一種危險駕駛示警系統的製作方法

2023-09-21 07:59:20

本發明涉及安全駕駛領域，尤其涉及一種可以進行危險駕駛示警的系統。

背景技術：

隨著社會的發展，消費水平的提升，汽車作為主要的代步工具已經進入了越來越多的家庭，為大家提供生活上的便利。然而，在汽車行業飛速發展的今天，車禍也成為了一把時常威脅著人們生命的利刃。就像我們所了解的，駕駛員狀態不佳就是引起車禍的一個必須直面的原因。酒駕，疲勞駕駛，以及駕駛過程中突發疾病都將釀成大禍。

現在的產品中，有利用視頻無線傳輸，實現監控駕駛員的駕駛情況。但是此種方法需要龐大的數據傳輸網絡和資料庫，成本相對較大。也有通過監測車輛行為，例如：壓線、超速、左右偏移等，通過監測車輛行為，以此來判斷駕駛員的駕駛狀態。但是此種方法不能直接監測駕駛員狀態，容易造成誤判。本發明提供一種能通過駕駛員眼睛開度值信息以及生理狀態參數進行綜合判斷的危險駕駛示警系統。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種通過駕駛員眼睛開度值信息以及生理狀態參數進行綜合判斷的危險駕駛示警系統。

為解決上述技術問題，本發明採用了以下技術措施：

一種危險駕駛示警系統，包括方向盤本體以及圖像採集模塊、身體信息採集模塊、處理模塊和警告模塊。

所述圖像採集模塊，包括第一攝像頭，用於採集駕駛員的眼睛開度值信息；所述身體信息採集模塊，設置於所述方向盤本體上，通過與駕駛員手部接觸採集其生理狀態參數，所述生理狀態參數包括溫度和心率值；所述處理模塊，根據所述眼睛開度值信息以及所述生理狀態參數計算駕駛員當前危險駕駛值w1，其滿足：w1＝α·x+β·y+γ·z，其中，x為實時眼睛開度計算值，y為實時體溫計算值，z為實時心率計算值，α、β、γ分別為眼睛開度值、體溫和心率的比重係數；所述警告模塊，用於根據所述當前危險駕駛值w1，向駕駛員進行告警。本發明還可以通過以下技術措施進一步完善：

作為進一步改進的，所述實時眼睛開度計算值為：其中，an為預採樣的眼睛開度值，a為實時採集的眼睛開度值；所述實時體溫計算值為：其中，t為實時體溫採樣值，tn為預採樣的體溫值；所述實時心率計算值為：其中，h為實時心率採樣值，為預採樣的心率值。

作為進一步改進的，所述危險駕駛示警系統進一步包括多個環境數據採集模塊，所述環境數據採集模塊包括光強採集模塊以及車內溫度採集模塊，用於採集直射車身前擋風玻璃的外部光強數據f以及車內部環境溫度ts。

作為進一步改進的，所述眼睛開度值的權重值α滿足：

作為進一步改進的，所述身體溫度的權重值β滿足：其中，t為人體最適溫度，所述人體最適溫度為20℃≤t≤26℃；所述心率的權重值γ滿足：

一種危險駕駛示警系統，包括方向盤本體以及圖像採集模塊、身體信息採集模塊、處理模塊和警告模塊。

所述圖像採集模塊，包括第一攝像頭，用於採集駕駛員的眼睛開度值信息；所述身體信息採集模塊，設置於所述方向盤本體上，通過與駕駛員手部接觸採集其生理狀態參數，所述生理狀態參數包括溫度和心率值；所述處理模塊，根據所述眼睛開度值信息以及所述生理狀態參數計算駕駛員當前危險駕駛值w2，w3以及w4，其分別滿足：w2＝α·x，w3＝β·y，w4＝γ·z，其中，x為實時眼睛開度計算值，y為實時體溫計算值，z為實時心率計算值，α、β、γ分別為眼睛開度值、體溫和心率的比重係數；所述警告模塊，用於根據所述當前危險駕駛值w2，w3以及w4，向駕駛員進行告警。

作為進一步改進的，所述實時眼睛開度計算值為：其中，an為預採樣的眼睛開度值，a為實時採集的眼睛開度值；所述實時體溫計算值為：其中，t為實時體溫溫度採樣值，tn為預採樣的體溫值；所述實時心率計算值為：其中，h為實時心率採樣值，為預採樣的心率值。

作為進一步改進的，所述危險駕駛示警系統進一步包括多個環境數據採集模塊，所述環境數據採集模塊包括光強採集模塊以及車內溫度採集模塊，用於採集直射車身前擋風玻璃的外部光強數據f以及內部環境溫度ts。

