一種疲勞駕駛警示系統的製作方法
2023-04-23 12:50:26 1
專利名稱：一種疲勞駕駛警示系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種疲勞駕駛警示系統，尤其涉及一種基於GSM/GPRS/3G網絡的疲勞駕駛警示系統，屬於車輛交通控制的技術領域。
背景技術：
隨著汽車業的快速發展，與之相關的交通事故也在快速增高，而這些事故中，疲勞駕駛所造成的交通事故約佔總數的16%，在高速公路上更是超過了 20%，因此研製疲勞駕駛預防和報警裝置成為當今疲勞駕駛研究的重點和難點。隨著新技術的出現和發展，現有的疲勞駕駛警示系統有如下特性:監測方式由於單一而導致系統性能欠佳，而系統的擴展又受到車身空間布線、成本等各方面的限制，因此監測效率低，警示效果不佳，未能很好的降低因疲勞引發的交通事故。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題在於克服現有技術的不足，提供一種基於網絡與信息融合決策技術相結合的疲勞駕駛系統，利用GSM/GPRS/3G技術無線、安全、可靠、低功耗等特點，將ARM微處理器控制技術與之結合，引入到車輛疲勞駕駛警示系統的設計中，不僅可以省去通信電纜的安裝，降低安裝工程量，還可以安全可靠地實現數據傳輸和網絡互聯，可以進一步提高疲勞駕駛判斷的準確性。本實用新型具體採用以下技術方案解決上述技術問題:一種疲勞駕駛警示系統，包括傳感器、ARM微處理器、警示模塊、無線通信模塊、上位機，其中傳感器設置在車輛終端上，傳感器與ARM微處理器連接；所述ARM微處理器與無線通信模塊、上位機依次相互連接，所述警示模塊與ARM微處理器連接；通過所述傳感器採集車輛終端上的信息並將·採集到的信息傳輸至ARM微處理器進行處理和疲勞判斷，ARM微處理器將該判斷結果傳輸至無線通信模塊，無線通信模塊根據判斷出的疲勞駕駛結果通過無線通信網關發送至上位機；所述上位機接收到上述疲勞駕駛結果後對車輛終端進行監控，並通過無線通信網關返回監控命令至無線通信模塊，無線通信模塊接收到該命令後傳輸至ARM微處理器，ARM微處理器控制警示模塊發出警示。作為本實用新型的一種優選技術方案:所述無線通信模塊包括GSM/GPRS模塊或3G模塊。作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括一GPS定位模塊,所述GPS定位模塊和ARM微處理器連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括一用於存儲車牌號的存儲器，所述存儲器與ARM微處理器連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括一個腦電波測試儀，所述腦電波測試儀與ARM微處理器連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括一 DSP圖像處理模塊，DSP圖像處理模塊連接在傳感器與ARM微處理器之間；所述傳感器包括一紅外攝像頭和LED燈，通過紅外攝像頭和LED燈採集車輛終端內司機的面部圖像信息，將採集的圖像信息傳輸至DSP圖像處理模塊進行處理。作為本實用新型的一種優選技術方案:所述LED燈的光譜包括850nm和950nm。作為本實用新型的一種優選技術方案:所述傳感器包括一用於採集車輛終端的車道偏移信息的CXD攝像頭，所述CXD攝像頭與ARM微處理器連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:所述警示模塊包括一語音報警提示器，所述語音報警提示器與ARM微處理器連接。本實用新型採用上述技術方案能產生的技術效果如下:本實用新型提供的基於無線網絡的疲勞監測警示系統，利用GSM/GPRS/3G技術無線、安全、可靠、低功耗等特點，將ARM微處理器控制技術與之結合，具有如下的技術效果:(I)採用了 GSM/GPRS/3G技術，避免了車身布線成本高和幹擾嚴重的問題；(2)採用了多傳感器信息融合技術，能夠較好的分析決策司機疲勞行為，進一步提高疲勞駕駛判斷的準確性。因此，實現了 GSM/GPRS/3G網絡與多傳感器融合技術相結合的疲勞監測系統，適於車載運行且擴展性好，有效地提高疲勞判斷的準確性和增強系統的魯棒性，監測效果好，增強警示功能，基於GSM/GPRS/3G技術的汽車疲勞駕駛監測系統對降低因疲勞引發的交通事故具有一定的借鑑意義和較好的應用前景。
