CN202183154U

CN202183154U - 防疲劳驾驶预警系统

Info

Publication number: CN202183154U
Application number: CN2011202658385U
Authority: CN
Inventors: 刘成云; 刘春生
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2021-07-26

Abstract

本实用新型公开了一种防疲劳驾驶预警系统；包括设在驾驶盘上的驾驶盘套，转向轴传感器，信息处理器，预警器，电池，所述信息处理器、预警器和电池设于壳体内，所述驾驶盘套设有心率传感器和压力传感器，所述心率传感器、压力传感器、转向轴传感器通过信号线与信息处理器连接；所述信息处理器包括微处理器，存储器，时钟电路，LCD显示，操作键盘，USB接口电路及其对应的USB接口，电源电路及其对应的电源接口，音频输出电路及对应的音频输出接口，第一接口电路及其对应的心率传感器信号输入接口，第二接口电路及其对应的握力传感器信号输入接口，第三接口电路及其对应的转向轴传感器信号输入接口；能够有效的提醒驾驶员不瞌睡、预防疲劳驾驶。

Description

防疲劳驾驶预警系统

技术领域

本实用新型涉及防疲劳驾驶技术，尤其涉及一种防疲劳驾驶预警系统。

背景技术

随着经济发展和汽车数量的急剧增加，道路交通事故的发生率也逐渐增高，而驾驶员疲劳驾驶是导致道路交通事故的一个重要原因。据统计，因疲劳驾驶而造成的交通事故占总数的20％左右，占特大交通事故的40％以上，占交通事故死亡率的83％。由此可见，科学有效的疲劳驾驶预警对保护人民的生命财产意义重大。

国内外对于疲劳驾驶技术做了很多的研究，也有很多关于疲劳驾驶的专利，但都存在需要改装车辆、安装费用昂贵、实用性和准确性不高、影响正常驾驶等缺点，影响了疲劳驾驶技术走向真正普遍应用。在现有专利文献中，有的专利涉及通过高清摄像头采集人脸的特征变化检测疲劳状态，这种方法需要使用车载电脑系统或是安装高性能数字信号处理器，安装成本非常高，并且受车内光线影响很大，不易推广使用；有的专利采用驾驶员佩戴传感器检测驾驶员的心率变化、呼吸变化、脑电波等生物特征检测驾驶员疲劳状态，这种方法需要佩戴传感器，且需要驾驶员配合，对驾驶员的正常驾驶造成了干扰，普遍应用性不高。也有部分专利涉及使用方向盘传感器、车速传感器、油门传感器等车辆传感器来检测驾驶员疲劳状态，但缺点是：需要改装车辆或重新设计车辆结构，增加了安装的复杂度和安装成本，难以普及应用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决上述现有技术存在的安装成本高、安装复杂、影响正常驾驶的缺点问题；提供一种防疲劳驾驶预警系统；具有能够准确有效的提醒驾驶员不瞌睡，辅助驾驶员起到良好的预防疲劳驾驶的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种防疲劳驾驶预警系统，包括套在驾驶盘上的驾驶盘套，转向轴传感器，信息处理器，预警器，电池，所述信息处理器、预警器和电池设于壳体内，所述驾驶盘套设有心率传感器和压力传感器，所述心率传感器、压力传感器、转向轴传感器通过信号线与信息处理器连接；所述信息处理器包括微处理器，存储器，时钟电路，LCD显示，操作键盘，USB接口电路及其对应的USB接口，电源电路及其对应的电源接口，音频输出电路及对应的音频输出接口，第一接口电路及其对应的心率传感器信号输入接口，第二接口电路及其对应的握力传感器信号输入接口，第三接口电路及其对应的转向轴传感器信号输入接口；

