驾驶员驾驶的情况下，采集驾驶员 的注视点坐标。这里根据驾驶员注视行为的区域特征，将驾驶员注视区域划分 成4个：(1)前方区域：表示前方车辆、前方道路、交通标志、前方远处等区 域。前方区域主要反映驾驶员对汽车前风挡玻璃视野范围内目标的关注；(2) 左右后视镜区域：表示左(右)后视镜、后视镜近处等汽车两侧目标所在的区 域；(3)显示设备区域：表示车辆仪表盘、音响所在的区域；(4)无关区域： 表示上述区域除外且与驾驶任务无关的区域。
所述判别驾驶员是否处于分心驾驶状态的方法包括如下步骤：
步骤31：根据汽车速度V判断汽车在何种类型的道路上行驶：
当V≤50Km/h时，认为汽车在城市道路上驶；当V>50Km/h则认为汽车 在非城市道路上行驶；
步骤32：通过非接触式眼动仪确定驾驶员注视点所在的区域以及注视时长 t；
步骤33：由电子控制单元判断在不同类型的道路上驾车的司机是否处于驾 驶分心的状态；
城市道路
若t<1.2s，则认为驾驶员处于正常驾驶状态；
若t≥1.2s，则认为驾驶员处于分心驾驶状态；
非城市道路
若t<1s，则认为驾驶员处于正常驾驶状态；
若t≥1s，则认为驾驶员处于分心驾驶状态。
本发明判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态依据的指标是闭眼百分率 (PERCLOS，percentage of eyelid closure over the pupil over time)，闭眼百分率 指眼睛闭合时间在某一特定时间内所占的比例，反映的是眼睛缓慢闭合的一种 过程，不仅可以表现出眼睛的闭合程度，还可以准确反映驾驶员的疲劳程度。 这里以P80作为判定标准，根据驾驶员特定时间段内的闭眼百分率数据判别驾 驶员是否处于疲劳驾驶状态，所述判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态的方法包 括如下步骤：
步骤41：取驾驶员清醒状态下前10次完整的眨眼周期，凭借非接触式眼动 仪，分别提取其眼睑开度的最大值Emax和最小值Emin，并计算其眼睑开度最大值 的平均值
Figure BDA0003310768350000111
和最小值的平均值
Figure BDA0003310768350000112
步骤42：根据步骤41得出眼睛闭合时眼睑开度的阈值为
Figure BDA0003310768350000113
Figure BDA0003310768350000114
步骤43：记驾驶员通过分析单元的时间为T，分析单元内眼睑开度小于阈 值的时间为t，则闭眼百分率PERCLOS＝t/T×100％；
步骤44：设定驾驶员闭眼百分率阈值为15％，若PERCLOS<15％,则判定 驾驶员处于清醒状态，否则，判定驾驶员处于疲劳驾驶的状态。
所述判别驾驶员是否存在打电话和抽烟行为的方法主要根据高清摄像头采 集的数据来判定，通过摄像头收集驾驶员的面部图像，定位头部姿势和获取人 脸当前特征，并与数据库中的各种异常驾驶行为特征进行比较，以识别驾驶员 是否在进行打电话或者抽烟。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种驾驶员异常驾驶状态监测装置，其特征在于，所述监测装置包括信息采集系统、电子控制单元和报警系统；
所述信息采集系统包括车辆行驶状态信息采集模块和驾驶员状态信息采集模块；
所述电子控制单元的内部储存有驾驶员异常驾驶状态判别和处理报警系统反馈信息的程序；
所述报警系统包括报警器、显示器和特定反馈按钮。
2.根据权利要求1所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测装置，其特征在于，所述车辆行驶状态信息采集模块包括GPS、激光雷达、角度传感器；
GPS：用以记录车速信息和位置信息；
激光雷达：安装在车辆的前后左右四个位置，用以获取周边邻近车辆与自车的相对距离、相对速度和加速度；
角度传感器：安装在车辆方向盘转向管柱下方位置，监测驾驶员是否进行了转向操作。
3.根据权利要求1所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测装置，其特征在于，所述驾驶员状态信息采集模块包括非接触式眼动仪、高清摄像头和数据存储设备；
非接触式眼动仪：用于采集驾驶员面部和眼动数据信息，用以判断驾驶员是否处在分心和疲劳驾驶状态；
高清摄像头：具有拍照和录像功能，用于收集驾驶员的面部图像、头部姿态数据；
数据存储设备：是具备读入和读出功能的储存设备，内部储存有大量驾驶员异常驾驶状态下的面部图像、头部姿态数据，可用于和高清摄像头采集到的数据进行对比，判别驾驶员是否在进行打电话和抽烟行为；另外数据存储设备可以对非接触式眼动仪和高清摄像头采集到的信息进行短时间的存储，用于驾驶员分心和疲劳驾驶的判别。
4.一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，包括权利要求1-3任意所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：车辆状态信息采集模块对自车及周边邻近车辆行驶状态信息进行采集；所述车辆行驶状态信息包括自车速度、加速度及与邻近车辆横向相对速度V′L、横向相对加速度a′X，纵向相对速度V′Y、纵向相对加速度a′Y、自车与周边车辆的横向距离XL和纵向距离XY、方向盘转角θ；
步骤2：根据所述方向盘转角θ是否为零，将车辆异常行驶的场景分为两类；
场景一：θ＝0，既自车与同车道邻近车辆存在纵向碰撞风险的情况；
