CN208498370U - 基于方向盘的疲劳驾驶检测预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于方向盘的疲劳驾驶检测预警装置。该装置包括数据采集，数据分析，安全预警三大功能。其中，数据采集包括对驾驶员心率、手握方向盘压力和眼动特征数据的采集，前期采集的数据传送至单片机处理，确定相关疲劳阈值。之后根据采集数据进行实时监测，三组数据融合估计，判断驾驶员当前驾驶状态，若出现疲劳驾驶状态则及时采取预警措施。本实用新型可实现对驾驶疲劳的判断，实用性高；可迅速感应驾驶疲劳，灵敏性高，实时性好；三项生理指标综合判断，可靠性好、准确性高；不用手动输入任何数据，无干扰进行监测，且可自动进行安全预警，智能性高。

Description

基于方向盘的疲劳驾驶检测预警装置

技术领域

本实用新型涉及汽车行车安全及视频图像处理领域，特别是一种融合驾驶员眼动和心率、手握方向盘压力的疲劳驾驶检测装置。

背景技术

随着公路网的逐步完善，汽车保有量逐年增加，公路交通事故特别是恶性交通事故发生率居高不下，而疲劳驾驶是引起恶性交通事故原因中所占比例最高的一项，它是引发道路交通事故的主要原因之一。

疲劳驾驶是一种严重的社会问题，它不仅会影响自身安全，还会危害其他道路使用者，因此在驾驶员驾驶时，如何检测疲劳并第一时间告知驾驶人，采取一定的应急措施是当下解决疲劳驾驶问题的一个关键点。

目前缺乏有效的检测与防止疲劳驾驶的技术手段，为减少疲劳驾驶造成的事故，各国普遍采取的措施是限制驾驶人的驾驶时间。《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第六十二条中就明确规定：机动车驾驶人不得“连续驾驶机动车超过4小时未停车体息或者停车体息时间少于20分钟”。对于驾驶人和运营单位来说，管理措施条文明确、容易执行。但由于疲劳驾驶不像酒后驾驶一样容易鉴别，造成执法困难。目前，我国主要采用交警查问、检查行车记录和驾驶日记等方法检测疲劳驾驶。同时，这种根据驾驶人连续驾驶时间简单判断的方法，无法考虑到不同驾驶人个体在身体素质、生活习惯等方面的差异性，同时，即使对于同一驾驶人在不同时期由于健康状况、心情状况等因素的影响，安全驾驶时长也不相同。因此，采用单一驾驶时间作为限制疲劳驾驶措施，容易引起争议，给法律法规的落实与执行带来困难。

目前所开发的疲劳监测系统普遍具有的问题是非车载，很少够实时监测。现在的研究都是在驾驶过程中测试数据，存储到电脑上，之后对数据进行分析。但是这些研究虽然判定出了疲劳特征，但是大多不具有实时性，而且涉及其他非驾驶行为的操作，对驾驶员安全驾驶有很大影响。所以这也是预警系统开发的一个重要问题。

此外，现在一些检测设备大都比较繁琐，比如心电头盔等，会对驾驶员造成负面影响。其他一些检测设备比如方向盘，摄像头等也大都依赖于单项指标，比如方向盘转角，驾驶员心率，呼吸，面部识别等，而且较难做到因人而异的做出疲劳判断，所以误警几率较大。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种方向盘的疲劳驾驶检测预警装置。针对目前单一疲劳检测指标的疲劳驾驶监测手段的局限性，将眼动特征监测、心率和手握方向盘压力等数据规划入检测指标中，根据驾驶员的个人特点在驾驶过程中灵敏检测到疲劳并采取相应预警措施。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于方向盘的疲劳驾驶检测预警装置，方向盘内部设有压力传感器、心率传感器、单片机、LED预警装置，车内后视镜上设有视觉传感器；心率传感器采集驾驶员心率，压力传感器采集驾驶员压力数据，视觉传感器采集驾驶员眼动特征生理数据，并且将这些数据传输给单片机；单片机对接收的数据进行处理，确定异态阈值，之后采集数据进行比较，判断驾驶员驾驶状态，将结果传送至LED预警装置，超出阈值LED预警装置则闪烁预警。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：(1)本实用新型将疲劳驾驶检测系统集成于方向盘之中，实现对驾驶员实时无干扰监测，实用性高；(2)本实用新型将监测数据多元化，将眼动、心率，压力等数据融为一体，三项指标进行判断，灵敏度高，可靠性好；(3)本实用新型存在自适应学习过程，能够因人而异确定相关异态阈值，判断灵活，可信度高；(4)本实用新型不用手动输入任何数据，可以在驾驶员正常驾驶时无干扰式采集到所需数据，并可在检测出驾驶疲劳之后自动进行安全预警，智能性高。