圖1為本實用新型的一種疲勞監測警示系統的模塊示意圖。圖2為本實用新型的一種疲勞監測警示系統的車輛終端的示意圖。
圖3為本實用新型一種疲勞監測警示系統的整體示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供了一種疲勞駕駛警示系統，包括傳感器、ARM微處理器、警示模塊、無線通信模塊、上位機，其中傳感器設置在車輛終端上，傳感器與ARM微處理器連接；所述ARM微處理器與無線通信模塊、上位機依次相互連接，所述警示模塊與ARM微處理器連接；通過所述傳感器採集車輛終端上的信息並將採集到的信息傳輸至ARM微處理器進行處理和疲勞判斷，ARM微處理器將該判斷結果傳輸至無線通信模塊，無線通信模塊根據判斷出的疲勞駕駛結果通過無線通信網關發送至上位機；所述上位機接收到上述疲勞駕駛結果後對車輛終端進行監控，並通過無線通信網關返回監控命令至無線通信模塊，無線通信模塊接收到該命令後傳輸至ARM微處理器，ARM微處理器控制警示模塊發出警示。另外，所述無線通信模塊包括GSM/GPRS模塊或3G模塊。還包括一個腦電波測試儀，所述腦電波測試儀與ARM微處理器連接；還可以包括GPS定位模塊和存儲器，所述GPS定位模塊、存儲器分別和ARM微處理器連接。還可以採用一 DSP圖像處理模塊，DSP圖像處理模塊連接在傳感器與ARM微處理器之間，所述傳感器包括一紅外攝像頭和LED燈，通過紅外攝像頭和LED燈採集車輛終端內司機的面部圖像信息，將採集的圖像信息傳輸至DSP圖像處理模塊進行處理。本實用新型由GSM/GPRS/3G網關和各個GSM/GPRS/3G模塊、傳感器、ARM微處理器、GPS定位模塊、語音提醒電路、車牌號存儲器、腦電波測試儀等構成網絡，如圖2和圖3所示，中間的GSM/GPRS/3G網關負責發起和維護網絡，並將收集到的信息交給交巡警上位機完成信息的融合決策，再由處理器把疲勞判斷結果反饋給警示器，從而降低整個系統的組網複雜程度。 眼睛頻率檢測、眼睛閉合時間檢測、打哈欠這3處先由傳感器收集原始圖像的信息，再將臉部的信息傳給DSP圖像處理模塊去處理，得到疲勞信息，最後將採集信號處理的結果傳輸給GSM/GPRS/3G模塊，如西門子公司的mc52i模塊，功耗較低，對於車載系統要求長電池壽命來說是比較適合的。而車道偏離的檢測也可以進行，信息最後都由GSM/GPRS/3G模塊發送給GSM/GPRS/3G網關。GSM/GPRS/3G網關負責組網和管理各終端傳感器，GSM網關實現VoIP系統與無線通信網絡特別是第二代移動通信系統GSM的互連，GPRS通用無線分組業務，是一種基於GSM系統的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。通俗地講，GPRS是一項高速數據處理的技術，方法是以〃分組〃的形式傳送資料到用戶手上。3G網絡則是為了使得傳輸更穩定，快捷。GSM/GPRS/3G網關並不處理和保存傳感器節點發來的信息，它直接將疲勞信息交給交巡警上位機處理，這樣GSM/GPRS/3G網關能更好地管理網絡。上位機中的處理器負責實現多個疲勞特徵的融合判斷。該模型將GGSM/GPRS/3G模塊與信號匯聚節點(GSM/GPRS/3G網關)統一設計，GSM/GPRS/3G模塊負責與各個終端設備的通信與外網的通信。