专利名称：：一种用于对驾驶员疲劳和注意力分散状态进行报警的装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于对驾驶员疲劳和注意力分散进行报警的装置，属于汽车安全
技术领域：
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背景技术：
：在驾驶员实际驾驶车辆的过程中，大多数的驾驶员不会意识到自身疲劳状态和注意力分散状态对他们车辆控制力的影响。人们对他们自己的行为能力的判断通常是不够的。大多数驾驶员在其驾驶过程中对其驾驶能力的自我感觉要比实际上好得多，即便有些驾驶员在注意到自身状态的变化对车辆的影响后，也没有及时的引起重视。而根据交通事故数据分析表明，驾驶员的疲劳驾驶及注意力分散是造成交通死亡事故的重要原因。目前针对驾驶员疲劳状态和注意力分散状态的报警方法很少，有少数汽车公司有过类似的研究，例如沃尔沃汽车公司针对驾驶员注意力负荷的管理方法专利中[专利公开号CN1627915A]提到了利用声音和座椅振动进行预警的方法。相对于注意力分散而言，驾驶员的疲劳程度由浅到深可分为不同的等级，大部分的驾驶员在驾驶过程中会自发地意识到自身疲劳，并采取适当措施来缓解疲劳，例如调整姿势、打开车窗等。但这种自我调节对疲劳程度较深的驾驶员，往往无法产生预期的效果。研究表明，处于不同疲劳状态的驾驶员对报警信息的反应特性有很大的差异，因此需要根据驾驶员的不同疲劳等级选用不同的报警方式。由于疲劳状态和注意力分散状态变化的复杂性，要达到最佳的报警效果，首先需要考虑各种报警方式的可察觉性，例如闪烁的灯光比没有变化的灯光更容易被驾驶员感知；其次需要考虑各种报警方式的可理解性，例如语音报警比电子音更容易让驾驶员理解；另外还需要考虑报警方式的宜人性，即可接受性，例如在重度疲劳状态下，过大音量的报警有可能使驾驶员受到惊吓，从而引发不安全操作导致交通事故。因此用于驾驶员疲劳和注意力分散状态的报警系统必须兼具以上各种性能。
发明内容本发明的目的是提出一种用于对驾驶员的疲劳和注意力分散状态进行报警的装置，针对驾驶员不同的疲劳与注意力分散状态，设计合理的报警策略和报警方式，提高车辆行驶安全性，避免交通事故的发生。本发明提出的用于对驾驶员的疲劳和注意力分散进行报警的装置，包括带有串口通讯模块的微处理器，用于接收驾驶员疲劳和注意力分散状态信息的串口通讯数据，并对接收的串口通讯数据进行判断后根据通讯协议输出至P型场效应管，带有串口通讯模块的微处理器与P型场效应管的栅极相连接；多个P型场效应管，用于控制各项报警装置的启动和关闭，多个P型场效应管的栅极分别与发光二极管、发声器、振动电机和气味发生器相连，多个P型场效应管的栅极与带有串口通讯模块的微处理器相连；发光二极管，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予视觉上的报警信息；发声器,用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予听觉上的报警信息；振动电机，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予触觉上的报警信息；气味发生器，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予嗅觉上的报警信息。本发明提出的用于对驾驶员疲劳和注意力分散状态进行报警的装置，其优点是1、采用了分级报警策略。这种报警策略可以针对驾驶员在执行驾驶任务时疲劳及注意力分散状态的程度，使用不同的报警手段进行报警。提高了报警针对性，丰富了报警内容，使得报警效果相对于普通报警产品而言更加合理、更为有效。2、宜人化报警方式。结合驾驶员在实际驾驶过程中的感知能力，以察觉性、理解性和接受性为评价指标，对本发明中使用的各项报警手段的具体形式和工作方式进行了优化设计。'经过大量的试验得到各项报警手段的具体参数(如工作频率、报警强度、设置位置等)，为实现预期的报警效果提供了有效的保证。因此本报警装置具有易察觉、易理解、接受度高等特点，适用于对各种类型车辆在行驶过程中，驾驶员进入疲劳或者出现注意力分散状态后的报警。图l是本发明装置的结构示意图。