一种具有驾驶状态监测和预警的系统及方法与流程

本发明属于车辆驾驶安全领域，具体涉及一种具有驾驶状态监测和预警的系统及方法。

背景技术：

目前，随着社会经济的迅速发展，许多家庭都拥有机动车辆，由于人们的疏忽，会造成很多的安全隐患。如长时间的行车过程中造成的驾驶疲劳，导致交通事故发生的可能性增高；另外一方面有的用户在停车后忘拉手刹就下车，如果处于下坡的路况，车辆极易发生溜车事件，此时如果因为一时着急而试图徒手挡车，则极易可能造成严重的事故发生。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有驾驶状态监测和预警的系统及方法，能够预防长时间驾驶造成的安全隐患。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种具有驾驶状态监测和预警的系统，其特征在于：它包括智能坐垫、辅助制动器检测模块、微处理器和反馈报警模块；其中，

智能坐垫包括设置在坐垫中心的惯性传感器，和分布在坐垫上的左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器；

辅助制动器检测模块，用于检测辅助制动器是否处于制动状态；

微处理器，用于利用智能坐垫和辅助制动器检测模块采集的数据，判断驾驶员是否处于疲劳状态、路面状态、车辆运行状态及辅助制动器状态；

反馈报警模块，用于根据微处理器的判断结果对用户进行提醒。

按上述方案，所述的微处理器包括车辆运行状态检测模块、疲劳状态检测模块和路面状态检测模块；其中，

车辆运行状态检测模块，用于根据惯性传感器的数据判断车辆是否处于行驶状态；

疲劳状态检测模块，用于当车辆处于行驶状态时，利用左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器采集到的压力数据，得出坐姿状态，以一定时间为时间窗，计算每个时间窗内坐姿状态的改变频率，当时间窗内的坐姿状态的改变频率ft低于预设的阈值fp时，则判断驾驶员处于疲劳状态；

路面状态检测模块，用于当车辆处于非行驶状态时，根据惯性传感器采集到的数据判断路面是否平坦。

按上述方案，将所述的智能坐垫长为行、宽为列平均分为5*5的格子，惯性传感器设置在最中心的格子中，左前压力传感器设置在惯性传感器的左前方一个格子中，左后压力传感器设置在惯性传感器的左后方一个格子中，右前压力传感器设置在惯性传感器的右前方一个格子中，右后压力传感器设置在惯性传感器的右后方一个格子中。

利用所述的具有驾驶状态监测和预警的系统实现的监测和预警方法，其特征在于：它包括以下步骤：

s1、利用智能坐垫的压力传感器和惯性传感器采集数据；

s2、根据惯性传感器所采集到的数据，判断车辆是否处于行驶状态；

s3、当车辆处于行驶状态，以一定时间为时间窗，计算每个时间窗内坐姿状态的改变频率，当时间窗内的坐姿状态的改变频率ft低于预设的阈值fp时，则判断驾驶员处于疲劳状态，触发反馈报警模块对用户进行提醒；

s4、当车辆处于非行驶状态，根据惯性传感器采集到的数据判断路面是否平坦；在不平坦的路面上，利用辅助制动器检测模块检测辅助制动器是否处于制动状态，如果处于非制动状态，则触发反馈报警模块对用户进行提醒。

按上述方法，所述的s3中，根据采集到的各个压力传感器的值，组成特征向量，计算各压力传感器的值之间的差值，并设置压力阈值，设置正坐、左倾、右倾、前倾和后倾5种坐姿，采用阈值判断法对这5种坐姿进行识别。

本发明的有益效果为：通过设置对使用者无约束的智能坐垫，匹配传感器和必要的算法，有效的监测驾驶员的疲劳状态，并提醒用户进行适度的休息，从而预防长时间驾驶造成的安全隐患；另一方面，通过智能坐垫上的惯性传感器判断路面是否平坦，在停车未拉手刹状态时，触发反馈报警模块对用户进行提醒。

附图说明

图1是本发明一实施例的系统框图。

图2是本发明一实施例智能坐垫的压力传感器和惯性传感器的布局说明图。

图3是本发明一实施例的方法流程图。

图4是本发明一实施例基于智能坐垫的坐姿识别算法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供一种具有驾驶状态监测和预警的系统，如图1所示，它包括智能坐垫、辅助制动器检测模块、微处理器和反馈报警模块。

