專(zhuān)利名稱：防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及防疲勞駕駛技術(shù)，尤其涉及一種防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和汽車(chē)數(shù)量的急劇增加，道路交通事故的發(fā)生率也逐漸增高，而駕駛員疲勞駕駛是導(dǎo)致道路交通事故的一個(gè)重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因疲勞駕駛而造成的交通事故占總數(shù)的20%左右，占特大交通事故的40%以上，占交通事故死亡率的83%。由此可見(jiàn)， 科學(xué)有效的疲勞駕駛預(yù)警對(duì)保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)意義重大。國(guó)內(nèi)外對(duì)于疲勞駕駛技術(shù)做了很多的研究，也有很多關(guān)于疲勞駕駛的專(zhuān)利，但都存在需要改裝車(chē)輛、安裝費(fèi)用昂貴、實(shí)用性和準(zhǔn)確性不高、影響正常駕駛等缺點(diǎn)，影響了疲勞駕駛技術(shù)走向真正普遍應(yīng)用。在現(xiàn)有專(zhuān)利文獻(xiàn)中，有的專(zhuān)利涉及通過(guò)高清攝像頭采集人臉的特征變化檢測(cè)疲勞狀態(tài)，這種方法需要使用車(chē)載電腦系統(tǒng)或是安裝高性能數(shù)字信號(hào)處理器，安裝成本非常高，并且受車(chē)內(nèi)光線影響很大，不易推廣使用；有的專(zhuān)利采用駕駛員佩戴傳感器檢測(cè)駕駛員的心率變化、呼吸變化、腦電波等生物特征檢測(cè)駕駛員疲勞狀態(tài)，這種方法需要佩戴傳感器，且需要駕駛員配合，對(duì)駕駛員的正常駕駛造成了干擾，普遍應(yīng)用性不高。也有部分專(zhuān)利涉及使用方向盤(pán)傳感器、車(chē)速傳感器、油門(mén)傳感器等車(chē)輛傳感器來(lái)檢測(cè)駕駛員疲勞狀態(tài)，但缺點(diǎn)是需要改裝車(chē)輛或重新設(shè)計(jì)車(chē)輛結(jié)構(gòu)，增加了安裝的復(fù)雜度和安裝成本，難以普及應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的安裝成本高、安裝復(fù)雜、影響正常駕駛的缺點(diǎn)問(wèn)題；提供一種防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)；具有能夠準(zhǔn)確有效的提醒駕駛員不瞌睡，輔助駕駛員起到良好的預(yù)防疲勞駕駛的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，包括套在駕駛盤(pán)上的駕駛盤(pán)套，轉(zhuǎn)向軸傳感器，信息處理器，預(yù)警器，電池，所述信息處理器、預(yù)警器和電池設(shè)于殼體內(nèi)，所述駕駛盤(pán)套設(shè)有心率傳感器和壓力傳感器，所述心率傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)向軸傳感器通過(guò)信號(hào)線與信息處理器連接；所述信息處理器包括微處理器，存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路，IXD顯示，操作鍵盤(pán)，USB接口電路及其對(duì)應(yīng)的USB接口，電源電路及其對(duì)應(yīng)的電源接口，音頻輸出電路及對(duì)應(yīng)的音頻輸出接口，第一接口電路及其對(duì)應(yīng)的心率傳感器信號(hào)輸入接口，第二接口電路及其對(duì)應(yīng)的握力傳感器信號(hào)輸入接口，第三接口電路及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向軸傳感器信號(hào)輸入接口 ；所述心率傳感器和壓力傳感器分別通過(guò)心率傳感器信號(hào)輸入接口和壓力傳感器信號(hào)輸入接口與信息處理器連接；所述心率傳感器是設(shè)在駕駛盤(pán)套上的兩個(gè)電極片；所述的壓力傳感器為多個(gè)，均勻分布于方向盤(pán)套上；所述轉(zhuǎn)向軸傳感器為AMR(各向異性磁阻)傳感器，安裝在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱，或是轉(zhuǎn)向管柱與方向盤(pán)的連接處，通過(guò)接口和信息處理器相連；所述的預(yù)警器包括揚(yáng)聲器、語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放電路、輸出放大電路，通過(guò)接口和信息處理器相連。