具体实施例方式本发明提出的用于对驾驶员疲劳和注意力分散状态进行报警的装置，其结构示意图如图1所示，包括带有串口通讯模块的微处理器，用于接收驾驶员疲劳和注意力分散状态信息的串口通讯数据，并对接收的串口通讯数据进行判断后根据通讯协议输出至P型场效应管，带有串口通讯模块的微处理器与P型场效应管的栅极相连接；多个P型场效应管，用于控制各项报警装置的启动和关闭，多个P型场效应管的漏极分别与发光二极管、发声器、振动电机和气味发生器相连，多个P型场效应管的栅极与带有串口通讯模块的微处理器相连；发光二极管，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予视觉上的报警信息；发声器，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予听觉上的报警信息；振动电机，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予触觉上的报警信息；气味发生器，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予嗅觉上的报警信息。本发明装置中，带有串口通讯模块的微处理器采用Freescale公司生产的MC9S08DZ60型号的微处理器作为报警装置中央控制器的主控制芯片。场效应管采用IRFZ48N系列PNP型场效应管，该型号场效应管在给予栅极低电平时导通。发光二极管和振动电机采用市场上的普通型号产品。发声器和气味发生器也可以采用市场上类似的产品。本发明装置中，根据实际驾驶的情况，将驾驶员的疲劳等级分为轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳三个等级，将驾驶员注意力分散分为一个等级。驾驶员的状态信息需要借助驾驶员状态监测系统来获取，本发明装置根据获取的驾驶员状态信息进行报警。在轻度疲劳状态，采用气味发生器作为主要报警手段。在中度疲劳状态下，采用发声器作为主要报警手段，辅以发光二极管作为辅助报警手段，两种手段同时作用对驾驶员进行报警。在重度疲劳状态下，采用振动电机和发声器作为主要报警手段，辅以发光二极管作为辅助报警手段，三种手段同时作用对驾驶员进行报警。在驾驶员注意力分散状态下，采用发声器和振动电机作为报警手段。上述各种报警装置的具体工作方式如下。发光二极管采用三种颜色发光二极管表示驾驶员的状态。其中，绿色表示清醒状态，黄色表示中度疲劳状态，红色表示重度疲劳状态(由于在报警策略的设计中，轻度疲劳不采用视觉报警的手段，因此没有轻度疲劳的颜色表示)。当驾驶员处于中度疲劳状态时，黄色发光二极管以1HZ的频率进行闪烁，持续3秒，然后常亮10秒，再重新进行闪烁，以此循环，直到驾驶员脱离该状态；当驾驶员处于重度疲劳状态时，红色发光二极管以2Hz的频率进行闪烁，持续5秒，然后常亮5秒，再重新进行闪烁，以此循环，直到驾驶员脱离该状态。发声器采用标准普通话的女声作为报警语音。当驾驶员进入中度疲劳状态时，在报警语音播放前Z首先播放频率较慢的模拟音(例如"嘟嘟"声)，以引起驾驶员注意，然后以中等语速重复播放以下报警信息2遍"请注意！您已进入疲劳状态！"。当驾驶员进入重度疲劳状态时，在报警语音播放前，首先播放频率较快的两声模拟音，以引起驾驶员的注意，然后以中等偏快语速重复播放以下报警信息2遍"注意！您已进入严重疲劳状态，请马上停车休息！"。当驾驶员处于注意力分散状态时，和中度疲劳报警过程类似，只改变报警语音信息为"请您注意前方！"。针对以上三种情况，如果报警后驾驶员的状态没有发生改变，卿将间隔一定时间后重复报警，间隔时间随驾驶员的实际状态而不同。振动电机电机本身的额定转速为9000rpm，以1Hz的频率重复开启和关闭振动电机，直到驾驶员脱离该状态。气味发生器采用薄荷味香气，在得到驾驶员处于轻微疲劳状态时启动，连续喷射3次停止。在本发明的实施例中，本发明装置在汽车中的安装位置如下气味发生器，l个，安置于方向盘的下方，香气朝驾驶员的脸部喷射。发光二极管，3个，安置于驾驶员的最佳视觉区间内。大体区域为驾驶员正常坐姿状态下，以双目视线中心为准，左右各30度，上下各25度的区间。发声器，2个，安置于驾驶员座椅底部，左右两侧各有一个发声处。振动电机，8个，安置于驾驶座椅内部，位置在驾驶员的大腿底部和腰部，其中4个位于左右大腿关节后约IOCM，另外4个位于腰靠处。本报警装置通过Freescale公司生产的MC9S08DZ60型号微处理器中的串口通讯功能，采用标准的RS-232-C串口电气标准及协议，和专门的驾驶员状态监测系统进行通讯以获取驾驶员的状态信息。下面结合串口的具体通信过程说明其通讯协议的定义。