场景二：θ≠0，自车与不同车道邻近车辆存在侧向碰撞风险的情况；
步骤3：判别驾驶员是否处于分心驾驶状态；
步骤4：判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态:；
步骤5：判别驾驶员是否存在打电话和抽烟行为。
5.根据权利要求4所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，其特征在于，所述场景一下的车辆异常行驶状态的判别条件如下：
Figure FDA0003310768340000021
TY≤tY
式中，XY(t)：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向间距；
tY：从t时刻开始，自车与同车道邻近车辆发生纵向碰撞所需时间；
V′Y(t)：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向相对速度；
a′Y0：t时刻，自车与同车道邻近车辆纵向相对加速度；
TY：报警装置触发时刻。
6.根据权利要求4所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，其特征在于，所述场景二下的车辆异常行驶状态的判别条件如下：
Figure FDA0003310768340000031
Figure FDA0003310768340000032
tY2＝tX
TX≤tX
XY(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向间距；
t′Y：从t1时刻开始，自车与不同车道邻近车辆纵向发生碰撞所需时间；
tX：从t1时刻开始，自车与不同车道邻近车辆发生横向碰撞所需时间；
V′Y(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向相对速度；
XL(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向间距；
V′L(t1)：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向相对速度；
a′X：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆横向相对加速度；
a′Y1：t1时刻，自车与不同车道邻近车辆纵向相对加速度；
TX：报警装置触发时刻。
7.根据权利要求4所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，其特征在于，所述判别驾驶员是否处于分心驾驶状态的方法包括如下步骤：
步骤31：根据汽车速度V判断汽车在何种类型的道路上行驶：
当V≤50Km/h时，认为汽车在城市道路上驶；当V＞50Km/h则认为汽车在非城市道路上行驶；
步骤32：通过非接触式眼动仪确定驾驶员注视点所在的区域以及注视时长t：
步骤33：由电子控制单元判断在不同类型的道路上驾车的司机是否处于驾驶分心的状态；
城市道路
若t＜1.2s，则认为驾驶员处于正常驾驶状态；
若t≥1.2s，则认为驾驶员处于分心驾驶状态；
非城市道路
若t＜1s，则认为驾驶员处于正常驾驶状态；
若t≥1s，则认为驾驶员处于分心驾驶状态。
8.根据权利要求4所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，其特征在于，所述判别驾驶员是否处于疲劳驾驶状态的方法包括如下步骤：
步骤41：取驾驶员清醒状态下前10次完整的眨眼周期，凭借非接触式眼动仪，分别提取其眼睑开度的最大值Emax和最小值Emin，并计算其眼睑开度最大值的平均任
Figure FDA0003310768340000041
和最小值的平均任
Figure FDA0003310768340000042
步骤42：根据步骤41得出眼睛闭合时眼睑开度的阈值为
Figure FDA0003310768340000043
Figure FDA0003310768340000044
步骤43：记驾驶员通过分析单元的时间为T，分析单元内眼睑开度小于阈值的时间为t，则闭眼百分率PERCLOS＝t/T×100％；
步骤44：设定驾驶员闭眼百分率阈值为15％，若PERCLOS＜15％，则判定驾驶员处于清醒状态，否则，判定驾驶员处于疲劳驾驶的状态。
9.根据权利要求4所述的一种驾驶员异常驾驶状态监测方法，其特征在于，所述判别驾驶员是否存在打电话和抽烟行为的方法主要根据高清摄像头采集的数据来判定，通过摄像头收集驾驶员的面部图像，定位头部姿势和获取人脸当前特征，并与数据库中的各种异常驾驶行为特征进行比较，以识别驾驶员是否在进行打电话或者抽烟。
CN202111215857.1A 2021-10-19 2021-10-19 一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法 Pending CN114872713A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111215857.1A CN114872713A (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111215857.1A CN114872713A (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114872713A true CN114872713A (zh) 2022-08-09