下面結(jié)合防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)說(shuō)明其工作原理和過(guò)程防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)包括套在駕駛盤(pán)上的駕駛盤(pán)套，轉(zhuǎn)向軸傳感器，信息處理器， 預(yù)警器，電池，所述信息處理器、預(yù)警器和電池設(shè)于殼體內(nèi)，所述駕駛盤(pán)套設(shè)有心率傳感器和壓力傳感器，所述心率傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)向軸傳感器通過(guò)信號(hào)線與信息處理器連接；所述信息處理器包括微處理器，存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路，IXD顯示，操作鍵盤(pán)，USB接口電路及其對(duì)應(yīng)的USB接口，電源電路及其對(duì)應(yīng)的電源接口，音頻輸出電路及對(duì)應(yīng)的音頻輸出接口，第一接口電路及其對(duì)應(yīng)的心率傳感器信號(hào)輸入接口，第二接口電路及其對(duì)應(yīng)的握力傳感器信號(hào)輸入接口，第三接口電路及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向軸傳感器信號(hào)輸入接口。微處理器為信號(hào)處理的核心位置，存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)信號(hào)和檢測(cè)結(jié)果，IXD實(shí)時(shí)顯示心率、握力、駕駛盤(pán)變化曲線和疲勞狀態(tài)，USB 口可以和PC機(jī)通信，其信號(hào)接口則負(fù)責(zé)接收來(lái)自傳感器的信號(hào)和發(fā)送音頻控制信號(hào)。駕駛盤(pán)套通過(guò)駕駛盤(pán)套的心率傳感器和壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)駕駛員的心率變化和對(duì)駕駛盤(pán)的握力變化；心率傳感器采集手上的心電信號(hào)，通過(guò)差分電路得到駕駛員左右手手心的電位差，經(jīng)過(guò)接口連接信息處理器，經(jīng)接口電路處理后得到與心臟搏動(dòng)同步的信號(hào)并送入微處理器進(jìn)行處理；壓力傳感器為多個(gè)，均勻分布于方向盤(pán)套上以方便采集駕駛員的握力信息，將獲得的握力信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，連接接口經(jīng)過(guò)接口電路后得到握力的數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)轿⑻幚砥鬟M(jìn)行處理，握力隨著駕駛員疲勞情況的變化而改變，當(dāng)駕駛員疲勞時(shí)握持方向盤(pán)的力會(huì)小很多，握力變化可以反映駕駛員疲勞狀態(tài)的變化。轉(zhuǎn)向軸傳感器通過(guò)計(jì)算方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小和轉(zhuǎn)角變化速率來(lái)識(shí)別駕駛員的操作意圖，它是一種非接觸式傳感器，量程為180°，可以求得角度變化或者根據(jù)電阻變化規(guī)律可以求得角速度；另外方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器有一個(gè)零位輸出信號(hào)，當(dāng)方向盤(pán)在中間位置時(shí)該信號(hào)輸出0V，否則輸出5V，通過(guò)該信號(hào)對(duì)絕對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行在線校準(zhǔn)。預(yù)警器通過(guò)信息處理器對(duì)預(yù)警器進(jìn)行控制，在疲勞情況下發(fā)出預(yù)警聲音進(jìn)行預(yù)警。防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的工作過(guò)程為a)將駕駛盤(pán)套套在駕駛盤(pán)上，將轉(zhuǎn)向軸傳感器安裝在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱處，將包含信息處理器、預(yù)警器和電池的殼體安裝在合適的位置。b)設(shè)備加電啟動(dòng)，進(jìn)行初始化，通過(guò)指示燈指示設(shè)備是否正常工作。c)在車(chē)輛行駛過(guò)程中，安裝在駕駛盤(pán)套上的心率傳感器采集駕駛員的心率變化數(shù)據(jù)；安裝在駕駛盤(pán)套上的握力傳感器采集駕駛員的握力變化數(shù)據(jù)；安裝在轉(zhuǎn)向管柱處的轉(zhuǎn)向軸傳感器采集駕駛過(guò)程中方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)信號(hào)線輸送到連接端口，經(jīng)過(guò)接口電路轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)。