CN208411850U - 一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车载预警应用技术领域，提供了一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套。所述方向盘套包括套体、脉搏传感器、角度传感器、控制器、信息输出模块以及电源模块。所述脉搏传感器用于检测驾驶员的手掌脉搏频率，并将检测到的脉搏频率信息传递给控制器；所述角度传感器用于检测方向盘的转动角度，并将检测到的角度信息传递给控制器；所述控制器用于接收并处理所述脉搏频率信息和角度信息，并向信息输出模块发送信息输出信号。所述脉搏传感器和角度传感器分别在检测脉搏频率信息和角度信息时，不需要驾驶员做出相应的配合动作，驾驶员不用改变原有的驾驶习惯，因此不影响驾驶员的正常驾驶操作。所述方向盘套检测结果准确，不导致误判。

Description

一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套

技术领域

本实用新型涉及车载预警应用技术领域，具体而言，涉及一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套。

背景技术

疲劳驾驶是交通事故中的一种非常重要的诱因，每年因疲劳驾驶而诱导的交通事故造成了大量人员伤亡和财产损失，因此关于疲劳驾驶的检测和预防已经成为一项非常重要的研究内容。

现有专利在疲劳驾驶检测方面做了很多努力，例如申请公布号为CN106652355A的申请提供了一种疲劳驾驶检测系统，所述系统包括方向盘套和集成在方向盘套上的压力传感器模块，所述系统还包括微处理器，使用时驾驶员需要定时按压所述压力传感器模块，微处理对压力数据进行分析以判定驾驶员是否进入疲劳驾驶状态。所述系统的弊端在于驾驶员需要定期按压压力传感器模块，驾驶员驾驶车辆期间容易因上述按压操作而分心，反而增大了引发交通事故的概率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套，所述方向盘套在检测疲劳驾驶期间不影响驾驶员正常驾驶操作，并且检测结果准确，不导致误判。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套，包括：

套体；

脉搏传感器，用于检测驾驶员的手掌脉搏频率，并将检测到的脉搏频率信息传递给控制器；

角度传感器，用于检测方向盘的转动角度，并将检测到的角度信息传递给控制器；

所述控制器，用于接收并处理所述脉搏频率信息和角度信息，并向信息输出模块发送信息输出信号；

所述信息输出模块；以及，

电源模块；

其中，所述脉搏传感器、角度传感器、控制器、信息输出模块以及电源模块均设置于所述套体上。

本技术方案提供的方向盘套结构中，脉搏传感器和角度传感器分别在检测脉搏频率信息和角度信息时，不需要驾驶员做出相应的配合动作，因此不影响驾驶员的正常驾驶操作，驾驶员可按照正常的驾驶习惯驾驶车辆。控制器接收到脉搏频率信息后，可利用现有的关于脉搏频率的分析方法以判定驾驶员是否进入疲劳驾驶状态。同时由于本技术方案中控制器还可以利用角度信息以分析判断驾驶员是否进入疲劳驾驶状态，只要当控制器根据脉搏频率信息或者角度信息判定出驾驶员进入疲劳驾驶状态，即可通过信息输出模块提醒驾驶员，因此所述方向盘套检测的准确率更高，更具实用性。

优选的，所述脉搏传感器的数量为两个，两个所述脉搏传感器分别设置于所述套体的左右两侧。本技术方案中，可以通过所述两个脉搏传感器分别检测驾驶员的左手脉搏和右手脉搏，以检测驾驶员是否处于单手开车状态。

优选的，所述脉搏传感器包括依次电性连接的表面传感器贴片、电压跟随器、二阶高通滤波器、仪表放大器、四阶低通滤波器以及电压钳位电路。

优选的，所述电源模块为无线充电模块，包括：

接收线圈，用于与发射线圈进行电磁感应耦合以实现电能传输；以及

蓄电池；

其中，所述接收线圈与蓄电池之间通过充电电路连接。

本技术方案中，由于所述电源模块为无线充电模块，利用电磁耦合相应实现充电，因此在驾驶员驾驶车辆期间，所述电源模块可持续充电，确保驾驶期间电源模块为其他部件的供电正常而不断电。

优选的，所述电源模块包括蓄电池和micro USB接口，所述micro USB接口与所述蓄电池之间通过充电电路连接。选用micro USB接口进行充电的好处在于技术成熟且简单，可直接借鉴手机充电技术实现。充电时可在micro USB接口上插接移动电源，以对蓄电池充电。

优选的，所述信息输出模块为蓝牙模块，用于与车载蓝牙和/或手机蓝牙通讯。通过所述蓝牙模块与车载蓝牙或手机蓝牙建立通讯，使所述方向盘套可直接借助手机或车载的人机交互模块实现语音输出，对驾驶员进行提醒。而方向盘套自身不必搭载扬声器等人机交互模块，简化了方向盘套的结构。

优选的，所述信息输出模块为扬声器。

进一步地，所述方向盘套还包括振动马达，设置于所述套体上，用于接收控制器发送的控制信号并产生振动。通过振动马达的振动以触觉的形式向驾驶员进行提醒，相比听觉形式的提醒，触觉形式的提醒更敏锐。

