專利名稱：一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，尤其涉及一種基于GSM/GPRS/3G網(wǎng)絡的疲勞駕駛警示系統(tǒng)，屬于車輛交通控制的技術領域。
背景技術：
隨著汽車業(yè)的快速發(fā)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占總數(shù)的16%，在高速公路上更是超過了 20%，因此研制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(xiàn)和發(fā)展，現(xiàn)有的疲勞駕駛警示系統(tǒng)有如下特性:監(jiān)測方式由于單一而導致系統(tǒng)性能欠佳，而系統(tǒng)的擴展又受到車身空間布線、成本等各方面的限制，因此監(jiān)測效率低，警示效果不佳，未能很好的降低因疲勞引發(fā)的交通事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于網(wǎng)絡與信息融合決策技術相結合的疲勞駕駛系統(tǒng)，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(tǒng)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(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡互聯(lián)，可以進一步提聞疲勞駕駛判斷的準確性。本發(fā)明具體采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(tǒng)，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；通過所述傳感器采集車輛終端上的信息并將采集到的信息傳輸至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(jù)判斷出的疲勞駕駛結果通過無線通信網(wǎng)關發(fā)送至上位機；所述上位機接收到上述疲勞駕駛結果后對車輛終端進行監(jiān)控，并通過無線通信網(wǎng)關返回監(jiān)控命令至無線通信模塊，無線通信模塊接收到該命令后傳輸至ARM微處理器，ARM微處理器控制警示模塊發(fā)出警示。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案:所述無線通信模塊包括GSM/GPRS模塊或3G模塊。作為本發(fā)明的一種優(yōu)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。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案:還包括一用于存儲車牌號的存儲器，所述存儲器與ARM微處理器連接。作為本發(fā)明的一種優(yōu)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。作為本發(fā)明的一種優(yōu)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燈采集車輛終端內(nèi)司機的面部圖像信息，將采集的圖像信息傳輸至DSP圖像處理模塊進行處理。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案:所述LED燈的光譜包括850nm和950nm。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案:所述傳感器包括一用于米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。作為本發(fā)明的一種優(yōu)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。本發(fā)明采用上述技術方案能產(chǎn)生的技術效果如下:
本發(fā)明提供的基于無線網(wǎng)絡的疲勞監(jiān)測警示系統(tǒng)，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)采用了GSM/GPRS/3G技術，避免了車身布線成本高和干擾嚴重的問題；(2)采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(xiàn)了 GSM/GPRS/3G網(wǎng)絡與多傳感器融合技術相結合的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)，適于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(tǒng)的魯棒性，監(jiān)測效果好，增強警示功能，基于GSM/GPRS/3G技術的汽車疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)對降低因疲勞引發(fā)的交通事故具有一定的借鑒意義和較好的應用前景。


圖1為本發(fā)明的一種疲勞監(jiān)測警示系統(tǒng)的模塊示意圖。圖2為本發(fā)明的一種疲勞監(jiān)測警示系統(tǒng)的車輛終端的示意圖。圖3為本發(fā)明一種疲勞監(jiān)測警示系統(tǒng)的整體示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供了一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，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；通過所述傳感器采集車輛終端上的信息并將采集到的信息傳輸至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(jù)判斷出的疲勞駕駛結果通過無線通信網(wǎng)關發(fā)送至上位機；所述上位機接收到上述疲勞駕駛結果后對車輛終端進行監(jiān)控，并通過無線通信網(wǎng)關返回監(jiān)控命令至無線通信模塊，無線通信模塊接收到該命令后傳輸至ARM微處理器，ARM微處理器控制警示模塊發(fā)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。還可以采用一 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燈采集車輛終端內(nèi)司機的面部圖像信息，將采集的圖像信息傳輸至DSP圖像處理模塊進行處理。本發(fā)明由GSM/GPRS/3G網(wǎng)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(wǎng)絡，如圖2和圖3所示，中間的GSM/GPRS/3G網(wǎng)關負責發(fā)起和維護網(wǎng)絡，并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(tǒng)的組網(wǎng)復雜程度。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，最后將采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，對于車載系統(tǒng)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，信息最后都由GSM/GPRS/3G模塊發(fā)送給GSM/GPRS/3G網(wǎng)關。GSM/GPRS/3G網(wǎng)關負責組網(wǎng)和管理各終端傳感器，GSM網(wǎng)關實現(xiàn)VoIP系統(tǒng)與無線通信網(wǎng)絡特別是第二代移動通信系統(tǒng)GSM的互連，GPRS通用無線分組業(yè)務，是一種基于GSM系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(wǎng)絡則是為了使得傳輸更穩(wěn)定，快捷。GSM/GPRS/3G網(wǎng)關并不處理和保存?zhèn)鞲衅鞴?jié)點發(fā)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(wǎng)關能更好地管理網(wǎng)絡。上位機中的處理器負責實現(xiàn)多個疲勞特征的融合判斷。該模型將GGSM/GPRS/3G模塊與信號匯聚節(jié)點(GSM/GPRS/3G網(wǎng)關)統(tǒng)一設計，GSM/GPRS/3G模塊負責與各個終端設備的通信與外網(wǎng)的通信。