汽車駕駛安全預警車載智能終端的製作方法

2024-01-29 10:53:15

本實用新型涉及車載電子設備技術領域，更具體是涉及一種汽車駕駛安全預警車載智能終端。

背景技術：

隨著經濟的發展，汽車在我國交通運輸中的增長極快，酒駕和疲勞駕駛是都交通事故高發的主要原因之一。大家都知道喝酒開車要坐牢，而疲勞這個概念就很難定義，科學家對疲勞研究了一百多年，也沒有明確的定義，只有抽象的描述。交通法中規定連續駕駛機動車超過4小時未停車休息或者停車休息時間少於20分鐘就算疲勞駕駛，可這樣的定義非常局限，法律規定也不完善。無論大家對疲勞駕駛的認知，還是交警部門對疲勞駕駛的查處力度，因無法做到事前判定，處罰力度也小。

據統計，我國每年交通事故死亡人數已經超過了10萬人，我國汽車保有量不到全世界的2％，但是交通事故的死亡人數則佔全球的比例達到20％。多年來，我國交通事故死亡人數有所下降，但是由於汽車保有量增長更快，所以每年交通事故死亡總人數仍是不端創出新高。我國道路交通事故率較高的情況一直沒有緩解，事故死亡人數連續十年依然是世界第一。世界各國調查數據顯示，汽車駕駛員疲勞駕駛成為各國交通事故的隱患，因為疲勞駕駛每年成的死亡人數高達40多萬。在這樣嚴峻的交通事故形勢下，普通汽車代步的功用已經不能滿足人的需求，車輛的主動安全技術受到越來越多人的關注。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是為了解決現有技術之不足而提供的一種不僅操作簡單方便，不受環境的影響，白天和晚上使用同樣的檢測方法，有良好的適應性，準確度高的汽車駕駛安全預警車載智能終端。

本實用新型是採用如下技術解決方案來實現上述目的：一種汽車駕駛安全預警車載智能終端，其特徵在於，它包括酒駕安全預警裝置和疲勞駕駛安全預警裝置；

酒駕安全預警裝置包括現場環境探測的無線傳感器裝置、無線收發模塊、單片機和遠程監控系統及報警裝置；無線收發模塊包括用來接收其探測信息並將探測信息轉換為發射信號的無線發射器，與單片機信號連接的、用來接收無線發射器發射信號的無線接收器，遠程監控系統與單片機信號連接，單片機與報警裝置控制連接，在現場環境探測裝置檢測到的各項檢測值超過閾值時，控制報警裝置發出報警信號；

疲勞駕駛安全預警裝置包括攝像頭和與攝像頭連接的控制器、與控制器連接的語音提醒裝置，攝像頭採集駕駛員的頭部圖像，然後對人臉和眼部瞳孔的特徵提取，並且利用控制器中的疲勞判定系統對疲勞駕駛程度進行判斷，控制語音提醒裝置對疲勞駕駛的情況進行語音提醒。

作為上述方案的進一步說明，無線傳感器裝置的無線收發器晶片是工作在ISM頻段，無線傳感器裝置包括頻率發生器、增強型模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調製器和解調器，輸出功率頻道選擇和協議的設置通過無線通信接口的設置，連接到單片機完成無線數據傳輸,實現監控平臺與檢測點的通訊。

進一步地，遠程監控系統包括數據存儲模塊、酒精檢測系統網站，無線收發模塊將數據傳送到單片機，實現了酒精濃度的檢測及數據的存儲，再通過無線網絡將儲存的數據傳輸到酒精檢測系統網站。

進一步地，酒精檢測系統的數據傳輸流程包括無線傳感器裝置採集、數據流傳輸通道、伺服器三個組成部分，傳感器通過測量車內酒精的濃度進行實時檢測和分析，並通過數據傳輸通道將分析數據傳送到伺服器，再由伺服器向用戶發出預警信息。

進一步地，控制器中內嵌有人臉檢測系統、人眼定位系統和疲勞判斷系統，實現駕駛員人臉的檢測、駕駛員人眼的定位、駕駛員眼睛狀態的判斷和駕駛員疲勞程度的判斷。

本實用新型採用上述技術解決方案所能達到的有益效果是：

1、本實用新型採用的酒精檢測系統由硬體和軟體兩大部分組成，現場環境探測的無線傳感器裝置、無線收發模塊、單片機、遠程監控系統及報警裝置；無線收發模塊包括室內無線傳感器網絡信號的連接，用來接收其探測信息並將探測信息轉換為發射信號的無線發射器，與單片機信號連接的、用來接收無線發射器發射信號的無線接收器；遠程監控裝置與單片機信號連接；單片機與報警裝置控制連接，在現場環境探測裝置檢測到的各項檢測值超過閾值時，控制報警裝置發出報警信號，通過網際網路實現遠程監測，隨時了解車內環境中的駕駛員是否喝酒。