如果司機疲勞駕駛情況嚴重，易於造成交通事故的時候，由ARM微處理器控制語音播報電路對司機進行語音報警提示，如果報警信息不被司機所接收，ARM微處理器將從車牌號存儲器中讀取本車車牌號，通過GPS定位該車位置，並由GSM/GPRS/3G模塊將這些信息發送至GSM/GPRS/3G網關，然後發往車輛監控管理中心，車輛監控中心發出指令給巡邏車，去追蹤，進行違章處理。一般，腦電波是大腦皮層神經細胞集群電活動而產生的電生理信號，一般在幾微伏到幾百微伏之間。腦電波由各種節律性的波組成，依頻率不同而分為I θ，α，β波，其頻率分別為0.5 4.0，4.0 8.0，8.0 14.0,14.0 30.0 Hz。其中α、β波屬於腦電波中的快波，α波是成年人覺醒並安靜閉目時的正常波形，β波發生在人們處於警覺並注意外部刺激時；S，Θ波屬於腦電波中的慢波，在正常成年人的睡眠期它們的成分會提高。本實用新型的腦電波測試儀用於檢測駕駛員的腦電信號，採集的信號與預存的該駕駛員正常情況的腦電波進行對比，得出是否可能存在疲勞，然後作為信息融合決策系統的判斷依據之一，判斷駕駛員是否存在駕駛疲勞。即通過腦電波測試儀採集駕駛員的腦電波信號，然後經過放大電路、濾波電路，再經過ARM微處理器處理，可以從發動機點火開始採集，然後間隔一段時間採集一次並且存儲一次，腦電信號可以分解為4個基本節律，S卩α波，β波，S波，Θ波。這4個節律的能量會隨著疲勞狀態的變化而變化。當α波和β波呈主導優勢時，表明人的意識是清醒的；而當Θ波和δ波佔主導優勢時，則表明了人的意識模糊甚至輕微睡眠的出現。將本次採集的和上次存儲的比較，只要腦電波中8』 Θ波的成分不是明顯上升，就說明該駕駛員沒進入疲勞駕駛，如果δ』 Θ波成分明顯上升了，就能初步判斷可能進入了疲勞駕駛。司機面部的圖像通過紅外攝像頭與LED來獲取，其中用於照明的LED能夠發出光譜分別為850nm和950nm的光線。當使用不同紅外光譜的時候，人的眼睛瞳孔會呈現出不同顏色。當用850nm紅外光照明時候，人的瞳孔呈現出紅色，即紅眼效應；而用950nm紅外光照明時候，人的瞳孔卻呈現出黑色。兩幅圖像除了瞳孔以外，臉部其它部位都是一樣的。然後通過比較這兩幅圖像，能夠很容易定位到眼部，再通過一系列的圖像處理來得到面部的參數和實現眼部跟蹤。另外，使用紅外LED在減少周圍光線幹擾確保圖像質量的同時，也能減少對司機視覺的幹擾，因為它發出的光線人幾乎是看不到的。採用紅外攝像頭裝置，當入射光照到裝置中間分光片的時候，能將入射光線平行分成兩束，再分別經過850nm和950nm的濾光片進入到攝像頭中，這樣在同一時刻得到的兩幅圖像除了瞳孔顏色不同外，其它的都是一樣的。為了在有限的時間內完成大量圖像數據的處理，DSP圖像處理模塊可採用TI公司的TMS320DM642，它的圖像處理速度能達到每秒25幀以上，也就是能在40ms內完成對一幀圖像的運算處理，再加上攝像頭是PAL制每秒25幀的，這些設備足夠完成實時的圖像處理，完成對司機眨眼頻率加快、眼睛閉合緩慢、打哈欠的疲勞特徵的提取、計算和分析。車道偏移檢測是基於車輛的行為來間接地反應司機的疲勞跡象。可以將C⑶攝像頭朝向汽車行駛方向，監測車輛的正常行駛方向，同時監測轉向燈。如果汽車方向改變而轉向燈卻沒有開啟，則認為司機有進入疲勞駕駛的可能。車輛行為的檢測不是基於人為表現活動的，這樣能夠互補面部檢測的不足和人為差異，同時在司機不是由於疲勞而是因為其它因素(如手機)造成注意力不集中判斷錯誤的時候，也能夠給予一定的提醒。可以以120ms為一個小周期,技術上能在40ms內採集到一巾貞的圖像,其後的80ms用於圖像處理，這樣在一分鐘內共有500幀的圖像。通過這些圖像來分析司機的疲勞情況。根據人體工程學原理，人體出現疲勞的時候，眨眼頻率在某個時間段會比正常時明顯加快，這是司機在疲勞時試圖保持清醒的反應，進入更加深層次的疲勞時就會出現眼睛閉合一次所需時間加長的特徵。清醒時眼睛一睜一閉的過程只需要幾幀到十幾幀的時間(0.3秒以內)，而疲勞時則需要20幀或一至兩秒；打哈欠的時候嘴部垂直半徑會明顯的加大。可以先採集司機正常時候的眨 眼頻率，眼睛閉合一次的時間和嘴部信息，然後再與發生疲勞時候的情況進行對比，以此來判斷疲勞程度。