作為進一步改進的，所述眼睛開度值的比重係數α滿足：

作為進一步改進的，所述身體溫度的比重係數β滿足：其中，t為人體最適溫度，所述人體最適溫度為20℃≤t≤26℃；所述心率的比重係數γ滿足：

與現有技術相比較，本發明具有以下優點：

1、本發明通過測取駕駛員的眼睛開度值、體溫以及心率，三種信息進行綜合，能夠更直觀的得出駕駛員的身體狀態信息，系統的判斷結果將會更準確。

2、通過實時監測的方法，實時監測駕駛員的身體狀態，以此為基礎，通過算法算出駕駛員當前危險駕駛值，繼而做出相應的警告動作，大大提高了駕駛汽車的安全保障，設計簡單，成本低。

附圖說明

附圖1是本發明-實施例的模塊示意圖；

附圖2是本發明第一實施例的立體示意圖；

附圖3是本發明第一實施例的模塊示意圖；

附圖4是本發明眼睛開度值示意圖；

附圖5是本發明第二實施例的模塊示意圖；

附圖6是本發明第二實施例的直射車前擋風玻璃的光照範圍示意圖；

附圖7是本發明第二實施例的直射車前擋風玻璃的光照範圍示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

請參照圖1-4，本發明第一實施例提供了一種危險駕駛示警系統，包括方向盤本體100以及圖像採集模塊200、身體信息採集模塊300、處理模塊400和警告模塊500。

所述圖像採集模塊200包括第一攝像頭21，用於進行駕駛員面部信息採集。通過拍照所得的照片，實時測得駕駛員的眼睛開度值a，發送給處理模塊400進行處理。所述第一攝像頭所置位置不限，為了使圖像採集達到更好的角度、效果以及不妨礙駕駛員的視野。優選的，所述第一攝像頭21設置於車內後視鏡正面。由於眼睛開度值的採樣中可能包含駕駛員的眨眼、眯眼等動作，使得眼睛開度值的採樣結果不是很精確，所以所述駕駛員的眼睛開度值a的採樣次數至少為5次。在n次採樣的結果中，去掉採樣數據中的一個最大值和一個最小值，然後求取剩下(n-2)次數據的平均值，求得的平均值作為最終的採樣結果。

通過所述方法求取的採樣結果，充分考慮了特殊情況(眨眼、眯眼)對採樣結果的影響，使採樣結果更加準確。正常情況下，人的眼皮每分鐘大約要眨動15次。也就是大概每4秒眨動一次，為了避免採樣到多次眨眼的情況，採樣間隔設為3秒，為了平衡採樣時間和準確性，優選採樣次數為10-15次，通過對採樣間隔以及採樣次數的優選，達到了提高系統工作效率、提高採樣結果準確性的目的。

所述身體信息採集模塊300包括紅外溫度測量儀31以及脈搏血氧傳感器32，所述紅外溫度測量儀31以及脈搏血氧傳感器32設置於所述方向盤本體100上，通過與駕駛員手部接觸採集其生理狀態參數。所述生理狀態參數包括：實時體溫溫度值t和實時心率值h。測得所述實時體溫溫度值t和實時心率值h，發送給處理模塊400進行處理。為了能更準確地測得所述實時體溫溫度值t和實時心率值h，優選的，所述身體信息採集模塊至少為4個，以所述方向盤本體100的中心對稱軸為軸對稱分布於所述方向盤本體100上。因為身體信息採集模塊的採樣結果較為精確，不需要多次採樣，所以所述實時體溫溫度值t和實時心率值h均為至少2次採樣的平均值，優選的，採樣次數為2次。

所述處理模塊400包括放大濾波a/d轉換電路、微處理器、存儲器和無線通訊單元。所述處理模塊400根據所述眼睛開度值信息以及所述生理狀態參數計算駕駛員當前危險駕駛值w1，進一步的，所述駕駛員身體危險駕駛值計算值w1滿足：w1＝α·x+β·y+γ·z，其中，x為與眼睛開度值相關的實時參數，y為實時體溫計算值，z為實時心率計算值，α、β、γ分別為眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值；進一步的，所述實時眼睛開度計算值為：其中，an為預採樣的眼睛開度值，a為實時採集的眼睛開度值，所述實時體溫計算值為：其中，t為實時體溫溫度採樣值，tn為預採樣的身體溫度值，所述實時心率計算值為：其中，h為實時心率採樣值，為預採樣的心率值。所述眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值α、β和γ可以為預先設定的值或根據環境參數實時調整的值。本實施例中，所述眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值α、β和γ為預先設定的值，其分別為0.3，0.4和0.3。