优选的，所述振动马达的数量为两个，两个所述振动马达分别设置于所述套体的左右两侧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、脉搏传感器和角度传感器分别在检测脉搏频率信息和角度信息时，不需要驾驶员做出相应的配合动作，驾驶员不用改变原有的驾驶习惯，因此不影响驾驶员的正常驾驶操作。

2、所述方向盘套的控制器可同时接收脉搏频率信息和角度信息，并可分别根据脉搏频率信息和角度信息判定驾驶员是否进入疲劳驾驶状态。

若控制器根据脉搏频率信息或者角度信息中的任一一种信息判定出驾驶员进入疲劳驾驶状态，即通过信息输出模块提醒驾驶员，则本方向盘套对疲劳驾驶的检出率更高，不出现漏检情况。

若控制器根据脉搏频率信息和角度信息同时判定出驾驶员进入疲劳驾驶状态，才通过信息输出模块提醒驾驶员，则本方向盘套的检测准确率更高，不存在误判情况。

3、所述方向盘套结构简单，制造方便，易于安装。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1a所示为实施例中所述方向盘套的结构框图。

图1b所示为实施例中所述方向盘套的结构示意图。

图1c所示为实施例中提供的控制器的结构框图。

图2所示为实施例中提供的脉搏传感器的电路框图。

图3a所示为实施例中提供的无线充电模块的接收电路图。

图3b所示为实施例中提供的无线充电模块的充电电路图。

图4所示为实施例中选用有线充电方式的方向盘套的结构示意图。

图5所示为实施例中设置有振动马达的方向盘套的结构示意图。

图6所示为实施例中脉搏传感器与振动马达的布置示意图。

图中标号说明：

10-套体；20-脉搏传感器；30-角度传感器；40-控制器；50-信息输出模块；60-电源模块；70-micro USB接口；振动马达-80。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

请参阅图1a和图1b所示，本实施例提供了一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套，所述方向盘套包括套体10、脉搏传感器20、角度传感器30、控制器40、信息输出模块50以及电源模块60。所述脉搏传感器20用于检测驾驶员的手掌脉搏频率，并将检测到的脉搏频率信息传递给控制器40；所述角度传感器30用于检测方向盘的转动角度，并将检测到的角度信息传递给控制器40；所述控制器40用于接收并处理所述脉搏频率信息和角度信息，并向信息输出模块50发送信息输出信号。

基于上述结构，使用时，当控制器40接收到脉搏频率信息和角度信息后，可以利用现有处理方法对信息进行处理，判断是否处于疲劳驾驶状态。例如，可借用东北大学张扬的论文《基于心率变异性的疲劳驾驶监测系统的研究》中提供的方法对所述脉搏频率信息进行处理，判断是否处于疲劳驾驶状态。例如，可借用重庆交通大学学报(自然科学版)2011年第30卷第3期公开的《疲劳驾驶的转向特征研究》(作者刘志强，焦立峰)中提供的方法分析角度信息，判断是否疲劳驾驶。也可以采用自行设计的电路来分析角度信息，如图1所示，控制器中包含加法器、比较器和单片机，加法器的输入端与角度传感器的输出端连接，角度传感器采集的信息输入至加法器中执行加法运算，计算在设定时间段内(例如10分钟)角度传感器采集到的角度绝对值的变化总量，加法器的输出端与比较器的其中一个输入端连接，比较器将角度绝对值的变化总量与设定的角度阈值(例如10度)比较，若角度绝对值的变化总量小于设定的角度阈值，判断为疲劳驾驶状态。比较器将比较结果输出给单片机，单片机根据比较结果输出相应的控制信号，例如通过信息输出模块50输出疲劳驾驶提醒信号。例如，单片机可选用STM32F103微控制器。例如，所述角度传感器30可选用MPU-6050三维角度传感器模块。

例如所述控制器40无论通过所述脉搏频率信息或角度信息中的任一一种信息判定出疲劳驾驶后，均立即通过所述信息输出模块50向驾驶员进行提醒。又例如当控制器40根据脉搏频率信息和角度信息同时判定出驾驶员进入疲劳驾驶状态，才通过信息输出模块50提醒驾驶员。

基于上述结构，使用时，为了提高所述方向盘套的省电性能，所述脉搏传感器20可以被配置为当所述脉搏传感器20在检测不到脉搏频率后，即进入休眠状态，之后每一分钟唤醒检测一次，当该次检测仍检测不到脉搏频率，则再次进入节能休眠状态。所述角度传感器30可以被配置为当所述角度传感器30在检测不到方向盘转动角度后，即进入休眠状态，之后每一分钟唤醒检测一次，当该次检测仍检测不到方向盘转动角度，则再次进入节能休眠状态。

基于上述结构，本实施例给出以下几种具体实施方式的举例，在互不抵触的前提下，各举例之间可相互组合，形成具体的方向盘套。

例如，所述脉搏传感器20的数量为两个，两个所述脉搏传感器20分别设置于所述套体10的左右两侧。所述两个脉搏传感器20分别检测驾驶员的左手脉搏和右手脉搏，以检测驾驶员是否处于单手开车状态。比如当控制器40仅接收到一个脉搏传感器20的脉搏频率信息时，所述控制器40向所述信息输出模块50发送信息输出信号，以提醒并警告驾驶员。