如果司機疲勞駕駛情況嚴重，易于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，并由GSM/GPRS/3G模塊將這些信息發(fā)送至GSM/GPRS/3G網(wǎng)關，然后發(fā)往車輛監(jiān)控管理中心，車輛監(jiān)控中心發(fā)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(jīng)細胞集群電活動而產(chǎn)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(jié)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波屬于腦電波中的快波，α波是成年人覺醒并安靜閉目時的正常波形，β波發(fā)生在人們處于警覺并注意外部刺激時；S，Θ波屬于腦電波中的慢波，在正常成年人的睡眠期它們的成分會提高。本發(fā)明的腦電波測試儀用于檢測駕駛員的腦電信號，采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，然后作為信息融合決策系統(tǒng)的判斷依據(jù)之一，判斷駕駛員是否存在駕駛疲勞。即通過腦電波測試儀采集駕駛員的腦電波信號，然后經(jīng)過放大電路、濾波電路，再經(jīng)過ARM微處理器處理，可以從發(fā)動機點火開始采集，然后間隔一段時間采集一次并且存儲一次，腦電信號可以分解為4個基本節(jié)律，S卩α波，β波，δ波，Θ波。這4個節(jié)律的能量會隨著疲勞狀態(tài)的變化而變化。當α波和β波呈主導優(yōu)勢時，表明人的意識是清醒的；而當Θ波和δ波占主導優(yōu)勢時，則表明了人的意識模糊甚至輕微睡眠的出現(xiàn)。將本次采集的和上次存儲的比較，只要腦電波中δ’ 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，其中用于照明的LED能夠發(fā)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(xiàn)出不同顏色。當用850nm紅外光照明時候，人的瞳孔呈現(xiàn)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(xiàn)出黑色。兩幅圖像除了瞳孔以外，臉部其它部位都是一樣的。然后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(shù)和實現(xiàn)眼部跟蹤。另外，使用紅外LED在減少周圍光線干擾確保圖像質量的同時，也能減少對司機視覺的干擾，因為它發(fā)出的光線人幾乎是看不到的。采用紅外攝像頭裝置，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(jīng)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(nèi)完成大量圖像數(shù)據(jù)的處理，DSP圖像處理模塊可采用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(nèi)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、打哈欠的疲勞特征的提取、計算和分析。車道偏移檢測是基于車輛的行為來間接地反應司機的疲勞跡象?？梢詫⑶攝像頭朝向汽車行駛方向，監(jiān)測車輛的正常行駛方向，同時監(jiān)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于人為表現(xiàn)活動的，這樣能夠互補面部檢測的不足和人為差異，同時在司機不是由于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(nèi)采集到一巾貞的圖像,其后的80ms用于圖像處理，這樣在一分鐘內(nèi)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(jù)人體工程學原理，人體出現(xiàn)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(xiàn)眼睛閉合一次所需時間加長的特征。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(nèi))，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。可以先采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，然后再與發(fā)生疲勞時候的情況進行對比，以此來判斷疲勞程度?？梢圆捎媚：壿嫹▉韺Σ杉降男畔⑦M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，融合后正確率明顯會提高，同理，當出現(xiàn)了打哈欠、車道路線偏移等疲勞特征時候，也可以采用同樣的方法進行融合，整個系統(tǒng)的正確率能夠達到95%以上。本發(fā)明采用了 GSM/GPRS/3G技術，避免了車身布線成本高和干擾嚴重的問題，也采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(xiàn)了 GSM/GPRS/3G網(wǎng)絡與多傳感器融合技術相結合，適于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(tǒng)的魯棒性，從而降低疲勞駕駛引起的事故發(fā)生率，增強警示功能。
權利要求
1.一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于: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；通過所述傳感器采集車輛終端上的信息并將采集到的信息傳輸至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(jù)判斷出的疲勞駕駛結果通過無線通信網(wǎng)關發(fā)送至上位機；所述上位機接收到上述疲勞駕駛結果后對車輛終端進行監(jiān)控，并通過無線通信網(wǎng)關返回監(jiān)控命令至無線通信模塊，無線通信模塊接收到該命令后傳輸至ARM微處理器，ARM微處理器控制警示模塊發(fā)出警示。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于:所述無線通信模塊包括GSM/GPRS模塊或3G模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于: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(jù)權利要求3所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于:還包括一用于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(jù)權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于: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(jù)權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于: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燈采集車輛終端內(nèi)司機的面部圖像信息，將采集的圖像信息傳輸至DSP圖像處理模塊進行處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于:所述LED燈的光譜包括 850nm 和 950nm。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器包括一用于采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(jù)權利要求1所述的一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，其特征在于: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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種疲勞駕駛警示系統(tǒng)，屬于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。本發(fā)明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(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡互聯(lián)，可以進一步提高疲勞駕駛判斷的準確性，適于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(tǒng)的魯棒性，從而降低疲勞駕駛引起的事故發(fā)生率，增強警示功能。
文檔編號G08B21/06GK103198617SQ201310097940
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權日2013年3月26日
發(fā)明者歐陽喬 申請人:無錫商業(yè)職業(yè)技術學院