2、本實用新型可以直接在汽車上安裝，通過攝像頭實時採集駕駛員的頭部圖像進行疲勞判斷，通過攝像頭採集駕駛員的頭部圖像，檢測裝置體積小，容易實現，成本較低,而且為非接觸性的檢測工具，本身不會對駕駛員產生影響；採用駕駛員的眼睛的特徵來判斷疲勞狀態，準確度高，不受汽車內外環境的影響，基本上不需要駕駛員對系統進行過多的操作。

附圖說明

圖1為本實用新型的酒駕安全預警裝置連接結構原理圖；

圖2為本實用新型的疲勞駕駛安全預警裝置連接結構原理圖；

圖3為本實用新型的連接結構原理圖；

圖4為本實用新型的疲勞駕駛安全預警裝置運行原理圖；

圖5為本實用新型的疲勞駕駛安全預警裝置運行原理圖；

圖6為本實用新型的疲勞駕駛安全預警裝置運行原理圖；

圖7為本實用新型的疲勞駕駛安全預警裝置運行原理圖；

圖8為本實用新型的疲勞駕駛安全預警裝置運行原理圖；

圖9為駕駛員疲勞駕駛檢測系統框架圖。

附圖標記說明：1、酒駕安全預警裝置 1-1、無線傳感器裝置 1-2、無線收發模塊 1-3、單片機 1-4、遠程監控系統 1-5、報警裝置 2、疲勞駕駛安全預警裝置 2-1、攝像頭 2-2、控制器 2-3、語音提醒裝置。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本技術方案作詳細的描述。

如圖1-圖2所示，本實用新型是一種汽車駕駛安全預警車載智能終端，它包括酒駕安全預警裝置1和疲勞駕駛安全預警裝置2；

酒駕安全預警裝置包括現場環境探測的無線傳感器裝置1-1、無線收發模塊1-2、單片機1-3和遠程監控系統1-4及報警裝置1-5；無線收發模塊包括用來接收其探測信息並將探測信息轉換為發射信號的無線發射器，與單片機信號連接的、用來接收無線發射器發射信號的無線接收器，遠程監控系統與單片機信號連接，單片機與報警裝置控制連接，在現場環境探測裝置檢測到的各項檢測值超過閾值時，控制報警裝置發出報警信號；無線傳感器裝置的無線收發器晶片是工作在ISM頻段，無線傳感器裝置包括頻率發生器、增強型模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調製器和解調器，輸出功率頻道選擇和協議的設置通過無線通信接口的設置，連接到單片機完成無線數據傳輸,實現監控平臺與檢測點的通訊。遠程監控系統包括數據存儲模塊、酒精檢測系統網站，無線收發模塊將數據傳送到單片機和數據存儲模塊，實現了酒精濃度的檢測及數據的存儲，再通過無線網絡將儲存的數據傳輸到酒精檢測系統網站。酒精檢測系統監測網站：用戶界面是基於瀏覽器平臺的網站，在網站上展示和預警，向用戶展示數據趨勢。通過網際網路實現遠程監測，隨時了解車內環境中的駕駛員是否喝酒。

酒精檢測系統的數據傳輸流程包括無線傳感器裝置採集、數據流傳輸通道、伺服器三個組成部分，傳感器通過測量車內酒精的濃度進行實時檢測和分析，並通過數據傳輸通道將分析數據傳送到伺服器，再由伺服器向用戶發出預警信息。報警裝置採用的是觸動閾值自動發送簡訊報警。傳感器結點檢測到數據超出設定值後,即開始警報,同時將異常信號傳入遠程監控系統，用戶可以收到簡訊警報，同時通過手機、手提電腦、平板電腦等終端瀏覽器通過網際網路可直接接收到車內發出報警信號，報告酒精濃度異常。採用觸動閾值自動發送簡訊警報，再分為人聲警報，手機App警報等形式。

如圖4-圖8所示，疲勞駕駛安全預警裝置2包括攝像頭2-1和與攝像頭連接的控制器2-2、與控制器連接的語音提醒裝置2-3，攝像頭採用帶有近紅外功能的COMS攝像頭採集圖像。攝像頭採集駕駛員的頭部圖像，然後對人臉和眼部瞳孔的特徵提取，並且利用控制器中的疲勞判定系統對疲勞駕駛程度進行判斷，控制語音提醒裝置對疲勞駕駛的情況進行語音提醒。控制器中內嵌有人臉檢測系統、人眼定位系統和疲勞判斷系統，實現駕駛員人臉的檢測、駕駛員人眼的定位、駕駛員眼睛狀態的判斷和駕駛員疲勞程度的判斷。

