CN202448833U - 一种疲劳驾驶预警装置 - Google Patents

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本实用新型公开了一种疲劳驾驶预警装置，包括微处理器，微处理器的输入端分别连接转角传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板传感器、头部位置传感器、车道偏离传感器和面部识别传感器传感器，微处理器的输出端连接继电器，继电器与车窗开关相接，微处理器输出端还连接疲劳驾驶预警灯。该装置设计合理、可靠性好且实用价值高，能大大提高汽车安全驾驶的程度，能有效地预防疲劳驾驶。

Description

一种疲劳驾驶预警装置
技术领域
本实用新型涉及一种汽车辅助智能监测系统，特别是一种对驾驶员疲劳驾驶进行预防和报警的装置。
背景技术
疲劳驾驶是安全行车的天敌，据交通部门统计，60％以上的交通事故与疲劳驾驶有关。对驾驶人疲劳状态监测方法与装置的研究，对于预防由疲劳驾驶引起的交通事故有重要意义，其应用前景广阔，但是，驾驶人的疲劳状态受多种因素影响，到目前为止还没有发现非常有效的指标或模型能够对疲劳等级进行精确的评价。因此需要进一步深入研究各种指标与驾驶人疲劳等级之间的关系。另外，现有的驾驶人疲劳状态监测方法大都基于某一单项指标，虽然在限定条件下能够达到一定的精度，但在实际复杂多变的行车环境下，其准确性和可靠性还存在问题，难以达到预期要求。因此，多源信息融合的方法将成为一个研究方向，具有更大的实用价值，对于预防疲劳驾驶引起的交通事故具有非常重要的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种疲劳驾驶的预警装置，该装置通过多种传感器感知驾驶员疲劳驾驶的各种信息，并给予驾驶员警示。
为实现上述技术任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：
一种疲劳驾驶预警装置，包括车辆的油门踏板、制动踏板和转向盘的转向轴，其中，转向轴上安装有转角传感器，用于对转向盘的转角进行实时检测，其特征在于，还包括：
在油门踏板上安装的油门踏板位置感器，用于对汽车油门踏板的开度进行实时监测；
在制动踏板上安装的制动踏板传感器，用于对汽车紧急制动时实时检测；
设置在驾驶员座椅靠枕上的头部位置传感器，用来检测驾驶员是处于清醒还是瞌睡状态；
安装在每个车轮上的车道偏离传感器，用于对车道标志线进行实时检测；
安装在汽车仪表盘上方的面部识别传感器，用来实时检测驾驶员眼睛的睁开和闭合时间；
一个继电器，该继电器与车窗开关相连接，用于控制车窗开关接通或断开；
一个蜂鸣报警器，用于发出疲劳驾驶的报警信号；该蜂鸣报警器连接有制动器，制动力传感器与制动器相连接；
一个微处理器，用于对驾驶员疲劳驾驶行为进行预警控制；
转角传感器、油门踏板位置传感器、制动踏板传感器、头部位置传感器、车道偏离传感器和面部识别传感器均连接在微处理器的输入端，微处理器的输出端分别连接继电器和蜂鸣报警器。
本实用新型的其他特点是：
所述的微处理器上还连接有警示灯。
制动器为盘式制动器。
油门踏板位置传感器为压电式传感器。
制动踏板传感器是一个开关量传感器。
制动力传感器为压电式传感器。
头部位置传感器是电极电容传感器。
车道偏离传感器是光电式传感器。
转角传感器为角位移传感器。
本实用新型的疲劳驾驶预警装置，与现有技术相比具有以下优点：
1、利用多种传感器技术结合的方法，通过检测可能对疲劳驾驶有直接影响的传感器信号对疲劳驾驶进行预防和警报，比单一传感器技术检测更加准确可靠。
2、设计合理，容易实现，使用操作简单而紧凑，且检测过程都是非接触的，不会影响驾驶员的正常驾驶。
3、充分利用车窗开关，当车内温度过高时，启动继电器，打开车窗进行换气，尤其在冬季，驾车者往往是关着窗户吹暖风，坐在几乎是封闭的驾驶室内，驾驶室内空气不新鲜或气温过高，这也是造成开车疲劳的一个原因。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附图说明
图1为本实施例新型的疲劳驾驶预警装置原理框图。
图中的标记分别表示：1、转角传感器；2、制动踏板传感器；3、油门踏板位置传感器；4、头部位置传感器；5、车道偏离传感器；6、面部识别传感器；7、微处理器；8、继电器；9、车窗开关；10、蜂鸣报警器；11、制动力传感器；12、制动器；13、疲劳驾驶预警灯。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
如图1所示，本实施例给出一种疲劳驾驶预警装置，包括车辆的油门踏板、制动踏板和转向盘的转向轴，其中，转向轴上安装有转角传感器1用于对转向盘的转角进行实时检测，还包括：