d)在單片機(jī)的flash存儲(chǔ)器中，應(yīng)經(jīng)固化了疲勞駕駛識(shí)別的軟件程序。將輸入的信號(hào)用單片機(jī)進(jìn)行軟件處理，得到當(dāng)前駕駛員的疲勞狀態(tài)結(jié)果。e)如果沒(méi)有處于疲勞狀態(tài)，則繼續(xù)進(jìn)行駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)；如果處理得到的駕駛員狀態(tài)處于疲勞狀態(tài)，則通過(guò)預(yù)警器進(jìn)行聲音提醒。本實(shí)用新型在預(yù)警過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集駕駛員的心率、握力信息和方向盤(pán)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向信息采用安裝在駕駛盤(pán)套上的心率傳感器采集駕駛員的心率信息；心率傳感器為方向盤(pán)左右設(shè)置的不同電極，能夠?qū)崟r(shí)采集左右手的點(diǎn)位差，得到駕駛員的心率信息；采用的壓力傳感器為多個(gè)并且均勻分布在駕駛盤(pán)套上，能使實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的得到握力信息；轉(zhuǎn)向軸傳感器可以安裝在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱處，通過(guò)信號(hào)線和外部信息處理器連接，能夠?qū)崟r(shí)的得到方向盤(pán)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向信息。所有檢測(cè)到的信息送入信息處理器進(jìn)行綜合處理，并對(duì)疲勞狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷決策，如果出于疲勞狀態(tài)則通過(guò)預(yù)警器進(jìn)行聲音提醒，避免了因疲勞而造成的生命財(cái)產(chǎn)損失。本實(shí)用新型的有益效果是1.采用方向盤(pán)套為載體，具備疲勞駕駛預(yù)警功能；2.具有信息采集方便精確、生產(chǎn)成本低、安裝方便簡(jiǎn)單；3.操作方便的優(yōu)點(diǎn)，不影響正常駕駛，有利于疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)的普及應(yīng)用。

圖1是本實(shí)用新型防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的電氣原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖；圖3是心率傳感器、壓力傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖4是轉(zhuǎn)向軸傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖5是信息處理器的電路結(jié)構(gòu)框圖；圖6是預(yù)警器的電路原理框圖。其中，1.駕駛盤(pán)套，2.轉(zhuǎn)向軸傳感器，3.信息處理器，4.預(yù)警器，5.電池，6.心率傳感器，7.壓力傳感器，8. USB接口電路，9.電源電路，10.音頻輸出電路，11.時(shí)鐘電路， 12.微處理器，13.存儲(chǔ)器，14. IXD顯示，15.接口電路，16.接口電路，17.接口電路，18. USB 接口，19.電源接口，20.音頻輸出接口，21.心率傳感器信號(hào)輸入接口，22.壓力傳感器信號(hào)輸入接口，23.轉(zhuǎn)向軸傳感器信號(hào)輸入接口，24.語(yǔ)音儲(chǔ)存和播放電路，25.輸出放大電路， 26.揚(yáng)聲器，27差分電路，28.轉(zhuǎn)換電路，操作鍵盤(pán)四。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1 圖6所示，本實(shí)用新型防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，包括套在駕駛盤(pán)上的駕駛盤(pán)套1，轉(zhuǎn)向軸傳感器2，信息處理器3，預(yù)警器4，電池5。