值得注意的是疲勞駕駛安全預警裝置2的控制器2-2可以與酒駕安全預警裝置的單片機1-3整合為同一控制晶片的形式，也可以分別採用不同的控制晶片進行操作控制。

進一步地，如圖6-圖8所示，所述人臉檢測系統是利用攝像頭獲取駕駛員的臉部信息，並由人眼定位系統獲得眼睛圖像，通過對圖像的識別和分析判斷眼睛的閉合狀態；然後定於眼睛瞳孔的開度大於25％則眼睛處於睜開狀態，當瞳孔的開度等於或者小於25％則認為眼睛處於閉合狀態。如圖9所示，是駕駛員疲勞駕駛檢測系統框架圖，在所述攝像頭收集到的駕駛員的臉部圖像後，首先對讀入的圖像進行顏色空間的轉換，方便使用色彩信息分割人臉與背景，然後根據顏色差異，去除非人臉部分，最後得到僅含有人臉範圍的二值圖像，眼睛定位系統將在駕駛員臉部區域檢測到駕駛員的眼睛，並將定位出的駕駛員眼睛提取出來。人眼定位過程包括首先從人臉檢測系統中的得到的人臉圖像依據人眼分布特徵減少人臉的範圍，然後通過邊緣檢測算法進行邊緣檢測，接著通過Hough檢測圓，最後檢測出眼睛，利用以上的處理可以定位出瞳孔的輪廓，可以計算除瞳孔中心以及半徑，從而可以判斷眼睛的開閉狀態。

進一步地，疲勞駕駛安全預警裝置判斷駕駛員疲勞駕駛程度的過程中，包括對眨眼頻率、平均眨眼持續時間、平均眼睛閉合的速率或單位時間內眼睛閉合的時間(PERCLOS值)的檢測；眨眼頻率即眼睛從睜開到閉合再到睜開的過程；通常情況下人眼每分鐘眨動10至15次，每次眨眼間隔時間4至5秒，每次眨眼持續時間約為0.2秒，通過統計駕駛員在駕駛時的單位時間內眨眼的次數作為判定是否出現疲勞駕駛的方法；平均眨眼持續時間的檢測，是因為在疲勞時，人的眨眼持續時間會顯著提高，眼睛中飛入異物等異常情況也會提高，這些都會影響駕駛員的駕駛，因此一些疲勞駕駛檢測的研究中把眨眼持續時間作為判斷疲勞的指標；平均眼睛閉合的速率的檢測，是通過計算一段時間內眼睛從最大程度睜眼到閉眼平均所需的時間，如果這個時間大於某個閾值，則認為駕駛員處於疲勞駕駛的狀態；PERCLOS值計算如下：

PERCLOS算法有三種：

P70：指當眼瞼遮住瞳孔的面積超過70％，則計為眼睛處於閉合狀態，統計單位時間內眼睛閉合時間所佔百分比。

P80：指當眼瞼遮住瞳孔的面積超過80％，則認為眼睛處於閉合狀態，統計單位時間內眼睛閉合時間所佔百分比。

EM：指當眼瞼遮住瞳孔的面積超過一半則認為眼睛處於閉合狀態，統計單位時間內眼睛閉合時間所佔百分比。

雖然幾種標準都可以在不同程度上對疲勞駕駛進行預警，但是P80與駕駛員的相關性最好。

本實用新型與現有技術相比，1、傳感器通過測量車內酒精的濃度進行實時檢測和分析，並通過數據傳輸通道將分析數據傳送到伺服器，再由伺服器向用戶發出預警信息；該系統可以收集和保存信息，通過網際網路遠程監測，可隨時了解車內酒精濃度的情況和數據流程，隨時了解車內環境中的駕駛員是否喝酒。

2、本實用新型通過攝像頭採集駕駛員的頭部圖像，然後對人臉和眼部瞳孔的特徵提取，並且利用疲勞判定規則對疲勞駕駛程度進行判斷。對疲勞駕駛的情況進行語音提醒。不受環境的影響，白天和晚上使用同樣的檢測方法，有良好的適應性，準確度高。改進了模型識別的確定，為大規模推廣奠定了基礎，具有明顯的經濟效益和社會效益，它可為汽車零部件企業的發展提供新的增長點。它為非接觸性的檢測工具，本身不會對駕駛員產生影響。採用駕駛員的眼睛的特徵來判斷疲勞狀態，準確度高，不受汽車內外環境的影響。通過攝像頭採集駕駛員的頭部圖像，檢測裝置體積小，容易實現，成本較低。而且，本實用新型直接在汽車上安裝，通過攝像頭實時採集駕駛員的頭部圖像進行疲勞判斷，基本上不需要駕駛員對系統進行過多的操作。

以上所述的僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。