專利名稱：汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及以生理信息控制的汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。
背景技術(shù)：
駕駛中的疲勞、瞌睡是引發(fā)惡性交通事故的重要原因之一，每年造成大量人員傷亡，直接或間接導(dǎo)致巨額經(jīng)濟(jì)損失，因此駕駛疲勞、瞌睡檢測(cè)技術(shù)成為各國研究的熱點(diǎn)。據(jù)相關(guān)調(diào)查，在常規(guī)汽車駕駛中，疲勞駕駛是重要?dú)⑹帧，F(xiàn)代公路事故中，20%左右是由疲勞駕駛引起的，疲勞駕駛在特大交通事故中，更是占到40%左右的比例。這些都導(dǎo)致了大量的人員和財(cái)產(chǎn)損失。在個(gè)人汽車保有量高的美國，據(jù)美國國家公路交通安全委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示，美國每年因?yàn)槠隈{駛引發(fā)的交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失在125億美元以上。因此，在中國目前開始進(jìn)入個(gè)人汽車的發(fā)展時(shí)期，研究駕駛疲勞的有效監(jiān)測(cè)和報(bào)警技術(shù)，對(duì)于安全駕駛、減少駕駛疲勞引起的事故率及降低經(jīng)濟(jì)損失有其非常重要的意義。目前，對(duì)于駕駛疲勞的監(jiān)測(cè)主要是從以下幾方面來獲取:圖像識(shí)別。基于人體頭面部運(yùn)動(dòng)識(shí)別和瞳孔識(shí)別、眨眼識(shí)別等等，通過這些識(shí)別來預(yù)測(cè)駕駛?cè)藛T在長時(shí)間駕駛中是否處于正常狀態(tài)，是否發(fā)生瞌睡、注意力下降等現(xiàn)象。這種方式受外界和環(huán)境及燈光等影響較大。腦電信號(hào)識(shí)別?；谕ㄟ^電極獲取人體腦部的腦電信息，通過專業(yè)的腦電信息分析，來識(shí)別腦電的活動(dòng)狀態(tài)，在得到即將進(jìn)入瞌睡或者活動(dòng)下降時(shí)的信息時(shí)，及時(shí)提示報(bào)警。這種方式通過專業(yè)的腦電電極獲取，長期頭部電極不舒適，而且由于腦電信號(hào)的微弱，受干擾很大，最終獲取的有效信息少，影響分析效果。人體肢體狀態(tài)識(shí)別?；谂宕鞯膫鞲衅?，在人體出現(xiàn)瞌睡時(shí)，報(bào)警提示。比如佩戴者耳朵的傳感器，一旦出現(xiàn)低頭瞌睡，就會(huì)及時(shí)報(bào)警。這種方式在顛簸的環(huán)境和人員脖子頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)誤報(bào)警很多。車輛運(yùn)動(dòng)特征識(shí)別。通過判斷交通工具的運(yùn)動(dòng)軌跡來判定是否出現(xiàn)疲勞，比如出現(xiàn)車輛的S型運(yùn)動(dòng)，就及時(shí)報(bào)警。這種方式在日益復(fù)雜的彎曲路面，會(huì)產(chǎn)生很多誤報(bào)警。駕駛時(shí)間間期識(shí)別。通過控制駕駛?cè)说鸟{駛時(shí)間來避免疲勞。這種方法由于駕駛?cè)藛T的個(gè)體差異很大，適應(yīng)性欠佳。生物電感應(yīng)識(shí)別。基于人體疲勞時(shí)生物電阻(皮膚)上升的原理，偵測(cè)手掌的電阻變化來感知疲勞和報(bào)警。這種方法受環(huán)境因素影響非常明顯，天氣潮濕時(shí)或人體出汗時(shí)，人體阻抗變??；在寒冷干燥時(shí)人，人體阻抗很大；受駕駛習(xí)慣影響較大、方向盤把握習(xí)慣、握力大小等影響，對(duì)于手心潮濕多汗等情況下，使用效果欠佳，對(duì)測(cè)量的結(jié)構(gòu)影響很大，出現(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí)的誤判斷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，用于監(jiān)測(cè)、提示駕駛員疲勞駕駛?？朔酝谋O(jiān)測(cè)裝置存在的受裝置的周邊環(huán)境、車輛的運(yùn)行狀態(tài)、駕駛者的體位、駕駛者握方向盤的力度及手掌干濕度影響而導(dǎo)致的誤報(bào)、瞞報(bào)的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)裝置由心電信號(hào)采集電極、心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、工作電源及相互間的連接導(dǎo)線組成；其中的信號(hào)采集電極為金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分成兩段左右對(duì)稱附著在方向盤輪圈套表面，兩段電極之間相互絕緣；心電信號(hào)處理器包括濾波器、放大器、ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)電信號(hào)常規(guī)整理電路和對(duì)心率、HRV指標(biāo)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析的單片機(jī)；報(bào)警器使用聲、光報(bào)警模塊；工作電源使用微電池或連接汽車原配電源；心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、微電池安裝在方向盤的輪輻上或輪圈套向圓心突出的部分上。