所述信息處理器3、預(yù)警器4和電池 5設(shè)于一個(gè)便于安裝放置的塑料殼體內(nèi)，所述駕駛盤(pán)套1設(shè)有心率傳感器6和壓力傳感器 7，所述心率傳感器6、握力傳感器7和轉(zhuǎn)向軸傳感器2通過(guò)信號(hào)線和信息處理器3連接；所述的信息處理器3包括單片機(jī)式的微處理器12，存儲(chǔ)器13，時(shí)鐘電路11，IXD顯示14，操作鍵盤(pán)四，USB接口電路8及其對(duì)應(yīng)的USB接口 18，電源電路9及其對(duì)應(yīng)的電源接口 19，音頻輸出電路10及對(duì)應(yīng)的音頻輸出接口 20，第一接口電路15及其對(duì)應(yīng)的心率傳感器信號(hào)輸入接口 21，第二接口電路16及其對(duì)應(yīng)的壓力傳感器信號(hào)輸入接口 22，第三接口電路17及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向軸傳感器信號(hào)輸入接口 23，單片機(jī)為信號(hào)處理的核心位置，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)信號(hào)和檢測(cè)結(jié)果，IXD實(shí)時(shí)顯示心率、握力、駕駛盤(pán)變化曲線和疲勞狀態(tài)，USB 口和PC機(jī)通信，其信號(hào)接口負(fù)責(zé)接收來(lái)自傳感器的信號(hào)和發(fā)送音頻控制信號(hào)；所述心率傳感器6和壓力傳感器 7分別通過(guò)接口 21和接口 22與信息處理器3連接，所述心率傳感器6是設(shè)駕駛盤(pán)套1上的兩個(gè)電極片，所述的壓力傳感器7為多個(gè)，均勻分布于方向盤(pán)套1上；所述轉(zhuǎn)向軸傳感器 2為AMR(各向異性磁阻)傳感器，安裝在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱，或是轉(zhuǎn)向管柱與方向盤(pán)的連接處，通過(guò)接口 23和信息處理器3相連；所述的預(yù)警器4包括揚(yáng)聲器沈、語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放電路對(duì)、輸出放大電路25，通過(guò)接口 20和信息處理器3相連；所述的駕駛盤(pán)套1為人造皮革制品，上面的心率傳感器6和壓力傳感器7分別通過(guò)接口 21和接口 22與信息處理器3連接，并通過(guò)駕駛盤(pán)套1的心率傳感器6和壓力傳感器7實(shí)時(shí)檢測(cè)駕駛員的心率變化和對(duì)駕駛盤(pán)的握力變化；所述的心率傳感器6是安裝在駕駛盤(pán)套1上的兩個(gè)電極片，采集手上的心電信號(hào)，然后通過(guò)差分電路27得到駕駛員左右手手心的電位差，經(jīng)過(guò)接口 21連接信息處理器3，經(jīng)接口電路15處理后得到與心臟搏動(dòng)同步的信號(hào)并送入微處理器12進(jìn)行處理；所述的壓力傳感器7為多個(gè)，均勻分布于方向盤(pán)套1上，以方便采集駕駛員的握力信息，將獲得的握力信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換電路觀轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，連接接口 22，經(jīng)過(guò)接口電路16后得到握力的數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)轿⑻幚砥?2進(jìn)行處理，握力會(huì)隨著駕駛員疲勞情況的變化而改變，當(dāng)駕駛員疲勞時(shí)，握持方向盤(pán)的力會(huì)小很多，握力變化可以反映駕駛員疲勞狀態(tài)的變化；所述的轉(zhuǎn)向軸傳感器2為AMR(各向異性磁阻)傳感器，安裝在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱，或是轉(zhuǎn)向管柱與方向盤(pán)的連接處，通過(guò)接口 23和信息處理器3相連，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)計(jì)算方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的大小和轉(zhuǎn)角變化速率來(lái)識(shí)別駕駛員的操作意圖，它是一種非接觸式傳感器，可以求得角度變化或者根據(jù)電阻變化規(guī)律可以求得角速度，量程為180°，另外方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器有一個(gè)零位輸出信號(hào)，當(dāng)方向盤(pán)在中間位置時(shí)該信號(hào)輸出0V，否則輸出5V，通過(guò)該信號(hào)可對(duì)絕對(duì)轉(zhuǎn)角進(jìn)行在線校準(zhǔn)；所述的預(yù)警器4包括揚(yáng)聲器沈、語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放電路M、輸出放大電路25，通過(guò)接口 20和信息處理器3相連。