其中，智能坐垫包括设置在坐垫中心的惯性传感器，和分布在坐垫上的左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器；本实施例中，如图2所示，将所述的智能坐垫长为行、宽为列平均分为5*5的格子，惯性传感器imu设置在最中心的格子中，左前压力传感器fsr1设置在惯性传感器imu的左前方一个格子中，左后压力传感器fsr3设置在惯性传感器imu的左后方一个格子中，右前压力传感器fsr2设置在惯性传感器imu的右前方一个格子中，右后压力传感器fsr4设置在惯性传感器imu的右后方一个格子中。

辅助制动器检测模块，用于检测辅助制动器是否处于制动状态。

微处理器，用于利用智能坐垫和辅助制动器检测模块采集的数据，判断驾驶员是否处于疲劳状态、路面状态、车辆运行状态及辅助制动器状态。微处理器包括车辆运行状态检测模块、疲劳状态检测模块和路面状态检测模块；其中，车辆运行状态检测模块，用于根据惯性传感器的数据判断车辆是否处于行驶状态；疲劳状态检测模块，用于当车辆处于行驶状态时，利用左前压力传感器、左后压力传感器、右前压力传感器和右后压力传感器采集到的压力数据，得出坐姿状态，以一定时间为时间窗，计算每个时间窗内坐姿状态的改变频率，当时间窗内的坐姿状态的改变频率ft低于预设的阈值fp时，则判断驾驶员处于疲劳状态；路面状态检测模块，用于当车辆处于非行驶状态时，根据惯性传感器采集到的数据判断路面是否平坦。

反馈报警模块，用于根据微处理器的判断结果对用户进行提醒。

利用所述的具有驾驶状态监测和预警的系统实现的监测和预警方法，如图3所示，它包括以下步骤：

s1、利用智能坐垫的压力传感器和惯性传感器采集数据。

s2、根据惯性传感器所采集到的数据，判断车辆是否处于行驶状态。

s3、当车辆处于行驶状态，以一定时间(本实施例以30s为例)为时间窗，计算每个时间窗内坐姿状态的改变频率，当时间窗内的坐姿状态的改变频率ft低于预设的阈值fp时，则判断驾驶员处于疲劳状态，触发反馈报警模块对用户进行提醒。

具体的，根据采集到的各个压力传感器的值，组成特征向量vdata＝{fsr1,fsr2,fsr3,fsr4}，通过以下公式计算各压力传感器的值之间的差值，并设置压力阈值fth(其中fth>0)。

f12＝fsr1-fsr2

f34＝fsr3-fsr4

f13＝fsr1-fsr3

f24＝fsr2-fsr4

分别用ps,ll,lr,lf和lb来表示正坐、左倾、右倾、前倾和后倾5种坐姿，采用阈值判断法对这5种坐姿进行识别，如图4所示，当f12和f34的最大值大于压力阈值fth时，判断为左倾；当f12和f34的最小值小于压力阈值-fth时，判断为右倾；当f13和f24的最大值大于压力阈值fth时，判断为前倾；当f13和f24的最小值小于压力阈值-fth时，判断为后倾；其余情况下，则判断为正坐。

s4、当车辆处于非行驶状态，根据惯性传感器采集到的倾角数据判断路面是否平坦；在不平坦的路面上，利用辅助制动器检测模块检测辅助制动器是否处于制动状态，如果处于非制动状态，则触发反馈报警模块对用户进行提醒。

具体的，利用智能坐垫上的惯性传感器计算水平面上的倾角值(ωx,ωy)，如果ωx或者ωy大于阈值ωth，则判断路面为不平坦状态，此时检测手刹(即辅助制动器)是否处于拉起状态，并将检测信号发送至微处理器模块，如果手刹未拉起，则微处理器将通过控制反馈报警模块对用户进行必要的提醒。

提醒可以是振动或声音等。

本发明所设计的智能坐垫，通过分析驾驶员的坐姿改变频率，有效监测驾驶员的疲劳状态，预防长时间行车过程中的安全隐患问题；同时，在车辆制动时，当检测到路面不平坦时，如果手刹处于拉起状态，则系统正常，如果手刹处于未拉起状态，则提醒用户拉起手刹。该发明专利不仅可对驾驶疲劳状态进行监测和预警，另外一方面可以解决机动车停车后忘拉手刹造成的安全隐患，有效的保障了驾驶员的人身安全。本发明提供一种对使用者无约束性的智能坐垫，通过压力传感器和惯性传感器的使用有效实现了疲劳监测、路面监测的功能，并易与机动车内其他设备集成、使用简单、成本低。有助于增强机动车辆的安全，对驾驶安全和安全停车有着非常重要的意义。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。