CN115195756A - 一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，包括疲劳检测系统、控制反馈中心和驾驶员唤醒系统三部分，疲劳检测系统从面部特征、智能座椅、生理方向盘以及车辆行为检测多方面进行驾驶员疲劳检测；控制反馈中心用于接收检测数据并做出判断，进一步下达唤醒指令对驾驶员进行唤醒；唤醒系统通过声光唤醒、方向盘唤醒、座椅唤醒以及内置唤醒对驾驶员进行多模态唤醒，并在最坏情况下接入车辆自动驾驶功能，以减少可能的损失；既能够提高疲劳驾驶检测的准确性，又能提高对驾驶员的唤醒效率。
Description
技术领域
本发明属于车辆驾驶技术领域，涉及一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统。
背景技术
随着现代经济水平的提升，汽车保有量的持续增加，生活节奏越来越快，随之而来的普遍问题便是作息不规律、熬夜严重、饮食不规律、驾驶时间过长等，众多原因造成了驾驶员精神状态不佳，从而引发驾驶疲劳，最终导致交通事故发生。
在驾驶过程中，驾驶员需要长时间集中精力去判断行车过程中的各种信息，这样的工作状态会导致血液循环不良，很容易引起驾驶员疲劳。有研究表明，如果驾驶员在交通事故发生前半秒钟作出反应，将会避免60％的事故。因此，若能在交通事故发生之前及时给予驾驶员预警，将会显著减少因驾驶疲劳引起的交通事故及损失。
现有技术的不足之处在于大多数疲劳驾驶预警系统都基于听觉、视觉、触觉三种感官的其中之一，这种传统的单一刺激模式在某些复杂的驾驶情况中无法做出及时、有效的判断，导致驾驶员没有收到理想中的刺激反馈，预警能力稍显不足；部分疲劳检测方法需要驾驶员佩戴相关设备，这会影响驾驶员的驾驶行为，甚至会使驾驶员不适，反而会增加驾驶时的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，以解决上述背景技术中提出的的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，所述唤醒系统包括疲劳检测系统、控制反馈中心和驾驶员唤醒系统，其中：
疲劳检测系统包括面部特征采集装置、生理方向盘系统、智能座椅系统以及车辆行为检测系统；
控制反馈中心用于对面部特征采集数据、生理方向盘采集信号与车辆行为检测数据进行记录处理，转化为可视化数据储存在系统内部，并根据预设标准判断驾驶员疲劳程度，反馈给系统；
驾驶员唤醒系统包括物理唤醒系统与车辆内置唤醒系统，物理唤醒系统与车辆内置唤醒系与控制反馈中心相连，根据系统反馈结果进行不同唤醒任务。
在上述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统中，所述面部特征采集装置配置有红外高清摄像头、图像传感器；所述生理方向盘系统配置有方向盘、微型生理信号采集器；所述车辆行为检测系统配备有前置摄像头、道路偏离预警系统。
在上述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统中，所述红外高清摄像头位于驾驶员前方，内嵌于仪表盘，并通过图像传感器与所述控制反馈中心相连。
在上述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统中，所述物理唤醒系统通过仪表盘闪光提示与声音外放提醒进行声光刺激，通过生理方向盘与进行触感刺激，通过智能座椅系统进行振动刺激；所述车辆内置唤醒系统配置有自动驾驶功能与内置总成；所述内置总成与车辆已有电路结合，用于控制车辆内部装置。
在上述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统中，所述红外高清摄像头与图像传感器用于对驾驶员面部特征进行数据采集传输；所述生理方向盘通过驾驶员手部采集生理信号；所述智能座椅系统通过座椅与安全带受力采集压力信号；所述车辆行为检测系统用于对汽车行驶状态的检测。