通過(guò)信息處理器對(duì)預(yù)警器進(jìn)行控制，在疲勞情況下發(fā)出預(yù)警聲音進(jìn)行預(yù)警。 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，包括設(shè)在駕駛盤(pán)上的駕駛盤(pán)套，轉(zhuǎn)向軸傳感器，信息處理器，預(yù)警器，電池，所述信息處理器、預(yù)警器和電池設(shè)于殼體內(nèi)，所述駕駛盤(pán)套設(shè)有心率傳感器和壓力傳感器，所述心率傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)向軸傳感器通過(guò)信號(hào)線與信息處理器連接；所述信息處理器包括微處理器，存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路，LCD顯示，操作鍵盤(pán)， USB接口電路及其對(duì)應(yīng)的USB接口，電源電路及其對(duì)應(yīng)的電源接口，音頻輸出電路及對(duì)應(yīng)的音頻輸出接口，第一接口電路及其對(duì)應(yīng)的心率傳感器信號(hào)輸入接口，第二接口電路及其對(duì)應(yīng)的握力傳感器信號(hào)輸入接口，第三接口電路及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向軸傳感器信號(hào)輸入接口。
2.如權(quán)利要求書(shū)1所述的防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，所述心率傳感器和壓力傳感器分別通過(guò)心率傳感器信號(hào)輸入接口和壓力傳感器信號(hào)輸入接口與信息處理器連接。
3.如權(quán)利要求書(shū)1所述的防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，所述心率傳感器是設(shè)在駕駛盤(pán)套上的兩個(gè)電極片。
4.如權(quán)利要求書(shū)1所述的防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，所述的壓力傳感器設(shè)有多個(gè)，所述壓力傳感器均勻分布于方向盤(pán)套上。
5.如權(quán)利要求書(shū)1所述的防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，所述轉(zhuǎn)向軸傳感器為AMR傳感器，所述轉(zhuǎn)向軸傳感器設(shè)于方向盤(pán)轉(zhuǎn)向管柱處、或者是轉(zhuǎn)向管柱與方向盤(pán)的連接處，所述轉(zhuǎn)向軸傳感器通過(guò)接口與信息處理器相連。
6.如權(quán)利要求書(shū)1所述的防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，其特征是，所述預(yù)警器包括揚(yáng)聲器，語(yǔ)音存儲(chǔ)和播放電路，輸出放大電路，所述預(yù)警器通過(guò)接口與信息處理器相連。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種防疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)；包括設(shè)在駕駛盤(pán)上的駕駛盤(pán)套，轉(zhuǎn)向軸傳感器，信息處理器，預(yù)警器，電池，所述信息處理器、預(yù)警器和電池設(shè)于殼體內(nèi)，所述駕駛盤(pán)套設(shè)有心率傳感器和壓力傳感器，所述心率傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)向軸傳感器通過(guò)信號(hào)線與信息處理器連接；所述信息處理器包括微處理器，存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路，LCD顯示，操作鍵盤(pán)，USB接口電路及其對(duì)應(yīng)的USB接口，電源電路及其對(duì)應(yīng)的電源接口，音頻輸出電路及對(duì)應(yīng)的音頻輸出接口，第一接口電路及其對(duì)應(yīng)的心率傳感器信號(hào)輸入接口，第二接口電路及其對(duì)應(yīng)的握力傳感器信號(hào)輸入接口，第三接口電路及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向軸傳感器信號(hào)輸入接口；能夠有效的提醒駕駛員不瞌睡、預(yù)防疲勞駕駛。
文檔編號(hào)G08B21/06GK202183154SQ201120265838
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者劉成云, 劉春生 申請(qǐng)人:山東大學(xué)