RU2529944C1 - Apparatus for diagnosing performance capability of vehicle driver - Google Patents
Apparatus for diagnosing performance capability of vehicle driver Download PDFInfo
- Publication number
- RU2529944C1 RU2529944C1 RU2013111238/11A RU2013111238A RU2529944C1 RU 2529944 C1 RU2529944 C1 RU 2529944C1 RU 2013111238/11 A RU2013111238/11 A RU 2013111238/11A RU 2013111238 A RU2013111238 A RU 2013111238A RU 2529944 C1 RU2529944 C1 RU 2529944C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- driver
- vehicle
- microcontroller
- health
- performance capability
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к диагностическим измерениям биоэлектрических сигналов организма, в частности к диагностике изменения состояния здоровья и работоспособности водителя транспортного средства во время движения.The invention relates to diagnostic measurements of bioelectric signals of the body, in particular to the diagnosis of changes in the state of health and health of the driver of the vehicle while driving.
Известно устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства (см. патент US № 4572207, кл. A61B 5/04, 1986 г.), содержащее рулевое колесо с установленными на нем пластинчатыми электродами, блоком питания, связанным с преобразователем и информационным блоком.A device for diagnosing the health of a vehicle driver is known (see US patent No. 4572207, class A61B 5/04, 1986), comprising a steering wheel with plate electrodes mounted on it, a power supply unit connected to the converter and the information unit.
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет получить информацию об изменении состояния здоровья, работоспособности водителя, а также не анализирует электрокардиограмму водителя во время движения.A disadvantage of the known device is that it does not allow to obtain information about changes in the health status, health of the driver, and also does not analyze the electrocardiogram of the driver during movement.
Известно также устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства (см. патент US № 3731672, кл. A61B 5/04, 1973 г.), содержащее рулевое колесо, с установленными на нем пластинчатыми электродами, связанным с преобразователем и информационным блоком, блок питания.A device for diagnosing the health of a vehicle driver is also known (see US patent No. 3731672, class A61B 5/04, 1973), comprising a steering wheel with plate electrodes mounted on it, connected to a converter and an information unit, a power supply.
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет обрабатывать по алгоритму полученный сигнал электрокардиограммы и сравнивать его с нормированным сигналом кардиограммы.A disadvantage of the known device is that it does not allow to process the received electrocardiogram signal according to an algorithm and compare it with a normalized cardiogram signal.
Кроме того, известное устройство не способно анализировать другие физические параметры организма водителя, которые способны определять самочувствие и состояние водителя, а именно, при нормальной электрокардиограмме у водителя в ходе длительной езде без отдыха может появиться усталостный фактор, характеризующийся замедленным морганием глаз, указывающий на дремотную стадию сна, который известное устройство не может отследить и проинформировать или воздействовать на водителя, так и нет возможности проинформировать другие службы, а также не может предпринять соответствующих действий в случае отсутствия реакции водителя, а именно, в случае предельного отклонения здоровья водителя дать команду на экстренную остановку транспортного средства без участия водителя.In addition, the known device is not able to analyze other physical parameters of the driver’s body, which are able to determine the well-being and condition of the driver, namely, with a normal electrocardiogram, the driver may experience a fatigue factor during long driving without rest, characterized by a delayed blinking of the eyes, indicating a drowsiness sleep, which the known device cannot track and inform or affect the driver, there is no way to inform other services, and however, it cannot take appropriate action in the absence of a driver’s reaction, namely, in the case of a maximum deviation of the driver’s health, give a command to urgently stop the vehicle without the driver’s participation.
Задачей предложенного решения является расширение эксплуатационных возможностей диагностических измерений.The objective of the proposed solution is to expand the operational capabilities of diagnostic measurements.
Эта задача решается тем, что устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства, содержащее рулевое колесо с установленными на нем пластинчатыми электродами, связанно с преобразователем и информационным блоком, блоком питания, дополнительно снабжено видеокамерой, установленной на плоскости салонного зеркала заднего вида, фильтром ночного видения, микроконтроллером, с установленным алгоритмом обработки электрокардиограммы и подсчета количества морганий глаза, связанным с системами управления транспортным средством и GPS передатчиком местоположения и кнопкой экстренной остановки транспортного средства, установленной на рулевом колесе.This problem is solved in that the device for diagnosing the health of the driver of a vehicle, comprising a steering wheel with plate electrodes mounted on it, is connected to a converter and an information unit, a power supply unit, is additionally equipped with a video camera mounted on the plane of the cabin rear view mirror, a night vision filter, a microcontroller , with the established algorithm for processing the electrocardiogram and counting the number of blinks of the eye associated with traffic control systems dstvom and GPS receiver location and the emergency button to stop the vehicle, mounted on the steering wheel.
По сравнению с известным предложенное устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства позволяет обрабатывать и оценивать изменение по алгоритму полученный сигнал электрокардиограммы во время движения, определять частоту моргания глаза водителя, своевременное информирование водителя об экстренной ситуации или, в особых случаях, самостоятельно принимает решение об остановке транспортного средства без участия водителя, обеспечивая повышение безопасности водителя и других участников движения, расширение эксплуатационных возможностей диагностических измерений.Compared with the known device for diagnosing the driver’s health, the vehicle allows you to process and evaluate the change in the algorithm received the electrocardiogram signal while driving, to determine the frequency of blinking of the driver’s eyes, timely informing the driver about an emergency or, in special cases, independently decides to stop the vehicle without the participation of the driver, providing increased safety for the driver and other road users, expanding operational capabilities of diagnostic measurements.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - алгоритм работы устройства; на фиг.3 - фрагмент электрокардиограммы с указанием контрольных точек.Figure 1 shows the structural diagram of the device; figure 2 - algorithm of the device; figure 3 is a fragment of an electrocardiogram indicating control points.
Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства содержит рулевое колесо 1 с установленными на нем пластинчатыми электродами 2, соединенными в цепь блока питания 3 с масштабирующим устройством 4, фильтром 5, аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) 6, таймером-счетчиком 7 и микроконтроллером 8. На салонном зеркале 9 заднего вида установлена видеокамера 10 с повышенным углом обзора, соединенная в цепь с блоком питания 3 и фильтром 11 ночного видения, GPS передатчиком 12 местоположения транспортного средства, системой экстренной остановки 13 транспортного средства, индикатором 14, звуковым устройством 15 и кнопкой 16 экстренной остановки транспортного средства, установленной на рулевом колесе 1.The vehicle driver’s health diagnostic device comprises a
Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства работает следующим образом.The diagnostic device operability of the driver of the vehicle operates as follows.
Когда водитель в процессе движения обхватывает рулевое колесо транспортного средства, он касается ладонями пластинчатых электродов 2. Электрический потенциал, соответствующий работе сердца водителя, поступает на масштабирующее устройство 4, через фильтр 5, АЦП 6 для анализа на микроконтроллер 8.When the driver, while driving, grabs the steering wheel of the vehicle, he touches the plate electrodes with his palms 2. The electric potential corresponding to the work of the driver’s heart enters the scaling device 4, through the filter 5, ADC 6 for analysis on the microcontroller 8.
Сигнал, регистрируемый пластинчатыми электродами 2, имеет уровень 1 мВ. Низкий уровень сигнала является недостаточным для его обработки. Сигнал усиливается масштабирующим устройством 4 в 1000 раз.The signal recorded by the plate electrodes 2 has a level of 1 mV. A low signal level is not enough to process it. The signal is amplified by a scaling device 4 1000 times.
Фильтр 5 не пропускает помехи, наводимые на регистрируемый сигнал от штатных устройств автомобиля.The filter 5 does not pass the interference induced by the recorded signal from the standard devices of the car.
АЦП 6 преобразует аналоговый сигнал в цифровой и далее может быть использован бортовым микроконтроллерным устройством.The ADC 6 converts the analog signal into a digital one and can then be used by an onboard microcontroller device.
Полученный сигнал соответствует I стандартному отведению электрокардиограммы (см. фиг.3). Анализ полученного сигнала позволяет определить исходные параметры частоты сердечных сокращений (ЧСС), увеличение ЧСС (тахикардия), уменьшение ЧСС (брадикардия) и другие виды аритмий, а также ишемические смещения интервала ST. Результат анализа отображается на индикаторе 14 и информирует водителя о текущем изменении состояния здоровья. Если оно превышает уровень отклонения, устройство рекомендует либо снизить скорость движения, либо остановиться и отдохнуть. Если водитель не следует рекомендациям, устройство 13 отрабатывает алгоритм экстренной остановки транспортного средства с помощью систем управления и передает координаты местонахождения транспортного средства, а также предварительный диагноз в ближайшее медицинское учреждение.The received signal corresponds to the I standard lead of the electrocardiogram (see figure 3). Analysis of the received signal allows us to determine the initial parameters of heart rate (HR), an increase in heart rate (tachycardia), a decrease in heart rate (bradycardia) and other types of arrhythmias, as well as ischemic displacement of the ST interval. The result of the analysis is displayed on indicator 14 and informs the driver about the current change in health status. If it exceeds the level of deviation, the device recommends either reducing the speed of movement, or stop and rest. If the driver does not follow the recommendations, the device 13 works out the algorithm for the emergency stop of the vehicle using control systems and transmits the coordinates of the location of the vehicle, as well as a preliminary diagnosis to the nearest medical institution.
Одновременно во время управления транспортным средством видеокамера 10 находит глаз водителя, передает сигнал на микроконтроллер 8, в соответствии с алгоритмом программа определяет закрыты глаза водителя или нет и рассчитывает частоту моргания. В случае, если частота моргания превышает 30 раз в минуту, то человек находится состоянии волнения, если менее 15, то это соответствует переходу в дремотную стадию сна (Частота моргания «Клиническая офтальмология. Систематизированный подход» Джек Дж. Кански 2009, с.38).At the same time, while driving the vehicle, the video camera 10 finds the driver’s eye, transmits a signal to the microcontroller 8, in accordance with the algorithm, the program determines whether the driver’s eyes are closed or not and calculates the blinking frequency. If the blinking frequency exceeds 30 times per minute, then the person is in a state of excitement, if less than 15, then this corresponds to a transition to the drowsiness stage of sleep (Blinking Frequency "Clinical Ophthalmology. Systematic Approach" Jack J. Kanski 2009, p. 38) .
Для комплексной оценки изменения состояния водителя микроконтроллер 8 работает по алгоритму, который включает оценочный функционал C. Влияние каждого фактора на изменение состояния здоровья водителя определяется зависимостью:For a comprehensive assessment of changes in the driver’s state, the microcontroller 8 operates according to an algorithm that includes the estimated functional C. The influence of each factor on the change in the driver’s health is determined by the dependence:
где Pi - фактор;where P i is the factor;
Ki - весовой коэффициент фактора.K i - weighting factor.
Об опасных отклонениях состояния здоровья водителя C>Cдоп,; C>Cкрит.; Cзасыпания, устройство информирует водителя, выводя необходимую информацию на индикатор 14, звуковое устройство 15 и систему экстренной остановки 13.On dangerous deviations of the driver’s health status C> C add ,; C> C crit. ; C falling asleep , the device informs the driver, displaying the necessary information on the indicator 14, the sound device 15 and the emergency stop system 13.
В случае, когда водитель чувствует ухудшение здоровья и понимает, что он не в состоянии безопасно управлять транспортным средством, а устройство диагностики состояния водителя не указывает на существенные изменения состояния здоровья, водитель воздействует на кнопку 16, после нажатия которой системы управления транспортным средством отрабатывают команду его экстренной остановки, а устройство диагностики проводит регистрацию всех параметров и передает полученные результаты в специализированное учреждение.In the case when the driver feels a deterioration in health and understands that he is not able to safely drive the vehicle, and the driver’s diagnostic device does not indicate significant changes in the state of health, the driver acts on button 16, after which the vehicle control systems work out his command emergency stop, and the diagnostic device registers all parameters and transfers the results to a specialized institution.
При необходимости переключить устройство в режим движения транспортного средства, необходимо повторно нажать на кнопку 16. Кнопка оснащена световой индикацией, информирующей водителя о включенном режиме работы.If it is necessary to switch the device to vehicle driving mode, press button 16 again. The button is equipped with a light indication informing the driver about the operating mode.
Для обеспечения работы устройства при движении транспортного средства в темное время суток введен фильтр 11 ночного видения, который обеспечивает корректную работу видеокамеры 10 при слабом уровне освещенности в салоне или кабине.To ensure the operation of the device when the vehicle is moving in the dark, a night-vision filter 11 is introduced, which ensures the correct operation of the video camera 10 with a low level of illumination in the cabin or cabin.
Таймер-счетчик 7 необходим для привязки измерений к реальному времени и подсчета интервалов времен между морганиями глаза.A timer-counter 7 is necessary for linking measurements to real time and counting time intervals between blinking eyes.
GPS передатчик 12 предназначен для определения и передачи координат местоположения транспортного средства в соответствующие службы после определения устройством отклонения состояния водителя выше заданного диапазона.GPS transmitter 12 is designed to determine and transmit the coordinates of the vehicle’s location to the appropriate services after the device determines the deviation of the driver’s state above a predetermined range.
Индикатор 14 информирует водителя о текущем состоянии здоровья и режиме бодрствования (засыпает или перенапряжен).Indicator 14 informs the driver about the current state of health and wakefulness (falling asleep or overstressed).
Оценка функционала С включает весовые коэффициенты каждого фактора. Значения K1, K2, …Kn определяются на основании статистической обработки персональных данных водителя, которые получают при обследовании водителя на тестовых режимах. Весовые коэффициенты отражают относительную весомость каждого фактора. Введение функционала C позволит комплексно оценить изменение состояния водителя. В процессе движения транспортного средства отслеживается влияние каждого фактора на состояние здоровья и алгоритмом организовывается переключение на анализ наиболее опасных факторов. После определение функционала C его значение сравнивается с Cдоп. В зависимости от его величины система либо продолжает дальше анализ сигналов, либо рекомендует водителю особый режим движения, либо выполняет аварийную остановку транспортного средства.The evaluation of functional C includes the weighting factors of each factor. The values of K 1 , K 2 , ... K n are determined on the basis of statistical processing of the driver’s personal data, which are obtained during the examination of the driver in test modes. Weights reflect the relative weight of each factor. The introduction of functional C will allow a comprehensive assessment of the change in driver status. During the movement of the vehicle, the influence of each factor on the state of health is monitored and the algorithm organizes a switch to the analysis of the most dangerous factors. After determining the functional C, its value is compared with C add . Depending on its size, the system either continues to analyze signals further, or recommends a special driving mode to the driver, or performs an emergency stop of the vehicle.
Устройство позволяет определить уровень физической активности водителя и отклонения состояния здоровья водителя от нормы. Использование в устройстве диагностики дополнительных факторов, влияющих на физиологическое и психоэмоциональное состояние водителя, позволит более точно определить изменение состояния водителя.The device allows you to determine the level of physical activity of the driver and deviations of the driver’s health from the norm. The use of additional factors in the diagnostic device that affect the physiological and psycho-emotional state of the driver will make it possible to more accurately determine the change in the state of the driver.
Таким образом, предложенное устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства обеспечивает комплексную оценку состояния водителя и его работоспособность. Алгоритм, кроме оценки изменения состояния показателей здоровья водителя, принимает решение об экстренной остановке транспортного средства без участия водителя и передачи информации о местонахождении транспортного средства и предварительном диагнозе здоровья водителя.Thus, the proposed device for diagnosing the health of the driver of the vehicle provides a comprehensive assessment of the condition of the driver and its performance. The algorithm, in addition to assessing the change in the state of the driver’s health indicators, makes a decision on the emergency stop of the vehicle without the participation of the driver and the transfer of information about the location of the vehicle and the preliminary diagnosis of the driver’s health.
Claims (1)
где
Where
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013111238/11A RU2529944C1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Apparatus for diagnosing performance capability of vehicle driver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013111238/11A RU2529944C1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Apparatus for diagnosing performance capability of vehicle driver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013111238A RU2013111238A (en) | 2014-09-20 |
| RU2529944C1 true RU2529944C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=51583508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013111238/11A RU2529944C1 (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Apparatus for diagnosing performance capability of vehicle driver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2529944C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594456C1 (en) * | 2015-03-10 | 2016-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" | Floating craft with information display |
| RU2682996C1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное объединение "НЕЙРОКОМ-ЭЛЕКТРОНТРАНС" | Method for determining functional status of driver of vehicle in trip by tremor hands |
| RU2719023C1 (en) * | 2019-07-10 | 2020-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью «Компоненты и технологии 3Д» | Method for recording electrocardiogram of vehicle driver and device for implementing said method |
| DE202022100928U1 (en) | 2022-02-18 | 2022-03-22 | Kannadasan Balakrishnan | Intelligent system for evaluating driver performance and safety warning with filtering of accident propensity through machine learning |