在油门踏板上安装的油门踏板位置感器2，用于对汽车油门踏板的开度进行实时监测；
在制动踏板上安装的制动踏板传感器3，用于对汽车紧急制动时实时检测；
设置在驾驶员座椅头枕上前方正对驾驶员头部的头部位置传感器4，用来检测驾驶员是处于清醒还是嗜睡状态；
安装在每个车轮上的车道偏离传感器5，用于对车道标志线进行实时检测；
安装在汽车仪表盘上方的面部识别传感器6，用来实时检测驾驶员眼睛的睁开和闭合时间；
一个继电器8，该继电器8与车窗开关9相连接，用于控制车窗开关9接通或断开；
一个蜂鸣报警器10，用于发出疲劳驾驶的报警信号；该蜂鸣报警器10连接有制动器11，制动力传感器11与制动器12相连接；
一个微处理器(ECU)7，用于对驾驶员疲劳驾驶行为进行预警控制；
转角传感器1、油门踏板位置传感器2、制动踏板传感器3、头部位置传感器4、车道偏离传感器5和面部识别传感器6均连接在微处理器7的输入端，微处理器7的输出端分别连接继电器8和蜂鸣器报警装置10。
微处理器7上还连接有疲劳驾驶预警灯13，当检测到驾驶员处于疲劳驾驶状态时，疲劳驾驶预警灯13点亮，警示驾驶员慎重驾驶或者停车休息。
头部位置传感器4安装在驾驶员座椅头枕上前方，正对驾驶员头部，面部识别传感器6安装在汽车仪表盘上方，正对驾驶员眼睛部位。
本实施例中，转角传感器1为角位移传感器，该传感器采用高性能智能集成磁敏感元件，将机械转动或角位移转化为电信号输出，绝对测量精度可达到零点几度。
油门踏板位置传感器2选择压电式传感器，压电式传感器是一种典型的有源传感器(或发电型传感器)。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量电测的目的。
制动踏板传感器3是一个开关量传感器，开关量输出是实现制动踏板传感器将感应到的模拟或数字信号转换成一个开关量信号，需要紧急制动时立即响应，确保行驶的安全性。
头部位置传感器4为一个相邻的电极电容传感器，该传感器最大的特点是使用了电极电容，通过人这个高导体改变电极之间的电容，进而通过测量电压计算头部与传感器之间的距离。
车道偏离传感器5选择光电式传感器，该光电式速度传感器包括接收装置和发送装置，其中接收装置为光电管，发送装置为发光二级管。接收装置将接收的模拟信号经过放大、滤波和A/D转换后使其转化成数字方波信号传送给微处理器7。
面部识别传感器6采用光电式传感器，该光电式传感器的接受装置是光电管，发送装置为红外线发射二级管，用来接受人眼闭合和睁开的变化。
微处理器7为单片机，用于对驾驶员疲劳驾驶行为进行预警控制。
所述继电器8选择电磁继电器。
蜂鸣报警器10为电磁式蜂鸣器，该蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
制动力传感器11为压电式传感器，它是典型的有源传感器(或发电型传感器)，以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷。压电传感元件是力敏元件，所以用来测量制动力传感器的制动力的大小。
其工作原理是，当驾驶员正常行驶时，即处于清醒状态时，各种传感器接受汽车正常行驶信号，将它们采集起来，单片机中建立有驾驶习惯数学模型，并根据不断采集的数据进行修正。随着连续驾驶时间的增加，蜂鸣报警器10自动进入疲劳驾驶监控状态，如果驾驶员有疲劳症状，必然会反映出与正常驾驶不同的偏差。
当驾驶员处于疲劳驾驶时，1、突然急刹车的频率增加，即制动踏板传感器3的信号会发生变化，驾驶员会由于疲劳而连续制动；2、当油门踏板位置传感器2的信号发生变化时，表现为连续大油门时的行驶和油门开度变化的不稳定性；3、转向盘转角传感器1的信号也会发生变化，若方向盘4s不运动，此时驾驶员由于精神恍惚，注意力不集中而使得转向盘会来回转动，监视装置就会发出报警声直到方向盘继续正常运动为止；4、当头部位置传感器4的信号发生变化时，说明驾驶员头部必定偏离正常位置，此时面部识别传感器6因检测不到头部位置的信号也会发生变化；5、面部识别传感器采用CMOS摄像头捕捉驾驶员的脸部图像，计算眼睛闭合度及单位时间内闭合时间占总时间的百分比；6、当驾驶员驾驶疲劳时，往往出现精神萎靡、注意力分散、反应迟钝等现象，且最容易无意识地驶出中线或者偏离车道，基于车道检测传感器5信号的变化，对车道标志线进行实时检测，当车辆偏离道路中线或车道标志线时向驾驶员发出警告，提醒驾驶员注意行车安全。
针对上述传感器信号的变化，微处理器7对此作出响应，启动蜂鸣报警器10进行语音报警，同时疲劳驾预警灯13点亮，提醒驾驶员提高警惕或者及时休息；如果车窗没有打开的话，启动继电器8，继电器8通过车窗开关9打开车窗进行换气，如果在4s内驾驶员没有做出反应，即传感器的信号仍然在发生变化，且不是正常行驶的传感器信号，这时，制动力传感器11接受延时信号，进而控制制动器12进行紧急制动，以免发生交通事故。

