CN202010160U - 基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置，其特征在于：监测装置由握力传感器和温度传感器组成，由车载电源供电。握力传感器由两面均涂有导电物质1的弹性体2构成，弹性体材料为软橡胶，导电层为含有特殊导电材料的涂层，当施加于方向盘4的握力发生变化时，其两层导电体之间随着弹性体的变形电容发生变化；温度传感器3均匀分布在方向盘最外侧。信号经由A/D模块5采集，通过CPU处理芯片6将判别结果输出至预警系统。基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置结构简单，性能稳定，是一种有效反映驾驶员疲劳状态的先进装置。

Description

基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种通过方向盘握力和温度变化来监测驾驶员疲劳的装置，特别涉及安装在汽车上的符合人的生理和心理的安全驾驶装置，人体的疲劳状态导致手部放松方向盘受力和温度发生变化，能够监测驾驶员的疲劳状态。

背景技术

交通事故是一种致命性的灾难，它给无数原本幸福的家庭造成了悲剧。据世界卫生组织统计，在人类死亡和发病的原因中，车祸排第九位。目前，世界各国都十分重视驾驶员疲劳状态的检测与预警技术的研究，特别是在西方发达国家，投入大量的人力、物力资源，广泛开展了驾驶疲劳的研究工作，且已有部分产品推向了市场，实现了商业化。

近年来，美国、日本以及西欧各国竞相开展了监测驾驶员疲劳的车载电子测量系统的研究开发工作。在现有研究成果中具有代表性的产品有：

(1)美国研制了驾驶员瞌睡侦探系统DDDS(Drowsy Driver Detection System)。该系统采用多普勒雷达侦测和复杂的图像信号处理方法，根据获取的驾驶员烦躁不安的情绪活动、眨眼频率和持续时间等信号进行疲劳判别。

(2)美国Electronic Safety Products公司开发了一种方向盘监视装置SAM(steering attention monitor)，SAM是一种监测方向盘非正常运动的传感器装置。若方向盘持续4s不运动，SAM会发出警报，直到方向盘继续正常运动为止。

(3)美国Ellison Research Labs实验室研制的DAS2000型路面警告系统是一种设置在高速公路上的红外线监测装置。当车辆偏离道路中线时，会向驾驶员发出警告。

(4)瑞典汽车厂商沃尔沃推出了一项“驾驶员警示系统”。它由一个摄像头、若干传感器和一个控制单元组成。摄像头装在风挡和车内后视镜之间，不断测量汽车与车道标志之间的距离；传感器检测汽车的运动；控制单元储存信息并计算是否有失去对汽车控制的危险。它参照公路上的各种线来辨别车辆的行驶状态，一旦路面状况不好，误报率就会很高。

实用新型内容

为了减少车祸发生的次数，克服现有疲劳监测装置的局限性，本实用新型提供一种通过驾驶员握力和温度变化来监测驾驶员疲劳状态的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳驾驶监测装置，该装置包括：车载电源、握力传感器、温度传感器、采集装置、A/D转换模块和CPU处理芯片；其特征在于，握力传感器安装在方向盘的外表面，温度传感器安装在握力传感器外表面。传感器引线与A/D模块采集转换装置相连，A/D模块采集转换装置与CPU处理芯片判别装置通过电缆相连，监测装置的电源由车载电源提供。

本实用新型所述的一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳驾驶监测装置中，还包括方向盘外涂层顺序依次为导电材料涂层1、橡胶层2(柔软的橡胶)、导电材料涂层1，这三层构成握力传感器；防护层为温度传感器均匀分布层3。

本实用新型所述的一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳驾驶监测装置中，还包括传感器电缆引线可经过方向盘连接轴接到感应信号输入口即A/D模块采集转换装置上，转换装置接CPU处理芯片判别装置，电源输入由车载电源提供。

本实用新型所述的一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳驾驶监测装置中，还包括握力传感器安装在方向盘外表面，温度传感器安装在握力传感器外表面即驾驶员手指触及的最外层表面位置。

实施疲劳监测装置，将传感器设置在方向盘上，当驾驶员出现疲劳状态时，其全身肌紧张力降低，肌腱反射减弱，手指自然松开方向盘，方向盘受力会减小，握力传感器中橡胶层受压力减小，发生变形，两层导电涂层之间极距发生变化，根据公式C＝εS/δ可以得出电容发生变化，信号输出具有明显变化，在上述驾驶员疲劳监测系统中，电源来源为车载电源，感应装置与A/D模块采集转换装置连接，疲劳信号由转换装置输出，通过CPU处理芯片判别装置判定疲劳状态至预警系统。根据人的生理特征现象，人在疲劳时的体温与清醒时的体温有显著差异，可以得知温度传感器信号可表现出明显的疲劳特征。当驾驶员主观将手离开方向盘时，该装置为原始状态，输出报警信号。当驾驶员不需要疲劳监测时，可以直接切断电源。

本实用新型具有实时监控驾驶员疲劳状态，防止车祸发生，同时该监测装置具有一定的智能性，在实际应用中操作简单，使用方便，并且结构合理，布置紧凑，特别实用于驾驶人员操作的各种动力车辆上。

附图说明

图1为监测装置外形结构方框图；

图2为本实用新型的方向盘的横截面图；

图3为本实用新型的方向盘受力图；

图4为基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置工作原理图。

图2中1-导电物质  2-橡胶  3-温度传感器  4-方向盘  5-A/D模块采集转换装置6-CPU处理芯片判别装置。

具体实施方式

参见图1是监测装置外形结构方框图，基于方向盘握力和温度变化的驾驶员疲劳监测装置包括汽车车载电源，握力传感器和温度传感器，A/D模块采集转换装置和CPU处理芯片判别装置。

图3是方向盘受力图，握力弹传感器均匀分布在方向盘外表面，人的手掌可以全面接触方向盘，不论人手抓在什么地方传感器感应信号的灵敏度相同。方向盘受握力时，握力传感器发生形变，图3表示出传感器内部的形变状态，中间层橡胶为弹性体，当橡胶发生变形时两层导电涂层之间极距发生变化，根据公式C＝εS/δ，电容信号输出随之发生改变，以此作为特征输出至CPU处理芯片判断驾驶员疲劳状态。

本实用新型具有实时监控驾驶员疲劳状态，防止车祸发生，同时该监测装置具有一定的智能性，在实际应用中操作简单，使用方便，能广泛应用于各种车辆上。

Claims (4)

1.一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳驾驶监测装置，该装置包括：车载电源、握力传感器、温度传感器、采集装置、A/D转换模块和CPU处理芯片；其特征在于，握力传感器安装在方向盘外表面，温度传感器安装在握力传感器外表面。传感器引线与A/D模块采集转换装置相连，A/D模块采集转换装置与CPU处理芯片判别装置通过电缆相连，监测装置的电源由车载电源提供。

2.根据权利要求1所述一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置，其特征在于，方向盘外涂层顺序依次为导电材料涂层(1)；橡胶层(2)为柔软的橡胶层；导电材料涂层(1)；防护层为温度传感器分布层(3)。

3.根据权利要求1所述一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置，其特征在于，传感器引线可经过方向盘连接轴接到感应信号输入口即A/D模块采集转换装置上，转换装置接CPU处理芯片判别装置，电源输入由车载电源提供。

4.根据权利要求1所述一种基于方向盘握力和温度的驾驶员疲劳监测装置，其特征在于，握力传感器安装在方向盘外表面，温度传感器安装在握力传感器外表面即驾驶员手指触及的最外层表面位置。 

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