附图说明

图1为本实用新型的实物设计示意图。

图2为心率实验数据曲线图。

图3为压力实验数据曲线图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本实用新型作进一步说明。

本实用新型是一种融合眼动特征数据、心率和手握方向盘压力的疲劳驾驶检测装置。普通方向盘内部主要设有数据采集模块，微处理器模块以及安全预警模块。通过数据采集模块采集到的驾驶员生理数据，并且将其传输到微处理器模块进行处理分析，将结果反馈到安全预警模块。

本实用新型融合眼动、心率和压力的疲劳驾驶检测预警装置具体实现如下：

如附图1所示，数据采集模块为三种传感器。心率数据采集模块为在驾驶方向盘两侧嵌入的无干扰式接触的心率传感器，压力传感器分布在整个方向盘上，两种传感器用于实时采集驾驶员心率以及压力数据，并且转化为电信号方便后期处理分析。眼动特征数据采集模块为摄像头，运用摄像头拍摄驾驶员头部的实时图像序列，运用图像处理技术对图像进行人脸区域识别、人眼定位和跟踪，最后提取眼动特征，摄像头安装于车内后视镜上，可捕捉其前方的人眼。在方向盘中间嵌入微处理器，即单片机用于接收各个传感器传送的数据，通过写入的相关算法进行对驾驶员状态的学习，之后处理监测数据，并且将结果反馈至安全预警模块，即位于方向盘上方的LED灯。

从三种传感器采集到相关生理数据，将其传送到单片机进行处理。其中，方向盘内部各个模块均采用导线连接方式传输数据信息，视觉传感器通过无线通信方式将数据传送至方向盘上的微处理器，即单片机。驾驶的前十分钟用于进行自适应学习。滤除掉一些杂波及明显不合理数据，保留剩下的有效数据进行储存计算，三种数据进行不同的处理。心率选择平均值减去三倍方差的值作为疲劳预警点；压力采用握力幅值疲劳度FGA的值为0.5作为疲劳预警点；视觉则通过判断人眼眨眼频率及闭合时间判断是否疲劳。将三项指标分配不同的权重，其中心率占0.508，视觉占0.315，压力占0.177，进行数据融合估计。如果判断出异常，则 LED灯闪烁，进行预警，使驾驶员及时注意休息。

Claims (3)

1.一种基于方向盘的疲劳驾驶检测预警装置，其特征在于：方向盘内部设有压力传感器、心率传感器、单片机、LED预警装置，车内后视镜上设有视觉传感器；心率传感器采集驾驶员心率，压力传感器采集驾驶员压力数据，视觉传感器采集驾驶员眼动特征生理数据，将这些数据传输给单片机；单片机对接收的数据进行处理，确定异态阈值，之后采集数据进行比较，判断驾驶员驾驶状态，将结果传送至LED预警装置，超出阈值LED预警装置则闪烁预警。

2.根据权利要求1所述的疲劳驾驶检测预警装置，其特征在于：所述心率传感器嵌入驾驶方向盘两侧，用于实时采集驾驶员心率数据；压力传感器分布在整个方向盘上，用于实时采集驾驶员手握方向盘的压力数据；视觉传感器为摄像头，用于拍摄驾驶员头部的实时图像序列，运用图像处理技术对图像进行人脸区域识别、人眼定位和跟踪，最后提取眼动特征。

3.根据权利要求1所述的疲劳驾驶检测预警装置，其特征在于：所述LED预警装置为设置在方向盘上的LED灯，通过灯光闪烁进行预警。