例如，请参阅图2所示，所述脉搏传感器20可包括依次电性连接的表面传感器贴片、电压跟随器、二阶高通滤波器、仪表放大器、四阶低通滤波器以及电压钳位电路。其中，所述表面传感器贴片的型号可选用DCM08，所述电压跟随器的型号可选用LM310N，所述二阶高通滤波器的型号可选用LF351，所述仪表放大器的型号可选用INA118，所述四阶低通滤波器的型号可选用LF351，所述电压钳位电路的型号可选用LF351。

例如，所述电源模块60可选用无线充电模块。所述无线充电模块包括接收线圈和蓄电池，所述接收线圈用于与发射线圈进行电磁感应耦合以实现电能传输，所述接收线圈与所述蓄电池之间通过充电电路连接。比如，所述无线充电模块的接收电路和充电电路可分别参阅图3a和图3b所示。

又例如，请参阅图4所示，所述电源模块60还可以选用有线充电方式，比如所述电源模块60包括蓄电池和micro USB接口70，所述micro USB接口70与所述蓄电池之间通过充电电路连接。选用micro USB接口70进行充电的好处在于技术成熟且简单，可直接借鉴手机充电技术实现。充电时可在micro USB接口70上插接移动电源，以对蓄电池充电。

例如，所述信息输出模块50可选用蓝牙模块，所述蓝牙模块用于与车载蓝牙和/或手机蓝牙通讯。手机或者车载控制系统通过所述蓝牙模块接收到所述控制器40的信息输出信号后，手机或车载控制系统的人机交互模块(如扬声器)输出语音提醒，提醒驾驶员勿疲劳驾驶，或者提醒驾驶员勿单手开车等等。

又例如，所述信息输出模块50可直接选用扬声器，所述扬声器与所述控制器40电性连接，所述扬声器在接收到所述控制器40的信息输出信号后，向驾驶员发出语音提醒。

例如，请参阅图5所示，所述方向盘套还可以包括振动马达80，所述振动马达80设置于所述套体10上，用于接收控制器40发送的控制信号并振动。比如，所述振动马达80可选用1027手机扁平振动马达。所述振动马达80的数量优选为两个，两个所述振动马达80分别设置于所述套体10的左右两侧。

例如，所述套体10可以为双层设计，所述脉搏传感器20、角度传感器30、控制器40、信息输出模块50、电源模块60、振动马达80以及各部件之间的连接线路均设置于套体10的夹层中。

对于上述这些可实施方式的具体举例，如果当所述方向盘套同时包括两个所述脉搏传感器20和两个所述振动马达80时，设置于方向盘套同一边(左边或右边)的脉搏传感器20与振动马达80之间应具有一定距离，以防止振动马达80振动期间对脉搏传感器20采集数据造成影响。比如，请参阅图6所示，图6中振动马达80设置于套体10的上侧面，脉搏传感器20设置于套体10的下侧面。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于检测疲劳驾驶的方向盘套，其特征在于，包括：

套体；

脉搏传感器，用于检测驾驶员的手掌脉搏频率，并将检测到的脉搏频率信息传递给控制器；

角度传感器，用于检测方向盘的转动角度，并将检测到的角度信息传递给控制器；

所述控制器，用于接收并处理所述脉搏频率信息和角度信息，并向信息输出模块发送信息输出信号；

所述信息输出模块；以及，

电源模块；

其中，所述脉搏传感器、角度传感器、控制器、信息输出模块以及电源模块均设置于所述套体上；

所述脉搏传感器包括依次电性连接的表面传感器贴片、电压跟随器、二阶高通滤波器、仪表放大器、四阶低通滤波器以及电压钳位电路。

2.根据权利要求1所述的方向盘套，其特征在于，所述脉搏传感器的数量为两个，两个所述脉搏传感器分别设置于所述套体的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的方向盘套，其特征在于，所述电源模块为无线充电模块，包括：

接收线圈，用于与发射线圈进行电磁感应耦合以实现电能传输；以及

蓄电池；

其中，所述接收线圈与所述蓄电池之间通过充电电路连接。

4.根据权利要求1所述的方向盘套，其特征在于，所述电源模块包括蓄电池和microUSB接口，所述micro USB接口与所述蓄电池之间通过充电电路连接。

5.根据权利要求1所述的方向盘套，其特征在于，所述信息输出模块为蓝牙模块，用于与车载蓝牙和/或手机蓝牙通讯。

6.根据权利要求1所述的方向盘套，其特征在于，所述信息输出模块为扬声器。

7.根据权利要求1所述的方向盘套，其特征在于，还包括振动马达，设置于所述套体上，用于接收控制器发送的控制信号并产生振动。

8.根据权利要求7所述的方向盘套，其特征在于，所述振动马达的数量为两个，两个所述振动马达分别设置于所述套体的左右两侧。