所述心率传感器和压力传感器分别通过心率传感器信号输入接口和压力传感器信号输入接口与信息处理器连接；

所述心率传感器是设在驾驶盘套上的两个电极片；

所述的压力传感器为多个，均匀分布于方向盘套上；

所述转向轴传感器为AMR(各向异性磁阻)传感器，安装在方向盘转向管柱，或是转向管柱与方向盘的连接处，通过接口和信息处理器相连；

所述的预警器包括扬声器、语音存储和播放电路、输出放大电路，通过接口和信息处理器相连。

下面结合防疲劳驾驶预警系统的具体结构说明其工作原理和过程：

防疲劳驾驶预警系统包括套在驾驶盘上的驾驶盘套，转向轴传感器，信息处理器，预警器，电池，所述信息处理器、预警器和电池设于壳体内，所述驾驶盘套设有心率传感器和压力传感器，所述心率传感器、压力传感器、转向轴传感器通过信号线与信息处理器连接；所述信息处理器包括微处理器，存储器，时钟电路，LCD显示，操作键盘，USB接口电路及其对应的USB接口，电源电路及其对应的电源接口，音频输出电路及对应的音频输出接口，第一接口电路及其对应的心率传感器信号输入接口，第二接口电路及其对应的握力传感器信号输入接口，第三接口电路及其对应的转向轴传感器信号输入接口。微处理器为信号处理的核心位置，存储器可以存储信号和检测结果，LCD实时显示心率、握力、驾驶盘变化曲线和疲劳状态，USB口可以和PC机通信，其信号接口则负责接收来自传感器的信号和发送音频控制信号。驾驶盘套通过驾驶盘套的心率传感器和压力传感器实时检测驾驶员的心率变化和对驾驶盘的握力变化；心率传感器采集手上的心电信号，通过差分电路得到驾驶员左右手手心的电位差，经过接口连接信息处理器，经接口电路处理后得到与心脏搏动同步的信号并送入微处理器进行处理；压力传感器为多个，均匀分布于方向盘套上以方便采集驾驶员的握力信息，将获得的握力信号通过转换电路转换成电信号，连接接口经过接口电路后得到握力的数字信号，传输到微处理器进行处理，握力随着驾驶员疲劳情况的变化而改变，当驾驶员疲劳时握持方向盘的力会小很多，握力变化可以反映驾驶员疲劳状态的变化。转向轴传感器通过计算方向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的操作意图，它是一种非接触式传感器，量程为180°，可以求得角度变化或者根据电阻变化规律可以求得角速度；另外方向盘转角传感器有一个零位输出信号，当方向盘在中间位置时该信号输出0V，否则输出5V，通过该信号对绝对转角进行在线校准。预警器通过信息处理器对预警器进行控制，在疲劳情况下发出预警声音进行预警。

防疲劳驾驶预警系统的工作过程为：

a)将驾驶盘套套在驾驶盘上，将转向轴传感器安装在方向盘转向管柱处，将包含信息处理器、预警器和电池的壳体安装在合适的位置。

b)设备加电启动，进行初始化，通过指示灯指示设备是否正常工作。

c)在车辆行驶过程中，安装在驾驶盘套上的心率传感器采集驾驶员的心率变化数据；安装在驾驶盘套上的握力传感器采集驾驶员的握力变化数据；安装在转向管柱处的转向轴传感器采集驾驶过程中方向盘的转动方向和转动速度变化。采集的数据通过信号线输送到连接端口，经过接口电路转换成单片机可以处理的数字信号。

d)在单片机的flash存储器中，应经固化了疲劳驾驶识别的软件程序。将输入的信号用单片机进行软件处理，得到当前驾驶员的疲劳状态结果。

e)如果没有处于疲劳状态，则继续进行驾驶员状态监测；如果处理得到的驾驶员状态处于疲劳状态，则通过预警器进行声音提醒。

本实用新型在预警过程中，实时采集驾驶员的心率、握力信息和方向盘的转速、转向信息：采用安装在驾驶盘套上的心率传感器采集驾驶员的心率信息；心率传感器为方向盘左右设置的不同电极，能够实时采集左右手的点位差，得到驾驶员的心率信息；采用的压力传感器为多个并且均匀分布在驾驶盘套上，能使实时准确的得到握力信息；转向轴传感器可以安装在方向盘转向管柱处，通过信号线和外部信息处理器连接，能够实时的得到方向盘的转速和转向信息。所有检测到的信息送入信息处理器进行综合处理，并对疲劳状态进行综合判断决策，如果出于疲劳状态则通过预警器进行声音提醒，避免了因疲劳而造成的生命财产损失。