所述警告模塊500包括語音報警單元51和報警操作單元52，用於根據所述處理模塊的駕駛員當前危險駕駛值w1，判斷是否進行警告動作，當所述駕駛員當前危險駕駛值w1屬於(0.1，0.2)時，所述語音報警單元將進行語音報警，當所述駕駛員當前危險駕駛值w1屬於[0.2，+∞)時，所述報警操作單元將開啟車輛雙閃指示燈。

本發明還提供一種所述危險駕駛示警系統的控制方法：包括：

s1,存儲駕駛員的預採樣的眼睛開度值an、體溫tn和心率

s2,採集駕駛員當前眼睛開度值信息a、體溫t以及心率h；

s3,根據所述眼睛開度值信息a、體溫值t以及心率h計算駕駛員當前危險駕駛值w1，w1滿足：w1＝α·x+β·y+γ·z，其中，x為與眼睛開度相關的實時參數，y為實時體溫計算值，z為實時心率計算值，α、β、γ分別為眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值；

s4,根據當前危險駕駛值w1，判斷是否進行警告。

在步驟s1中，車主在自身狀態良好，光線充足的情況下，進行系統的預採樣，系統在採樣的過程中，採取多次採樣求取平均值的方式，使得預採樣結果更加準確，為之後的系統判斷提供更可靠的依據。在預採樣的過程中，車主可通過圖像採集模塊，採集自己的面部信息，由處理模塊的存儲器進行存儲，作為車主信息。

在步驟s2中，當駕駛員開啟系統時，圖像採集模塊首先進行駕駛員面部信息採樣，處理模塊將採樣結果與預存儲的車主信息進行對比，判斷當前駕駛員是否為車主。如果採樣信息與原車主信息相符，系統進入正常工作模式，準備進行駕駛員眼睛開度值信息以及駕駛員生理狀態參數的採樣。如果採樣信息與原車主信息不符，則系統會通過處理模塊的無線通訊單元，將當前駕駛員面部信息發送到車主的手機上。由車主判斷，該駕駛員是否經過車主的允許而獲得車輛的使用權。如果沒有得到車主的允許，則系統會通過處理模塊的無線通訊單元，將報警信息、車輛信息即車牌號以及當前駕駛員的面部信息發送給公安部門。如果有車載導航裝置，則處理模塊會將車輛所處的位置一併發送給公安部門。發送信息的同時，處理模塊將鎖死汽車控制電路，使汽車不能行動，並進行語音提醒，防止該駕駛員對車造成進一步的傷害。

如果該駕駛員得到了車主的允許使用汽車，則系統將進行正常採樣。得出採樣結果後，將採樣結果發送到車主手機上，由車主根據當前駕駛員的眼睛開度值信息以及生理狀態參數，判斷當前駕駛員狀態是否是正常狀態。如果車主確定當前駕駛員狀態屬於正常狀態，則系統進入正常工作模式。系統將以發送到車主手機的採樣信息作為當前駕駛員的預設信息，進行駕駛員當前危險駕駛值的判斷。系統會自動存儲當前駕駛員的面部信息以及生理狀態參數，在下次系統開啟時，會自動對比所存儲的信息，避免了繁瑣的確認步驟。

如果車主判斷當前駕駛員狀態屬於不正常狀態，系統將根據判斷結果對當前駕駛員進行語音提醒，防止出現危險駕駛的情況發生。如果當前駕駛員的狀態屬於緊急狀態，車主則可以通過手機控制系統進行汽車雙閃指示燈的點亮，並控制系統通過無線通訊單元，將車輛當前位置信息以及通過圖像採集模塊獲取的駕駛員當前狀態發送給有關救護部門。發送通過圖像採集模塊獲取的駕駛員當前狀態可以讓救護人員對駕駛員的問題有所參考，提前的了解駕駛員所發生的狀況，救護人員可以早做準備。通過這樣的方式使對駕駛員的救護能夠達到快速、高效的目的。

在步驟s3中，處理模塊根據所述眼睛開度值信息a、體溫值t以及心率h計算駕駛員當前危險駕駛值w1，w1滿足：w1＝α·x+β·y+γ·z，其中，x為實時眼睛開度計算值，y為實時體溫計算值，z為實時心率計算值，α、β、γ分別為眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值；所述實時眼睛開度計算值為：其中，an為預採樣的眼睛開度值，a為實時採集的眼睛開度值，所述實時體溫計算值為：其中，t為實時體溫溫度採樣值，tn為預採樣的身體溫度值，所述實時心率計算值為：其中，h為實時心率採樣值，為預採樣的心率值。所述眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值α、β和γ可以為預先設定的值或根據環境參數實時調整的值。