Claims (9)

1.一种疲劳驾驶预警装置，包括车辆的油门踏板、制动踏板和转向盘的转向轴，其中，转向轴上安装有转角传感器(1)，用于对转向盘的转角进行实时检测，其特征在于，还包括：
在油门踏板上安装的油门踏板位置感器(2)，用于对汽车油门踏板的开度进行实时监测；
在制动踏板上安装的制动踏板传感器(3)，用于对汽车紧急制动时实时检测；
设置在驾驶员座椅靠枕上的头部位置传感器(4)，用来检测驾驶员是处于清醒还是嗜睡状态；
安装在每个车轮上的车道偏离传感器(5)，用于对车道标志线进行实时检测；
安装在汽车仪表盘上方的面部识别传感器(6)，用来实时检测驾驶员眼睛的睁开和闭合时间；
一个继电器(8)，该继电器(8)与车窗开关(9)相连接，用于控制车窗开关(9)接通或断开；
一个蜂鸣报警器(10)，用于发出疲劳驾驶的报警信号；该蜂鸣报警器(10)连接有制动器(11)，制动力传感器(11)与制动器(12)相连接；
一个微处理器(7)，用于对驾驶员疲劳驾驶行为进行预警控制；
转角传感器(1)、油门踏板位置传感器(2)、制动踏板传感器(3)、头部位置传感器(4)、车道偏离传感器(5)和面部识别传感器(6)均连接在微处理器(7)的输入端，微处理器(7)的输出端分别连接继电器(8)和蜂鸣报警器(10)。
2.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的微处理器(7)上还连接有疲劳驾驶预警灯(13)。
3.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的制动器(12)为盘式制动器。
4.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的油门踏板位置传感器(2)为压电式传感器。
5.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的制动踏板传感器(3)是开关量传感器。
6.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的制动力传感器(11)为压电式传感器。
7.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的头部位置传感器(4)是电极电容传感器。
8.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的车道偏离传感器(5)是光电式传感器。
9.如权利要求1所述的疲劳驾驶预警装置，其特征在于，所述的转角传感器(1)为角位移传感器。
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