Family

ID=82668037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111215857.1A Pending CN114872713A (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114872713A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115366908A (zh) * 2022-09-22 2022-11-22 深圳市昊岳科技有限公司 一种汽车安全驾驶控制系统
CN115952988A (zh) * 2022-12-28 2023-04-11 广州宏远传媒信息科技有限公司 一种基于数据交互的公交车智能管理系统
CN116311181A (zh) * 2023-03-21 2023-06-23 重庆利龙中宝智能技术有限公司 一种异常驾驶的快速检测方法及系统
CN116956417A (zh) * 2023-07-24 2023-10-27 重庆交通大学 一种缓解隧道入口段黑洞效应的彩色路面设计方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115366908A (zh) * 2022-09-22 2022-11-22 深圳市昊岳科技有限公司 一种汽车安全驾驶控制系统
CN115952988A (zh) * 2022-12-28 2023-04-11 广州宏远传媒信息科技有限公司 一种基于数据交互的公交车智能管理系统
CN116311181A (zh) * 2023-03-21 2023-06-23 重庆利龙中宝智能技术有限公司 一种异常驾驶的快速检测方法及系统
CN116311181B (zh) * 2023-03-21 2023-09-12 重庆利龙中宝智能技术有限公司 一种异常驾驶的快速检测方法及系统
CN116956417A (zh) * 2023-07-24 2023-10-27 重庆交通大学 一种缓解隧道入口段黑洞效应的彩色路面设计方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114872713A (zh) 一种驾驶员异常驾驶状态监测装置和方法
EP3006297B1 (en) Driving characteristics diagnosis device, driving characteristics diagnosis system, driving characteristics diagnosis method, information output device, and information output method
EP1801730B1 (en) Method of detecting vehicle-operator state
JP3257310B2 (ja) 漫然運転検出装置
CN105197011B (zh) 车辆用驾驶员危险指数管理系统及其方法
EP1878604B1 (en) Method of mitigating driver distraction
US6496117B2 (en) System for monitoring a driver&#39;s attention to driving
Doshi et al. A comparative exploration of eye gaze and head motion cues for lane change intent prediction
EP3561720A1 (en) Providing location and driving behavior based alerts
CN110962746B (zh) 一种基于视线检测的辅助驾驶方法、系统及介质
CN110544368B (zh) 一种疲劳驾驶增强现实预警装置及预警方法
CN107408338A (zh) 驾驶员辅助系统
CN111231971A (zh) 基于大数据的汽车安全性能分析评价方法及系统
JP6213435B2 (ja) 注意過多状態判定装置及び注意過多状態判定プログラム
JP4186749B2 (ja) 脇見判定装置
CN109541600A (zh) 一种重型商用汽车安全智能驾驶辅助系统
CN114954307A (zh) 一种基于人工智能的辅助驾驶系统
JP7434882B2 (ja) 危険運転判定装置、危険運転判定方法、および危険運転判定プログラム
Mizuno et al. Detecting driver's visual attention area by using vehicle-mounted device
CN111591294B (zh) 一种不同交通环境下的车辆换道预警方法
CN115384540A (zh) 一种车载型安全驾驶检测装置
CN113212451A (zh) 一种智能驾驶汽车用后视辅助系统
JP7276082B2 (ja) 運転者状態推定装置
CN112258813A (zh) 一种车辆主动安全控制方法和设备
JP7298351B2 (ja) 状態判定装置、車載機、運転評価システム、状態判定方法、及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination