TW201441080A - 疲勞駕駛監測系統與方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種疲勞駕駛監測系統與方法，包括偵測器，設置在車體中便於與駕駛人員接觸的適當位置，例如安全帶或方向盤；以及控制器，設置在車體內，並與偵測器電性連接；其中，透過偵測器以偵測駕駛人員的某一生理動作，例如呼吸頻率、振幅或者是手接觸方向盤力道變化狀況，並由偵測器提供第一訊號給控制器以進行記憶，分析與比對駕駛人員開車習性，若是可判別駕駛人員已有疲勞跡象，並由控制器輸出一第二訊號，以警示駕駛人員。

Description

疲勞駕駛監測系統與方法

本發明係關於一種疲勞駕駛監測系統與方法。

由於現代人的生活逐漸的富裕，一個家庭內擁有數台的汽車已經是司空見慣的事情，不過由於車輛的增多，相對的產生交通事故的機會也就越來越多。而觀察這些交通事故所發生之原因，多半是由於駕駛人所造成的，而造成事故之主因也多由於是駕駛人的酒醉駕車、超速行駛或者是生理問題，例如心臟病、打瞌睡等所造成的。

在上述之原因中，生理問題由於多半是突發狀況，例如原本開車的精神還是很好，但是由於長途之行駛，造成精神不濟而打瞌睡，這些都是比較難預料的，尤其是當駕駛人.是單獨駕駛的時候，更缺乏人員給予提醒導致產生交通事故的機會增加。

疲勞駕駛對於交通安全之影響，彷彿是道路中的一顆不定時炸彈，而且其危險性更遠甚於其他肇事原因。當駕駛人員產生疲勞感時，其一般之外顯行為包括：(1).視覺模糊，眼睛發紅；(2).不自覺的頻頻點頭，很難保持抬頭的姿態；(3).哈欠連連，臉發麻；(4).視野變窄，經常漏看或錯看資訊；(5).反映遲鈍，判斷遲緩；(6).注意力無法集中，思維能力下降；(7).全身鬆弛，動作遲緩，節奏變慢，及(8).失去方向感，隨意變換車速等徵狀，因此包括大客車駕駛員在內之各類型車輛駕駛，當發現在開車過程中出現上述現象時，你可能已經是駕駛疲勞了！近年來隨著智慧型運輸系統的發展，運用各項先進科技偵測駕駛員精神狀態或避免駕駛疏失之先進安全車輛(Advanced Safety Vehicles，ASV)技術已日益 成熟，在習用技藝中，目前大概有下列幾種方式：

1.利用影像比對系統：此類方式係利用影像擷取裝置擷取駕駛人之影像，並與資料庫所紀錄之標準影像進行比對，以判斷駕駛員之生理狀況。

2.利用眼睛狀態分析：擷取眼睛眨眼的次數，凝視方向之相關資訊，透過影像以及與資料庫之資料比對，以判別駕駛之精神狀態。目前發展中之系統多半是利用CCD偵測眼球活動(如眼睛開闔)，來判斷駕駛人是否呈現疲勞狀態與是否需觸發警告聲響。

3.頭部位置偵測：偵測駕駛者臉部狀態，擷取頭部移動之位置，頭部偏擺振幅，利用影像分析，來識別駕駛者之行車狀況。

4.車道偏移警示系統(Lane Departure Warning System,LDWS)：該系統乃是利用偵測車道標線之方式，決定車輛是否偏離車道；若當在駕駛人員在未啟動方向燈的狀態下，系統偵測到車輛已偏離車道，則以座椅振動方式警告駕駛人員。

5.車輛間距警示系統：該系統之發展目前以適應性巡航(定速)控制系統(Adaptive Cruise Control,ACC)為主流，以往ACC系統只用於小汽車上，目前Mercedes-Benz已將其運用在大客車上，然與小客車不同之處，在於其所採用的車間距是以行駛速度的60%計算，例如：當車輛行駛速度為100km/h時，ACC的跟車間距為60公尺。

然而上述之方式，皆是透過CCD影像處理方式來進行辨識，但CCD影像處理除需額外架設高解析度的攝影機外，亦需高效率的中央處理控制器進行即時性駕駛狀態偵測暨辨識解析演算邏輯，也需要大量之資料庫儲存硬體平台，浪費相當多設備成本及監測系統之資源。此外，因每個人生理上差異而難以做出精確之判斷(因身高、臉形、眼睛眨動次數及瞳孔縮放等因子，係因人而異)，故透過影像辨識很容易造成誤判，而無法100%發揮監 控之正常功能。

另外，依據民國94年台灣地區道路交通事故發生原因資料顯示，有82%交通意外事故的發生，導因於駕駛人的行為因素，其主要有不當駕駛(包括酒後駕駛)及疲勞駕駛等肇因，其中又以疲勞駕駛最容易被駕駛人所疏忽，因此即有人推出針對駕駛人是否處於疲勞駕駛進行判斷之儀器；請參閱中華民國專利申請案號第093102220號「一種防止駕駛人疲勞後仍繼續駕駛之裝置」，其主要乃在以一感知器設於眼鏡之鏡片側邊之框眼鏡上，在駕駛人之眼睛的眼皮因疲勞而眨下超過感知器所設定之標準參數後，即可由感知器啟動一語音警報裝置，或啟動振動裝置，以提醒駕駛人其精神狀態已達過度疲勞，不適合繼續開車，應立即停車休息，藉著一般人均有配帶眼鏡之習性，促進駕駛人使用本裝置之方便性，以提高駕駛人行車之安全者。

除了以CCD偵測駕駛人眼睛眨動次數作為判斷駕駛疲勞方式外，亦有人透過以CCD偵測器感應駕駛者眼球瞳孔方式做為判斷駕駛疲勞的方式，然而前述不論以眼睛眨動次數或眼球瞳孔縮放做為疲勞駕駛判斷基礎，其原則上都係以人體生理狀態進行推測，此種方法易因個人生理上差異而難以做出精確之判斷(因眼睛眨動次數及瞳孔縮放係因人而異)，且此類創作必須透過偵測器不停對人體進行偵測，因此具有成本效益不彰等問題。

再者，請參閱中華民國專利申請案號第098142553號「一種疲勞駕駛的判斷方法及裝置」，其主要乃透過車用OBD(車上診斷系統，On-Board Diagnostic)裝置於汽車行駛時所產生.之行車資訊記錄做為來源參數，另透過人為邏輯運算分析後之駕駛人行車習性(即車輛軌跡)做為比對參數，並藉由一處理單元以比對參數為依據對來源參數進行資料判斷及累計，當累積後之來源參數達至所設定之標準時即判斷汽車駕駛人呈現疲勞駕駛。

但是，利用車輛軌跡來判斷係亦容易造成誤判，及必須透過偵測器不停對車輛軌跡進行偵測，因此具有成本效益不 彰等問題。

本發明之實施例係提供一種結構精簡、輕量而便於簡易安裝的疲勞駕駛監測系統與方法。

疲勞駕駛監測系統係包括一偵測器，係設置在一車體中便於與一駕駛人員接觸的一適當位置；以及一控制器，係設置在該車體內，並與該偵測器電性連接；其中，透過偵測器以偵測駕駛人員的某一生理動作，例如呼吸頻率、振幅或者是手接觸方向盤力道變化狀況，並由偵測器提供第一訊號給控制器以進行記憶，分析與比對駕駛人員開車習性，若是可判別駕駛人員已有疲勞跡象，並由控制器輸出一第二訊號，以警示駕駛人員。

在第一實施例中，係利用前述疲勞外顯行為「哈欠連連」的特徵因子，該適當位置係可為該車體之一安全帶，該動作係可為呼吸，該偵測器係可偵測該駕駛人員的呼吸頻率及力道，該控制器係可將該駕駛人員於一般正常駕駛狀態下的呼吸頻率及力道進行記憶，且隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的呼吸頻率及力道，並比對一般駕駛狀態下的呼吸頻率與即時狀態下的呼吸頻率及力道，例如：當偵測到密集出現大力道的呼吸頻率，就代表駕駛人員已出現「哈欠連連」疲勞的生理訊號。

在第二實施例中，係利用前述疲勞外顯行為「全身鬆弛，動作遲緩」的特徵因子，該適當位置係可為該車體上的一方向盤，該動作係可為駕駛人員雙手接觸方向盤，該偵測器係可偵測該駕駛人員雙手接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，該控制器係可將該駕駛人員於一般駕駛狀態下的雙手接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，且隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的雙手接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並比對一般駕駛狀態下的雙手接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率與即時狀態下的雙手接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，例如：當偵測到雙手接觸方向盤的位置點數自2點變化至1點，顯 示駕駛人員目前是以單手接觸方向盤開車，係屬於危險駕駛或疲勞駕駛狀態，再者，若偵測到雙手接觸方向盤的壓力值突然變小至所設定低標值時，顯示駕駛人已逐漸呈現昏迷、全身放鬆的疲勞生理訊號。

所述的疲勞駕駛監測系統，係可更進一步包括警告裝置，係設置在該車體內，並與該控制器電性連接，以接收該第二訊號；且該警告裝置係可發出一聲音警告或者是一光學警告。

在上述第一實施例中的疲勞駕駛監測方法，其步驟係包括：該駕駛人員繫上設置有該偵測器的該安全帶，並使該偵測器與該駕駛人員接觸；透過該偵測器以偵測該駕駛人員的呼吸頻率及力道，並將該第一訊號提供給與該偵測器電性連接的該控制器以進行記憶；該控制器隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的呼吸頻率及力道，並比對該駕駛人員於一般駕駛狀態下的呼吸頻率及力道與即時狀態下的呼吸頻率及力道，並輸出該第二訊號；以及當該控制器分析出該駕駛人員係處於疲勞狀態下時，係將該第二訊號輸出至一警告裝置。

在上述第二實施例中的疲勞駕駛監測方法，其步驟係包括：該駕駛人員的手接觸設置有該偵測器的該方向盤，並使該偵測器與該駕駛人員接觸；該偵測器係偵測該駕駛人員接觸該方向盤的位置點數(即單手或雙手接觸該方向盤)、壓力值(即接觸該方向盤之力道)或頻率(即雙手與單手之變換)，並將該第一訊號提供給與該偵測器電性連接的該控制器以進行記憶；該控制器係將該駕駛人員於一般駕駛狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率進行記憶，且隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並比對一般駕駛狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率與即時狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並輸出該第二訊號；以及當該控制器分析出該駕駛人員係處於疲勞狀態下時，係將該第二訊號輸出至一警告裝置。

10‧‧‧疲勞駕駛監測系統

20‧‧‧偵測器

30‧‧‧控制器

40‧‧‧警告裝置

100‧‧‧車體

200‧‧‧駕駛人員

300‧‧‧安全帶

400‧‧‧方向盤

SA1~SA4‧‧‧依據本發明之第一實施例的方法步驟

SB1~SB4‧‧‧依據本發明之第二實施例的方法步驟

實施例的詳述係將從下列與附圖共同之詳細的描述中獲得更清楚地瞭解，其中：

第1圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統一第一實施例的外觀示意圖。

第2圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統該第一實施例的架構示意圖。

第3圖係表示本發明疲勞駕駛監測方法之第一實施例的流程圖。

第4圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統一第二實施例的外觀示意圖。

第5圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統該第二實施例的架構示意圖。

第6圖係表示第5圖中偵測器之另一實施態樣的示意圖。

第7圖係表示本發明疲勞駕駛監測方法之第二實施例的流程圖。

雖然本發明使用了幾個較佳實施例進行解釋，但是下列所述之參考圖式及具體實施方式僅僅是本發明的較佳實施例；應說明的是，下面所揭示的具體實施方式僅僅是本發明的例子，並不表示本發明限於下列圖式及具體實施方式。

第1圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統一第一實施例的架構示意圖；第2圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統該第一實施例的架構示意圖。

請參考第1圖及第2圖所示，本實施例之疲勞駕駛監測系統10係包括一偵測器20以及一控制器30。

偵測器20係可設置在一車體100中，以便於與一駕駛人員200接觸的一適當位置；車體100係可如汽車、公車、大客 車、大貨車等運輸工具，但並不以此為限；本發明係以汽車為例進行說明。

控制器30係可設置在車體100內，並與偵測器20電性連接；其中，透過偵測器20以偵測駕駛人員200的一動作，並將一第一訊號提供給控制器30以進行記憶，控制器30係進行分析與比對駕駛人員開車習性，並輸出一第二訊號。

而本實施例中所述的適當位置，係可指車體100之一安全帶300；且一般駕駛人員200於疲勞狀態時，係與一般正常狀態時的呼吸頻率有所差異，例如打呵欠的頻率次數增加等，因此，本實施例所述的動作係為呼吸；偵測器20係偵測駕駛人員200的呼吸頻率及力道，控制器30係將駕駛人員200於一般駕駛狀態下的呼吸頻率及力道進行記憶，且隨時分析駕駛人員200於即時狀態下的呼吸頻率及力道，並比對一般駕駛狀態下的呼吸頻率與即時狀態下的呼吸頻率及力道。本實施例的偵測器20係可為一壓電薄膜，因安全帶上的壓電薄膜會因駕駛人員呼吸力道而產生變形，隨著駕駛人員呼吸的頻率及力道改變(如打呵欠)，壓電薄膜因變形而產生的電流值也會改變。另，偵測器20係亦可為一奈米碳管布，但並不以此為限。

再者，本實施例的疲勞駕駛監測系統10更可包括一警告裝置40，係可設置在車體內，並與控制器30電性連接，以接收控制器30所發出的第二訊號。

當控制器30分析出駕駛人員200係處於疲勞狀態下時，係輸出第二訊號至警告裝置40，警告裝置40係可為一蜂鳴器或一發光二極體，以發出一聲音警告或者是一光學警告。

而偵測器20、控制器30以及警告裝置40的電源係可使用車體100上的電力，當然亦可另外使用輔助電源，並不以此為限。

請參考第3圖，係表示本發明疲勞駕駛監測方法之第一實施例的流程圖，本發明的疲勞駕駛監測方法，其步驟如下： 步驟SA1：駕駛人員200繫上設置有偵測器20的安全帶300，並使偵測器20與駕駛人員200接觸；步驟SA2：透過偵測器20以偵測駕駛人員200的一動作，本實施例所述的動作係為呼吸，並將一第一訊號提供給與偵測器20電性連接的控制器30以進行記憶，亦即，偵測器20係偵測駕駛人員200的呼吸頻率及力道；以及步驟SA3：控制器30係進行分析與比對駕駛人員開車習性，並輸出一第二訊號，亦即，控制器30隨時分析駕駛人員200於即時狀態下的呼吸頻率及力道，並比對駕駛人員200於一般駕駛狀態下的呼吸頻率及力道與即時狀態下的呼吸頻率及力道，並輸出第二訊號。

上述的疲勞駕駛監測方法更包括步驟SA4：當控制器30分析出駕駛人員200係處於疲勞狀態下時，係將第二訊號輸出至警告裝置40。

第4圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統一第二實施例的外觀示意圖；第5圖係表示本發明疲勞駕駛監測系統該第二實施例的架構示意圖；第6圖係表示第5圖中偵測器之另一實施態樣的示意圖。

請參考第4圖至第6圖所示，本實施例之疲勞駕駛監測系統10係包括一偵測器20以及一控制器30。

偵測器20係可設置在一車體100中，以便於與一駕駛人員200接觸的一適當位置；車體100係可如汽車、公車、大客車、大貨車等運輸工具，但並不以此為限。

控制器30係可設置在車體100內，並與偵測器20電性連接；其中，透過偵測器20以偵測駕駛人員200的一動作，並將一第一訊號提供給控制器30以進行記憶，分析與比對駕駛人員開車習性，並輸出一第二訊號。

而本實施例中所述的適當位置，係可指車體100上之一方向盤400；且一般駕駛人員200於疲勞狀態時，係與一般正 常狀態時手接觸方向盤的方式會有所差異，例如自雙手接觸方向盤變成單手接觸方向盤，或是接觸方向盤的力道突然變輕等，因此，本實施例所述的動作係為接觸方向盤。本實施例的偵測器20係可為觸控式裝置，例如一奈米碳管布，或者是若干壓電薄膜以陣列式配置在方向盤上(如第6圖所示)。

偵測器20係偵測駕駛人員200接觸方向盤400的位置點數(即單手或雙手接觸方向盤)、壓力值(即接觸方向盤之力道)或頻率(即雙手與單手之變換)，控制器30係將駕駛人員200於一般駕駛狀態下的接觸方向盤400的位置點數、壓力大小或頻率，且隨時分析駕駛人員200於即時狀態下的接觸方向盤400的位置點數、壓力大小或頻率，並比對一般駕駛狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率與即時狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率。

再者，本實施例的疲勞駕駛監測系統10更可包括一警告裝置40，係可設置在車體內，並與控制器30電性連接，以接收控制器30所發出的第二訊號。

當控制器30分析出駕駛人員200係處於疲勞狀態下時，係輸出第二訊號至警告裝置40，警告裝置40係可為一蜂鳴器或一發光二極體，以發出一聲音警告或者是一光學警告。

而偵測器20、控制器30以及警告裝置40的電源係可使用車體上的電力，當然亦可另外使用輔助電源，並不以此為限。

請參考第7圖，係表示本發明疲勞駕駛監測方法之第二實施例的流程圖。本發明的疲勞駕駛監測方法，其步驟如下：步驟SB1：駕駛人員200的手接觸設置有偵測器20的方向盤400，並使偵測器20與駕駛人員200接觸；步驟SB2：透過偵測器20以偵測駕駛人員200的一動作，本實施例所述的動作係為接觸方向盤400，並將一第一訊號提供給與偵測器20電性連接的控制器30以進行記憶，亦即，偵 測器20係偵測駕駛人員200接觸方向盤400的位置點數(即單手或雙手接觸方向盤)、壓力值(即接觸方向盤之力道)或頻率(即雙手與單手之變換)；以及步驟SB3：控制器30係進行分析與比對駕駛人員開車習性，並輸出一第二訊號，亦即，控制器30係將駕駛人員200於一般駕駛狀態下的接觸方向盤400的位置點數、壓力大小或頻率進行記憶，且隨時分析駕駛人員200於即時狀態下的接觸方向盤400的位置點數、壓力大小或頻率，並比對一般駕駛狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率與即時狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並輸出第二訊號。

上述的疲勞駕駛監測方法更包括步驟SB4：當控制器30分析出駕駛人員200係處於疲勞狀態下時，係將第二訊號輸出至警告裝置40。

藉由上述結構，針對目前的運輸工具而言，係由於結構精簡、輕量而可以進行簡易安裝；藉此，以避免駕駛人員的疲勞駕駛，進而提高道路行車安全。

雖然本發明以相關的較佳實施例進行解釋，但是這並不構成對本發明的限制。應說明的是，本領域的技術人員根據本發明的思想能夠構造出很多其他類似實施例，這些均在本發明的保護範圍之中。