| RU2780098C1 (en) * | 2021-07-24 | 2022-09-19 | Евгений Александрович Мальцев | Attentive driver |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3731672A (en) * | 1971-10-04 | 1973-05-08 | Gen Motors Corp | Heart monitoring apparatus for a motor vehicle |
| EP0919422B1 (en) * | 1997-11-26 | 2004-02-18 | Giancarlo Benassati | Combined propulsion unit and steering control for vehicles |
| JP2006193057A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Nagano Kogaku Kenkyusho:Kk | Vehicle monitoring unit and room mirror apparatus |
| RU2413633C1 (en) * | 2010-01-19 | 2011-03-10 | Виталий Евгеньевич Пилкин | Device to prevent driver falling asleep |
| RU2435681C1 (en) * | 2010-11-01 | 2011-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОЧНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА" | Device to control driver state |
-
2013
- 2013-03-12 RU RU2013111238/11A patent/RU2529944C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3731672A (en) * | 1971-10-04 | 1973-05-08 | Gen Motors Corp | Heart monitoring apparatus for a motor vehicle |
| EP0919422B1 (en) * | 1997-11-26 | 2004-02-18 | Giancarlo Benassati | Combined propulsion unit and steering control for vehicles |
| JP2006193057A (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Nagano Kogaku Kenkyusho:Kk | Vehicle monitoring unit and room mirror apparatus |
| RU2413633C1 (en) * | 2010-01-19 | 2011-03-10 | Виталий Евгеньевич Пилкин | Device to prevent driver falling asleep |
| RU2435681C1 (en) * | 2010-11-01 | 2011-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОЧНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА" | Device to control driver state |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2594456C1 (en) * | 2015-03-10 | 2016-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АВТЭКС" | Floating craft with information display |
| RU2682996C1 (en) * | 2018-06-25 | 2019-03-25 | Общество с ограниченной ответственностью Производственное объединение "НЕЙРОКОМ-ЭЛЕКТРОНТРАНС" | Method for determining functional status of driver of vehicle in trip by tremor hands |
| RU2719023C1 (en) * | 2019-07-10 | 2020-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью «Компоненты и технологии 3Д» | Method for recording electrocardiogram of vehicle driver and device for implementing said method |
| RU2780098C1 (en) * | 2021-07-24 | 2022-09-19 | Евгений Александрович Мальцев | Attentive driver |
| DE202022100928U1 (en) | 2022-02-18 | 2022-03-22 | Kannadasan Balakrishnan | Intelligent system for evaluating driver performance and safety warning with filtering of accident propensity through machine learning |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013111238A (en) | 2014-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10034631B1 (en) | Vehicle seating system with seat occupant vital sign monitoring | |
| DE102012002037B4 (en) | Device for carrying out driver status analyzes | |
| JP5167156B2 (en) | Biological condition evaluation apparatus, biological condition evaluation system, program, and recording medium | |
| Collet et al. | Associating vehicles automation with drivers functional state assessment systems: A challenge for road safety in the future | |
| KR20170036428A (en) | Driver monitoring method and driver monitoring apparatus using wearable device | |
| JP5007975B2 (en) | Dozing detection device | |
| RU2529944C1 (en) | Apparatus for diagnosing performance capability of vehicle driver | |
| CN106963348A (en) | The biosignal measurement set for seat based on running environment | |
| Eilebrecht et al. | The relevance of HRV parameters for driver workload detection in real world driving | |
| KR20130064473A (en) | Bio-signal transfer device, vehicle control device ,vehicle automatic control system and method using thereof | |
| KR20180111142A (en) | Monitoring system for stroke | |
| CN111460276A (en) | Car allocation service system, car allocation service method, non-volatile storage medium storing program, and moving object | |
| CN207940895U (en) | Safety driving system | |
| EP2962638B1 (en) | Dozing prevention method | |
| Ma et al. | Design and application of mental fatigue detection system using non-contact ECG and BCG measurement | |
| KR102179661B1 (en) | System for providing safe driving and health care based on combined detecting of hands on and bio-information | |
| JP7393537B2 (en) | Method for determining fused sensor measurements and vehicle safety system using fused sensor measurements | |
| KR20170011703A (en) | Health care apparatus and method in a vehicle with a driver's physical condition measurement | |
| CN110477888A (en) | Vehicle-mounted human multi-parameter monitors terminal | |
| DE112015007085B4 (en) | IMPROVED TOUCHSCREEN OPERATION | |
| KR101932147B1 (en) | sleepiness diagnostic method and apparatus using signal of electrocardiogram for driver | |
| WO2022215398A1 (en) | Information provision system, information provision control device, and information provision method | |
| Chang et al. | Implementation of a novel intelligent drowsiness detection warning system | |
| RU2741932C1 (en) | Wake level control device for multi-axle chassis driver | |
| Hsu et al. | Real-Time Driving Monitor System: Combined Cloud Database with GPS |