為消除手與方向盤上的電極接觸的盲區(qū)，兩段電極的長度盡量接近半圈，心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、微電池集合成一體安裝在方向盤或方向盤輪圈套上。為使本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置在駕駛者被警示后有人工干預(yù)過程，以使駕駛員集中注意力，及時(shí)了解目前疲勞狀態(tài)并注意休息，本實(shí)用新型裝置中設(shè)有按下報(bào)警消失的人工確認(rèn)按鈕。為便于對(duì)用無線網(wǎng)絡(luò)集中管理的車輛的疲勞駕駛狀態(tài)通過無線發(fā)送到管理中心報(bào)警。在處理報(bào)警器中增設(shè)無線模塊，在管理中心的信息接收設(shè)備上增設(shè)針對(duì)疲勞駕駛信息的無線接收模塊，用于在設(shè)定的駕駛者未進(jìn)行人工干預(yù)的時(shí)段后，啟動(dòng)無線發(fā)射報(bào)警信息，由管理中心進(jìn)行干預(yù)。本實(shí)用新型是基于臨床試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)的在疲勞發(fā)生時(shí)，神經(jīng)功能的興奮性改變，在交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)興奮性上有明顯變化；具體表現(xiàn)在心率變異性參數(shù)中，時(shí)域指標(biāo)中RR間期的標(biāo)準(zhǔn)差SD明顯上升，頻域指標(biāo)中低頻段功率值LF明顯上升，高頻段功率值HF明顯下降，進(jìn)而LF和HF的比值LF/HF明顯上升的生理現(xiàn)象。在雙手分別把握本實(shí)用新型的電極區(qū)域時(shí)，即可采集出一路心電信號(hào)。采集的信號(hào)通過信號(hào)線分別輸入心電信號(hào)處理器，處理器對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行整理，和實(shí)時(shí)計(jì)算，在計(jì)算中對(duì)心率和心率變異性指標(biāo)HRV的指標(biāo)參數(shù)中與疲勞程度明顯相關(guān)的前述四項(xiàng)心電圖時(shí)頻域指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，即可對(duì)駕駛疲勞程度進(jìn)行定量化的分析判別。在處理報(bào)警器偵測(cè)到這些指標(biāo)中I個(gè)或多個(gè)、全部(根據(jù)設(shè)定設(shè)置)出現(xiàn)上升或者下降并且超過處理報(bào)警器設(shè)定的持續(xù)時(shí)間(比如5秒)，即開始觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警。本實(shí)用新型的積極效果是:在直接從人體獲得的生理參數(shù)中，心電信號(hào)易于提取、而且受干擾影響相對(duì)較小，能通過目前的軟件算法獲得心率變異性指標(biāo)參數(shù)(HRV)。心率變異性指標(biāo)參數(shù)是目前被臨床廣泛認(rèn)可的神經(jīng)功能的評(píng)價(jià)依據(jù)之一，通過其指標(biāo)參數(shù)就能有效評(píng)價(jià)疲勞狀態(tài)下對(duì)神經(jīng)功能的影響。依據(jù)心電信號(hào)的的特點(diǎn)而研發(fā)的本實(shí)用新型的疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，具有駕駛者身體狀態(tài)反映準(zhǔn)確，控制監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的生理信息在提取、處理、報(bào)警過程方便、快捷，不易受到環(huán)境、體態(tài)的干擾，不會(huì)發(fā)生漏報(bào)、誤報(bào)的現(xiàn)象，消除了疲勞駕駛給交通安全帶來的危害。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的工作流程框圖。圖3為心電信號(hào)常規(guī)整理電路圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖1，在方向盤輪圈套I的表面附著金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的心電信號(hào)采集電極2。心電信號(hào)采集電極分成兩段，每段的長度接近半圈。兩段電極之間相互有絕緣帶3，在方向盤輪圈套裝配到方向盤上后，兩段電極相對(duì)駕駛者形成左右相對(duì)的位置關(guān)系。在方向盤輪輻4上固定集成一體的心電信號(hào)處理器5、報(bào)警器6、工作電源7。在心電信號(hào)米集電極2與心電信號(hào)處理器5之間連接信號(hào)導(dǎo)線8。參閱圖2、圖3，心電信號(hào)處理器5由包括濾波器5-1、放大器5_2、ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)5-3的常規(guī)電信號(hào)整理電路和完成心率計(jì)算5-4、HRV指標(biāo)分析判斷5-5的單片機(jī)及報(bào)警信息無線發(fā)送模塊9組成。本實(shí)施例的工作過程是:電極2采集出駕駛員的心電信號(hào)，心電信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線8輸入濾波器5-1，對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，濾除心電信號(hào)中的噪聲；濾除噪聲后的心電信號(hào)輸入放大器5-2進(jìn)行放大,信號(hào)放大包括前置放大和差分放大；放大后的心電信號(hào)輸入ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)5-3，轉(zhuǎn)換為數(shù)字心電信號(hào)。ADC可以位于51系列單片機(jī)中，該單片機(jī)作為本實(shí)施例提供的心電采集器的主控制器，ADC在單片機(jī)內(nèi)設(shè)置的定時(shí)器的控制下，將放大后的心電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字心電信號(hào)。其中:ADC對(duì)心電信號(hào)采樣的采樣頻率為200HZ。數(shù)字心電信號(hào)在單片機(jī)中進(jìn)行心率計(jì)算步驟5-4和HRV指標(biāo)分析判斷步驟5-5，對(duì)計(jì)算出來的心率進(jìn)行分析判斷駕駛員是否疲勞，將超出范圍的值發(fā)到給報(bào)警器6啟動(dòng)報(bào)警器報(bào)警。同時(shí)無線發(fā)射模塊9，將報(bào)警信息發(fā)送到中央管理系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，其特征是:由心電信號(hào)采集電極、心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、工作電源及相互間的連接導(dǎo)線組成；其中的信號(hào)采集電極為金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分成兩段左右對(duì)稱附著在方向盤輪圈套表面，兩段電極之間相互絕緣；心電信號(hào)處理器包括濾波器、放大器、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電信號(hào)整理電路和對(duì)心率、HRV指標(biāo)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析的單片機(jī)；報(bào)警器使用聲或光報(bào)警模塊；工作電源使用微電池或連接車輛原配電源；心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、微電池安裝在方向盤的輪輻上或輪圈套向圓心突出的部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，其特征是:兩段電極的長度盡量接近半圈，心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、微電池集合成一體安裝在方向盤或方向盤輪圈套上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，其特征是:在心電信號(hào)處理器上安裝有人工確認(rèn)按鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，其特征是:在處理器中設(shè)有無線發(fā)射模塊。
專利摘要汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。用于監(jiān)測(cè)和提示駕駛者疲勞狀態(tài)?？朔艘酝谋O(jiān)測(cè)裝置存在的受裝置的周邊環(huán)境、運(yùn)行狀態(tài)、駕駛者的體位等變化而導(dǎo)致的誤報(bào)、瞞報(bào)的缺點(diǎn)。由心電信號(hào)采集電極、心電信號(hào)處理器、報(bào)警器、工作電源及相互間的連接導(dǎo)線組成；其中的信號(hào)采集電極為金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，分成兩段左右對(duì)稱附著在方向盤輪圈套表面，兩段電極之間相互絕緣；心電信號(hào)處理器包括濾波器、放大器、ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)常規(guī)電信號(hào)整理電路和對(duì)心率、HRV指標(biāo)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算分析的單片機(jī)；報(bào)警器使用聲、光報(bào)警模塊；本實(shí)用新型的積極效果是駕駛者身體狀態(tài)反映準(zhǔn)確，信息提取、處理、報(bào)警過程方便、快捷，不易受干擾，不會(huì)發(fā)生漏報(bào)、誤報(bào)的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)A61B5/18GK202960535SQ20122067269
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者郭文浩 申請(qǐng)人:郭文浩