可以採用模糊邏輯法來對採集到的信息進行融合決策。比如:只接收到眨眼頻率、眨眼時間有疲勞異常的時候，可將這幾種方式進行融合，融合後正確率明顯會提高，同理，當出現了打哈欠、車道路線偏移等疲勞特徵時候，也可以採用同樣的方法進行融合，整個系統的正確率能夠達到95%以上。本實用新型採用了 GSM/GPRS/3G技術，避免了車身布線成本高和幹擾嚴重的問題，也採用了多傳感器信息融合技術，能夠較好的分析決策司機疲勞行為。因此，實現了GSM/GPRS/3G網絡與多傳感器融合技術相結合，適於車載運行且擴展性好，有效地提高疲勞判斷的準確性和增強系統的魯棒性，從而降低疲勞駕駛引起的事故發生率，增強警示功能。
權利要求1.一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:包括傳感器、ARM微處理器、警示模塊、無線通信模塊、上位機，其中傳感器設置在車輛終端上，傳感器與ARM微處理器連接；所述ARM微處理器與無線通信模塊、上位機依次相互連接；所述警示模塊與ARM微處理器連接。
2.根據權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:所述無線通信模塊包括GSM/GPRS模塊或3G模塊。
3.根據權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:還包括一GPS定位模塊，所述GPS定位模塊和ARM微處理器連接。
4.根據權利要求3所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:還包括一用於存儲車牌號的存儲器，所述存儲器與ARM微處理器連接。
5.根據權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:還包括一個腦電波測試儀，所述腦電波測試儀與ARM微處理器連接。
6.根據權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:還包括一DSP圖像處理模塊，DSP圖像處理模塊連接在傳感器與ARM微處理器之間；所述傳感器包括一紅外攝像頭和LED燈，通過紅外攝像頭和LED燈採集車輛終端內司機的面部圖像信息，將採集的圖像信息傳輸至DSP圖像處理模塊進行處理。
7.根據權利要求6所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:所述LED燈的光譜包括 850nm 和 950nm。
8.根據權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:所述傳感器包括一用於採集車輛終端的車道偏移信息的CXD攝像頭，所述CXD攝像頭與ARM微處理器連接。
9.根據權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統，其特徵在於:所述警示模塊包括一語音報警提示器，所述語音報警提示器與ARM微處理器連接。
專利摘要本實用新型公開了一種疲勞駕駛警示系統，屬於車輛交通控制的技術領域，包括傳感器、ARM微處理器、警示模塊、無線通信模塊、上位機，其中傳感器設置在車輛終端上，傳感器與ARM微處理器連接；所述ARM微處理器與無線通信模塊、上位機依次相互連接，所述警示模塊與ARM微處理器連接。本實用新型利用無線通信技術與ARM微處理器控制技術結合，不僅可以省去通信電纜的安裝，降低安裝工程量，還可以安全可靠地實現數據傳輸和網絡互聯，可以進一步提高疲勞駕駛判斷的準確性，適於車載運行且擴展性好，有效地提高疲勞判斷的準確性和增強系統的魯棒性，從而降低疲勞駕駛引起的事故發生率，增強警示功能。
文檔編號G08B21/06GK203149771SQ20132014150
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者歐陽喬 申請人:無錫商業職業技術學院