与现有技术相比，本发明一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统的优点为：本发明采用了多角度的疲劳检测方式，提高了疲劳检测的准确性，并针对现有疲劳检测方法提出可能的解决方案；同时将各种常见的唤醒方式进行必要组合，从多角度对驾驶员进行递进式的唤醒，相对于更专业性的方法，驾驶员接受程度高，应用范围广。
附图说明
图1是本发明一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统的架构示意图。
图2是本发明一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统实施例的工作流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1，包括疲劳检测系统、控制反馈中心、驾驶员唤醒系统。
疲劳检测系统包括面部特征采集装置，智能座椅系统，生理方向盘以及车辆行为检测模块。
进一步地，面部特征采集装置包括有红外高清摄像头总成、图像传感器器总成和外部电源接口；红外高清摄像头总成配置有高清摄像头以及红外灯群，红外高清摄像头总成与图像传感器采用光纤连接，红外高清摄像头总成和图像传感器总成分别与外部电源接口连接；红外高清摄像头总成采集视频图像；图像传感器总成对采集的图像进行分析计算，输出疲劳判断结果至控制反馈中心。
智能座椅系统包括有座椅主体总成、新型安全带总成、力传感器总成以及外部电源接口；座椅主体总成包括坐垫、靠背以及嵌入的检测单元，新型安全带包括智能安全带扣以及带体，检测单元、智能安全带扣与力传感器总成之间通过线缆连接；座椅主体总成、新型安全带总成、力传感器总成之间通过线缆连接；检测单元采集压力数据；力传感器总成对采集的压力数据进行分析计算，输出疲劳判断结果至控制反馈中心。
生理方向盘系统包括方向盘、微型生物信号采集器总成以及外部电源接口；微型生理信号采集器总成包括生理信号采集单元以及信号传感器；生理信号采集单元与信号传感器采用线缆连接，并且嵌入至方向盘中；生理信号采集单元采集生理信号数据；微型生理信号传感器总成对采集的生理信号数据进行分析计算，输出疲劳判断结果至控制反馈中心。
车辆行为检测系统包括前置摄像头总成，道路偏移预警系统,以及外部电源接口；前置摄像头总成包括标清摄像头、补光灯群；前置摄像头总成和道路偏移预警系统采用线缆连接，前置摄像头总成采集视频图像；道路偏移预警系统对采集的视频图像进行比对分析，输出偏移判断结果至控制反馈中心。
驾驶员唤醒系统包括声光唤醒系统，生理方向盘，座椅唤醒模块，内置唤醒模块以及自动驾驶模块，其中内置唤醒模块用于控制车窗开闭、车内空调温度与力度。
进一步地，声光唤醒系统采用仪表盘灯光闪烁与蜂鸣器报警结合的方式进行唤醒。仪表盘警示灯色彩使用红色，闪烁区域面积为非工作区域的80％；蜂鸣器设定声音强度为70dB，不支持自定义设置播放内容，在接到控制中心下达的唤醒命令后，二者同时进行唤醒工作；该部分与控制反馈中心连接。
生理方向盘唤醒模块在方向盘内部加装控温装置，用于驾驶员手部温度刺激。其内部将方向盘一周分为块区域，相邻区域使用冷热间隔顺序进行温度控制，使驾驶员双手能处于不同温度下，加大温度感知反差。预设温度为高温45℃，低温25℃；该部分与控制反馈中心连接。
座椅唤醒模块在座椅底部设置电机与转子突出，电机与车辆电路连接，控制转子以120r/min的速度转动，驾驶员将感受到每秒两次的转子突出刺激；进一步地，该部分不工作时驾驶员对转子无触感。
内置唤醒模块用于控制车窗开闭、空调吹风温度与力度。需要内置唤醒时，车辆内部控制系统转为自动控制，将主驾驶位与副驾驶位车窗打开80％，空调吹风力度达到最大值的80％，温度为预设温度25℃；该部分与控制反馈中心连接。