10‧‧‧疲勞駕駛監測系統

20‧‧‧偵測器

30‧‧‧控制器

40‧‧‧警告裝置

100‧‧‧車體

200‧‧‧駕駛人員

300‧‧‧安全帶

Claims (10)

1. 一種疲勞駕駛監測系統，係包括：一偵測器，係設置在一車體中便於與一駕駛人員接觸的一適當位置；以及一控制器，係設置在該車體內，並與該偵測器電性連接；其中，透過該偵測器以偵測該駕駛人員的一動作，並由該偵測器將一第一訊號提供給該控制器以進行記憶、分析與比對，並由該控制器輸出一第二訊號。
2. 根據申請專利範圍第1項之疲勞駕駛監測系統，其中，該適當位置係為該車體之一安全帶，該動作係為呼吸，該偵測器係偵測該駕駛人員的呼吸頻率及力道，該控制器係將該駕駛人員於一般駕駛狀態下的呼吸頻率及力道進行記憶，且隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的呼吸頻率及力道，並比對一般駕駛狀態下的呼吸頻率與即時狀態下的呼吸頻率及力道。
3. 根據申請專利範圍第1項之疲勞駕駛監測系統，其中，該適當位置係為該車體上的一方向盤，該動作係為接觸方向盤，該偵測器係偵測該駕駛人員接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，該控制器係將該駕駛人員於一般駕駛狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，且隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並比對一般駕駛狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率與即時狀態下的接觸方向盤的位置點數、壓力大小或頻率。
4. 根據申請專利範圍第1項之疲勞駕駛監測系統，其中，該偵測器係為一壓電薄膜。
5. 根據申請專利範圍第2項之疲勞駕駛監測系統，其中，該偵測器係為一奈米碳管布。
6. 根據申請專利範圍第2項之疲勞駕駛監測系統，其中，該偵測器係為一壓電薄膜，並以陣列方式配置在該方向盤上。
7. 根據申請專利範圍第2項或第3項之疲勞駕駛監測系統，更進一步包括警告裝置，係設置在該車體內，並與該控制器電性連 接，以接收該第二訊號。
8. 根據申請專利範圍第7項之疲勞駕駛監測系統，其中，該警告裝置係發出一聲音警告或者是一光學警告。
9. 一種疲勞駕駛監測方法，係設置在上述申請專利範圍第2項所述的該疲勞駕駛監測系統中，該方法包含下列步驟：該駕駛人員繫上設置有該偵測器的該安全帶，並使該偵測器與該駕駛人員接觸；透過該偵測器以偵測該駕駛人員的呼吸頻率及力道，並將該第一訊號提供給與該偵測器電性連接的該控制器以進行記憶；該控制器隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的呼吸頻率及力道，並比對該駕駛人員於一般駕駛狀態下的呼吸頻率及力道與即時狀態下的呼吸頻率及力道，並輸出該第二訊號；以及當該控制器分析出該駕駛人員係處於疲勞狀態下時，係將該第二訊號輸出至一警告裝置。
10. 一種疲勞駕駛監測方法，係設置在上述申請專利範圍第3項所述的該疲勞駕駛監測系統中，該方法包含下列步驟：該駕駛人員的手接觸設置有該偵測器的該方向盤，並使該偵測器與該駕駛人員接觸；該偵測器係偵測該駕駛人員接觸該方向盤的位置點數(即單手或雙手接觸該方向盤)、壓力值(即接觸該方向盤之力道)或頻率(即雙手與單手之變換)，並將該第一訊號提供給與該偵測器電性連接的該控制器以進行記憶；該控制器係將該駕駛人員於一般駕駛狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率進行記憶，且隨時分析該駕駛人員於即時狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並比對一般駕駛狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率與即時狀態下的接觸該方向盤的位置點數、壓力大小或頻率，並輸出該第二訊號；以及當該控制器分析出該駕駛人員係處於疲勞狀態下時，係將該第二訊號輸出至一警告裝置。