一般情況下，所述眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值α、β和γ設為0.3,0.4和0.3。如果車內設有環境數據採集模塊，包括光強採集模塊以及車內溫度採集模塊，用於採集直射車身前擋風玻璃的外部光強數據f以及車內部環境溫度ts。所述眼睛開度值的權重值α滿足：所述身體溫度的權重值β滿足：其中，t為人體最適溫度，所述人體最適溫度為20℃≤t≤26℃。

車內溫度對駕駛員的影響佔有很大比例，車內溫度的高或者低都會使駕駛員的身體產生相對應的反應。然而這種反應並不會使駕駛員的身體產生太大的不良反應，所以並不應該過多的考慮在系統對駕駛員當前危險駕駛值的計算中。通過對車內溫度因素的考量，減少了外界因素對系統計算的影響，使判斷結果更加準確。所述心率的權重值γ滿足：

在步驟s4中，警告模塊根據駕駛員當前危險駕駛值w1，判斷是否進行警告動作，當所述駕駛員當前危險駕駛值w1屬於(0.1，0.2)時，警告模塊通過語音報警單元進行語音報警，當所述駕駛員當前危險駕駛值w1屬於[0.2，+∞)時，警告模塊通過報警操作單元開啟車輛雙閃指示燈。

請參照圖5-7，本發明第二實施例中提供了一種危險駕駛示警系統，所述危險駕駛示警系統與第一實施例中的危險駕駛示警系統基本相同，不同之處在於：所述危險駕駛示警系統還進一步包括設置於車身的環境數據採集模塊600，所述環境數據採集模塊包括光強採集模塊61以及車內溫度採集模塊62，用於採集直射車身前擋風玻璃的外部光強數據f以及內部環境溫度ts。所述處理模塊根據所述外部光強數據f以及內部環境溫度ts計算所述眼睛開度值、身體溫度和心率的權重值α、β和γ，所述眼睛開度值的權重值α滿足：所述身體溫度的權重值β滿足：其中，t為人體最適溫度，所述人體最適溫度為20℃≤t≤26℃，優選的，t為25℃。所述心率的權重值γ滿足：通過對環境因素的考量，減少了環境因素對處理模塊處理結果的影響，使得判斷結果更加準確。

所述光強採集模塊61的採集範圍為水平方向θ∈(65°，90°)，垂直方向θ1∈(15°，40°)，優選的，所述光強採集模塊61的採集範圍為水平方向θ為75°，垂直方向θ1為35°。在這個範圍內的光強照射，能較大的影響駕駛員開車時的視野情況，使得駕駛員駕駛汽車時出現眯眼、眨眼的狀況發生。然而這種情況的發生，極大的影響了所述圖像信息採集模塊200對駕駛員眼睛開度值a的樣本採集，進而影響了所述危險駕駛示警系統的處理判斷結果。使得系統工作變得不夠準確。通過光強採集模塊61的工作，考慮了外部強光照射的原因。在強光照射出現的情況下，降低眼睛開度值a採樣結果對危險駕駛示警系統對當前危險駕駛值的影響係數，使得結果更具有準確性。

本發明第三實施例中提供了一種危險駕駛示警系統，所述危險駕駛示警系統與第二實施例中的危險駕駛示警系統基本相同，不同之處在於：所述危險駕駛示警系統的處理模塊，根據所述眼睛開度值信息以及所述生理狀態參數計算駕駛員當前危險駕駛值w2，w3以及w4，其分別滿足：w2＝α·x，w3＝β·y，w4＝γ·z，其中，x為實時眼睛開度計算值，y為實時體溫計算值，z為實時心率計算值，α、β、γ分別為眼睛開度值、體溫和心率的比重係數；所述警告模塊，用於根據所述當前危險駕駛值w2，w3以及w4，向駕駛員進行告警。

將眼睛開度值，體溫以及心率分開考慮，作為當前駕駛員危險駕駛值的3個標準進行考慮，使判斷結果更快、更準。只要3個採樣的結果中有一個超過其提醒值，系統就會及時提醒，不需再考慮3個綜合的情況。

w2，w3以及w4的危險駕駛提醒值分別為0.15,0.03以及0.075。警告模塊將當前駕駛值w2，w3以及w4與各自的危險駕駛提醒值進行對比，將對比結果進行或運算，即只要有一項對比結果屬於超過危險值，警告模塊就進行警告動作。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。