优选地，根据车辆配置不同可加设自动驾驶模块，此部分用于驾驶员失去主动意识，无法在短时间内经由上述方式被成功唤醒，车辆转入自动驾驶模式，控制车辆在道路上稳定前进，并寻找最优停靠点及时制动车辆。
以下结合本发明实施例，给出系统具体的工作过程：
步骤1，要驾驶的车辆启动，车内电路接通，疲劳检测系统进入工作状态，驾驶员唤醒系统进入待工作状态，控制反馈中心将接收疲劳检测系统的实时数据，并对驾驶员唤醒系统下达指令。
步骤2，疲劳检测系统对驾驶员进行面部特征、生理信号以及座椅受力情况的数据采集，并对车辆行为轨迹进行监测并实时记录；将采集到的信息上传至控制反馈中心。
步骤3，根据预设标准，控制中心判断检测数据并给出驾驶员疲劳程度，同时接受疲劳检测系统对驾驶员生理状况检测的实时反馈，灵活调整对唤醒系统下达的指令。
步骤4，根据唤醒结果，系统继续进行疲劳检测工作，将结果反馈给控制反馈中心，并判断是否需要进一步唤醒。
具体地，检测系统中个各模块同时并独立工作，车辆检测系统只在判断出驾驶员处于疲劳状态下才接入工作。
唤醒时，首先接入声光唤醒系统进行声光刺激，若无法唤醒，则接入生理方向盘与座椅唤醒模块进行触感刺激；若仍无法唤醒，则接入内置唤醒模块进行物理唤醒；最后仍无法唤醒驾驶员，则车辆接入自动驾驶模块，进行车辆自动驾驶，最大化减少可能的伤亡、避免交通事故的发生。各唤醒模块按照使用频率与唤醒强度的大小进行递进排列与补充，保证唤醒的有效性与全面性。
综上所述，本发明采用了多角度的疲劳检测方式，提高了疲劳检测的准确性，并针对现有疲劳检测方法提出可能的解决方案；同时将各种常见的唤醒方式进行必要组合，从多角度对驾驶员进行递进式的唤醒，相对于更专业性的方法，驾驶员接受程度高，应用范围广。
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。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，其特征在于，所述唤醒系统包括疲劳检测系统、控制反馈中心和驾驶员唤醒系统，其中：
疲劳检测系统包括面部特征采集装置、生理方向盘系统、智能座椅系统以及车辆行为检测系统；
控制反馈中心用于对面部特征采集数据、生理方向盘采集信号与车辆行为检测数据进行记录处理，转化为可视化数据储存在系统内部，并根据预设标准判断驾驶员疲劳程度，反馈给系统；
驾驶员唤醒系统包括物理唤醒系统与车辆内置唤醒系统，物理唤醒系统与车辆内置唤醒系与控制反馈中心相连，根据系统反馈结果进行不同唤醒任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，其特征在于，所述面部特征采集装置配置有红外高清摄像头、图像传感器；所述生理方向盘系统配置有方向盘、微型生理信号采集器；所述车辆行为检测系统配备有前置摄像头、道路偏离预警系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，其特征在于，所述红外高清摄像头位于驾驶员前方，内嵌于仪表盘，并通过图像传感器与所述控制反馈中心相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，其特征在于，所述物理唤醒系统通过仪表盘闪光提示与声音外放提醒进行声光刺激，通过生理方向盘与进行触感刺激，通过智能座椅系统进行振动刺激；所述车辆内置唤醒系统配置有自动驾驶功能与内置总成；所述内置总成与车辆已有电路结合，用于控制车辆内部装置。
5.根据权利要求1所述的一种基于多模态刺激的疲劳驾驶情景下驾驶员意识唤醒系统，其特征在于，所述红外高清摄像头与图像传感器用于对驾驶员面部特征进行数据采集传输；所述生理方向盘通过驾驶员手部采集生理信号；所述智能座椅系统通过座椅与安全带受力采集压力信号；所述车辆行为检测系统用于对汽车行驶状态的检测。
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