驾驶员状态监测系统检测到驾驶员的疲劳或注意力分散状态后，利用串口向微处理器发送信息报文，为了防止干扰数据的产生，在通讯协议设计的第一步采用了验证机制，即监测系统必须首先发送已经定义好的两帧数据，微处理器只有接收到该两帧数据并验证无误后才开始接受其后面发送的数据，即真正的疲劳和注意力分散状态的信息数据，如果监测系统没有发送用于验证的这两帧数据，则微处理器不接受监测系统发过来的任何数据。这两帧数据的定义为第一帧数据0xFF(0x代表16进制，下同)，即<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>微处理器确认无误后，始开始准备接收第3帧，否则清串口数据寄存器。在接收到该帧数据后，微处理器要给监测系统回复接受状态，是一帧确认数据0x01;如下所示表示已经可以接受其对驾驶员状态的监测信息了。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>监测系统在接收到微处理器发送的确认信息后，开始发送控制帧，即所有对报警手段的控制信息都包含在这一帧里面，其内容如下所示，其中x表示O或者l中的某一个值，括号中数字表示信息的位数，在没有接收到微处理器的确认信息时，监测系统不断重复发送以上两帧数据。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>控制帧具体的含义如下-第一位控制振动电机。0:振动电机停止；l:振动电机开启。第二位控制香气发生器。0:香气发生器不喷射；h香气发生器喷射香气-第三位控制发声器。0:发声器工作；1:发声器停止。第四位控制红色发光二极管。0:发光二极管熄灭；第五位控制黄色发光二极管。0:发光二极管熄灭；第六位控制绿色发光二极管。0:发光二极管熄灭；第七、八位备用。当微处理器接收到以上定义的串口信息，由此获取到驾驶员的具体疲劳和注意力分散状态后就可以进行下一步的控制。在控制报警手段的过程中，微处理器的串口一直在接受监测系统对驾驶员状态的判断信息，随时转换报警手段，直到监测系统监测到驾驶员回复到清醒状态或者注意力集中状态，发送代表停止的串口信息。即停止帧0x00，如下h发光二极管开启。1:发光二极管开启。h发光二极管开启。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>一旦接收到该帧数据，微处理器也回复一帧表示接收到该命令，控制报警手段停止工作的信息0x02,如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>监测系统在接收到该帧数据后，也停止发送停止帧，整个通讯结束。权利要求1、一种用于对驾驶员疲劳和注意力分散状态进行报警的装置，其特征在于，该装置包括带有串口通讯模块的微处理器，用于接收驾驶员疲劳和注意力分散状态信息的串口通讯数据，并对接收的串口通讯数据进行判断后根据通讯协议输出至P型场效应管，带有串口通讯模块的微处理器与P型场效应管的栅极相连接；多个P型场效应管，用于控制各项报警装置的启动和关闭，多个P型场效应管的漏极分别与发光二极管、发声器、振动电机和气味发生器相连，多个P型场效应管的栅极与带有串口通讯模块的微处理器相连；发光二极管，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予视觉上的报警信息；发声器，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予听觉上的报警信息；振动电机，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予触觉上的报警信息；气味发生器，用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予嗅觉上的报警信息。全文摘要本发明涉及一种用于对驾驶员疲劳和注意力分散状态进行报警的装置，属于汽车安全
技术领域：
。包括带有串口通讯模块的微处理器，用于接收驾驶员疲劳和注意力分散状态信息的串口通讯数据，并对接收的串口通讯数据进行判断后根据通讯协议输出至P型场效应管，多个P型场效应管用于控制各项报警装置的启动和关闭，发光二极管、发声器、振动电机和气味发生器用于对驾驶员在疲劳和注意力分散时给予报警信息。本发明装置的优点是具有易察觉、易理解、接受度高等特点，适用于对各种类型车辆在行驶过程中，驾驶员进入疲劳或者出现注意力分散状态后的报警。文档编号A61B5/18GK101416877SQ200810225789公开日2009年4月29日申请日期2008年11月13日优先权日2008年11月13日发明者冯睿嘉,康若谷,维张,张广渊,波成,李家文申请人:清华大学