本实用新型的有益效果是：

1.采用方向盘套为载体，具备疲劳驾驶预警功能；

2.具有信息采集方便精确、生产成本低、安装方便简单；

3.操作方便的优点，不影响正常驾驶，有利于疲劳驾驶检测系统的普及应用。

附图说明

图1是本实用新型防疲劳驾驶预警系统的电气原理示意图；

图2是本实用新型防疲劳驾驶预警系统电路结构框图；

图3是心率传感器、压力传感器的电路结构框图；

图4是转向轴传感器的电路结构框图；

图5是信息处理器的电路结构框图；

图6是预警器的电路原理框图。

其中，1.驾驶盘套，2.转向轴传感器，3.信息处理器，4.预警器，5.电池，6.心率传感器，7.压力传感器，8.USB接口电路，9.电源电路，10.音频输出电路，11.时钟电路，12.微处理器，13.存储器，14.LCD显示，15.接口电路，16.接口电路，17.接口电路，18.USB接口，19.电源接口，20.音频输出接口，21.心率传感器信号输入接口，22.压力传感器信号输入接口，23.转向轴传感器信号输入接口，24.语音储存和播放电路，25.输出放大电路，26.扬声器，27差分电路，28.转换电路，操作键盘29。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～图6所示，本实用新型防疲劳驾驶预警系统，包括套在驾驶盘上的驾驶盘套1，转向轴传感器2，信息处理器3，预警器4，电池5。所述信息处理器3、预警器4和电池5设于一个便于安装放置的塑料壳体内，所述驾驶盘套1设有心率传感器6和压力传感器7，所述心率传感器6、握力传感器7和转向轴传感器2通过信号线和信息处理器3连接；所述的信息处理器3包括单片机式的微处理器12，存储器13，时钟电路11，LCD显示14，操作键盘29，USB接口电路8及其对应的USB接口18，电源电路9及其对应的电源接口19，音频输出电路10及对应的音频输出接口20，第一接口电路15及其对应的心率传感器信号输入接口21，第二接口电路16及其对应的压力传感器信号输入接口22，第三接口电路17及其对应的转向轴传感器信号输入接口23，单片机为信号处理的核心位置，存储器存储信号和检测结果，LCD实时显示心率、握力、驾驶盘变化曲线和疲劳状态，USB口和PC机通信，其信号接口负责接收来自传感器的信号和发送音频控制信号；所述心率传感器6和压力传感器7分别通过接口21和接口22与信息处理器3连接，所述心率传感器6是设驾驶盘套1上的两个电极片，所述的压力传感器7为多个，均匀分布于方向盘套1上；所述转向轴传感器2为AMR(各向异性磁阻)传感器，安装在方向盘转向管柱，或是转向管柱与方向盘的连接处，通过接口23和信息处理器3相连；所述的预警器4包括扬声器26、语音存储和播放电路24、输出放大电路25，通过接口20和信息处理器3相连；所述的驾驶盘套1为人造皮革制品，上面的心率传感器6和压力传感器7分别通过接口21和接口22与信息处理器3连接，并通过驾驶盘套1的心率传感器6和压力传感器7实时检测驾驶员的心率变化和对驾驶盘的握力变化；所述的心率传感器6是安装在驾驶盘套1上的两个电极片，采集手上的心电信号，然后通过差分电路27得到驾驶员左右手手心的电位差，经过接口21连接信息处理器3，经接口电路15处理后得到与心脏搏动同步的信号并送入微处理器12进行处理；所述的压力传感器7为多个，均匀分布于方向盘套1上，以方便采集驾驶员的握力信息，将获得的握力信号通过转换电路28转换成电信号，连接接口22，经过接口电路16后得到握力的数字信号，传输到微处理器12进行处理，握力会随着驾驶员疲劳情况的变化而改变，当驾驶员疲劳时，握持方向盘的力会小很多，握力变化可以反映驾驶员疲劳状态的变化；所述的转向轴传感器2为AMR(各向异性磁阻)传感器，安装在方向盘转向管柱，或是转向管柱与方向盘的连接处，通过接口23和信息处理器3相连，方向盘转角传感器通过计算方向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的操作意图，它是一种非接触式传感器，可以求得角度变化或者根据电阻变化规律可以求得角速度，量程为180°，另外方向盘转角传感器有一个零位输出信号，当方向盘在中间位置时该信号输出0V，否则输出5V，通过该信号可对绝对转角进行在线校准；所述的预警器4包括扬声器26、语音存储和播放电路24、输出放大电路25，通过接口20和信息处理器3相连。通过信息处理器对预警器进行控制，在疲劳情况下发出预警声音进行预警。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims

1.一种防疲劳驾驶预警系统，其特征是，包括设在驾驶盘上的驾驶盘套，转向轴传感器，信息处理器，预警器，电池，所述信息处理器、预警器和电池设于壳体内，所述驾驶盘套设有心率传感器和压力传感器，所述心率传感器、压力传感器、转向轴传感器通过信号线与信息处理器连接；所述信息处理器包括微处理器，存储器，时钟电路，LCD显示，操作键盘，USB接口电路及其对应的USB接口，电源电路及其对应的电源接口，音频输出电路及对应的音频输出接口，第一接口电路及其对应的心率传感器信号输入接口，第二接口电路及其对应的握力传感器信号输入接口，第三接口电路及其对应的转向轴传感器信号输入接口。

2.如权利要求书1所述的防疲劳驾驶预警系统，其特征是，所述心率传感器和压力传感器分别通过心率传感器信号输入接口和压力传感器信号输入接口与信息处理器连接。

3.如权利要求书1所述的防疲劳驾驶预警系统，其特征是，所述心率传感器是设在驾驶盘套上的两个电极片。

4.如权利要求书1所述的防疲劳驾驶预警系统，其特征是，所述的压力传感器设有多个，所述压力传感器均匀分布于方向盘套上。

5.如权利要求书1所述的防疲劳驾驶预警系统，其特征是，所述转向轴传感器为AMR传感器，所述转向轴传感器设于方向盘转向管柱处、或者是转向管柱与方向盘的连接处，所述转向轴传感器通过接口与信息处理器相连。

6.如权利要求书1所述的防疲劳驾驶预警系统，其特征是，所述预警器包括扬声器，语音存储和播放电路，输出放大电路，所述预警器通过接口与信息处理器相连。