一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统及方法与流程

本发明涉及汽车驾驶控制领域，具体涉及一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统及方法。

背景技术

近些年来，随着人们生活的加快，汽车的数量，与驾驶人的数量都在不断上涨，而交通事故等问题也在日益突出。中国作为人口数量最多的国家，道路交通的死亡人数同样也是最高的国家。交通事故给中国财产和人民生命财产安全带来了巨大损失，几乎等于整个教育科研经费的支出。而疲劳驾驶就是引发道路交通事故的重要原因之一。驾驶人之所以会产生疲劳，其原因是：汽车驾驶工作所处的人—车—环境系统是典型的人机系统。人的感觉器官认知环境信息,反应到人的中枢神经系统。中枢神经系统对信号做出分析、判断和处理,并对人的行动器官发出指令信号。人体行动器官接收指令,并通过汽车的操作部控制汽车的运动状态。同时,汽车通过它的显示部把汽车运动信息反馈给人的感觉器官。在整个驾驶人机系统中,体力疲劳和精神疲劳贯穿始终,最终形成驾驶疲劳。目前国内外比较知名的防疲劳装置主要有心跳速度检测，头部位置检测仪，perclos系统，车道偏离报警系统das2000，awake系统等等。

而在实际生活中，现有技术虽然可直观检测驾驶员是否处于疲劳状态驾驶汽车，但缺点也有许多，如制作成本高，小家小户难以选购现有技术产品作为驾驶保障，实用性能不高。因人不同而每个人疲劳状态也不同，现有测量技术与测量方式处于较大的误差而导致不精准。并且最大的缺点是：公安交通管理部门依据《道路交通安全法实施条例》第六十二条第七款之规定：即驾驶机动车不得有连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟的行为，这种行为属于疲劳驾驶。这个是硬性规定，和驾驶员身体素质无关，就像醉酒驾车只看人体的血液酒精含量数值是否超标，不看个人的酒量或者是驾驶员否真的“醉了”。而在现实生活中，许多人在驾驶过程中即使长达或超过4小时也未有任何疲劳现象，以现有技术则根本无法检测驾驶人状态，存在一个潜在危险隐藏的漏洞。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统及方法，提醒驾驶人驾车时间已接近或达到4小时，已属于疲劳驾驶范畴，应当停车休息20分钟及以上，起到预防防范作用，减少交通事故的发生，提高驾驶人员生命安全的保障，并且树立自我安全意识。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统，包括pc机处理器，以及分别与所述pc机处理器连接的计时器a和计时器b，

所述计时器a，其用于对车辆运行时间进行计时；

所述计时器b，其用于对车辆停止运行时间进行计时；

所述pc机处理器，其用于在计时器a计时时间超过第一预设时间时控制车辆停止运行，并禁止同一驾驶员在计时器b计时时间不超过第二预设时间时启动车辆，且允许不同驾驶员在任意时间启动车辆。

本发明的有益效果是：在本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统通过计时器a和计时器b分别对车辆运行和停止运行的时间进行计时，并通过pc机处理器的控制，强制驾驶员在驾驶一段时间后休息，减少交通事故的发生，提高驾驶人员生命安全的保障，并且树立自我安全意识。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括指纹传感器，所述指纹传感器用于采集驾驶员的指纹数据，并将所述指纹数据存储至硬盘中；

所述pc机处理器，还用于通过从硬盘中读取并对比所述指纹传感器前后两次采集的指纹数据判断驾驶员是否为同一驾驶员。

进一步，还包括红外发射器和红外接收器，所述红外发射器和红外接收器分布在发动机叶片的两侧，且所述红外发射器向所述红外接收器发射红外线；

所述pc机处理器，还用于通过红外接收器接收红外线的情况判断发动机是否转动。

进一步，还包括压敏传感器，所述压敏传感器安装在驾驶座椅下，其用于采集驾驶座椅上的压力数据，并将所述压力数据存储至硬盘中；

所述pc机处理器，还用于通过从硬盘中读取并对比所述压敏传感器前后两次采集的压力数据判断驾驶座椅上是否有人；

所述pc机处理器，还用于在驾驶座椅上有人，同时发动机转动的情况下，控制计时器a工作；

所述pc机处理器，还用于在车辆停止运行，且驾驶座椅上有人，同时发动机转动的情况下，控制车辆的点火装置断开；

所述pc机处理器，还用于在驶座椅上没有人，或驾驶座椅上有人且发动机没有转动的情况下控制计时器b工作。

进一步，还包括语音播放器，所述语音播报器，其用于当计时器a计时时间超过第一预设时间时，在所述pc机处理器的控制下进行语音播报，提醒驾驶员控制车辆停止运行；

所述pc机处理器，还用于车辆在语音播报器进行语音播报后的第三预设时间内没有停止运行的情况下，控制车辆的点火装置断开。

进一步，所述指纹传感器设有多个，多个所述指纹传感器分布在方向盘和手刹上。

进一步，所述pc机处理器，具体用于将方向盘上的所述指纹传感器前后两次记录的指纹数据进行比对，同时将手刹上的所述指纹传感器前后两次记录的指纹数据进行比对，若两种比对的结果都不一样，则判断不是同一驾驶员，否则是同一驾驶员。

进一步，所述指纹传感器的型号为fpc1011f电容式指纹传感器。

基于上述一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统，本发明还提供一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法。

一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法，包括以下步骤，

s1，计时器a对车辆运行时间进行计时；

s2，pc机处理器在计时器a计时时间超过第一预设时间时控制车辆停止运行，

s3，计时器b对车辆停止运行时间进行计时；

s4，pc机处理器禁止同一驾驶员在计时器b计时时间不超过第二预设时间时启动车辆，且允许不同驾驶员在任意时间段启动车辆。

本发明的有益效果是：在本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法通过计时器a和计时器b分别对车辆运行和停止运行的时间进行计时，并通过pc机处理器的控制，强制驾驶员在驾驶一段时间后休息，减少交通事故的发生，提高驾驶人员生命安全的保障，并且树立自我安全意识。

附图说明

图1为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统的整体结构框图；

图2为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统的结构示意图；

图3为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中指纹传感器分布的结构示意图；

图4为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中红外发射器和红外接收器工作的原理图；

图5为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中pc机处理器控制点火装置与语音播报器工作的原理图；

图6为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中压敏传感器和计时器b工作的电路结构示意图；

图7为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法的整体流程图；

图8为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法中准备工作的流程图；

图9为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法中计时器a工作流程图；

图10为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法中判断驾驶员身份的具体流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、pc机处理器，2、计时器a，3、计时器b，4、红外线发射器，5、红外线接收器，6、发动机叶片，7、驾驶座位，8、方向盘，9、手刹，10、指纹传感器，11、压敏传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统，包括pc机处理器，以及分别与所述pc机处理器连接的计时器a、计时器b、指纹传感器、压敏传感器、硬盘、红外线发射器、红外线接收器和语音播放器，

所述指纹传感器，其用于在车辆第一次上电时，采集驾驶员的第一指纹数据，并将第一指纹数据存储在所述硬盘中；

所述压敏传感器，安装在驾驶座椅下，其用于在车辆第一次上电时，采集驾驶座椅上的第一压力数据，并将第一压力数据存储在所述硬盘中；

所述红外发射器和红外接收器，分布在发动机叶片的两侧，其用于在车辆第一次上电时，检测发动机是否转动，并将检测信号传送给所述pc机处理器；

所述计时器a，其用于在车辆第一次上电后且发动机转动的情况下，通过所述pc机处理器的控制，对发动机转动的时间进行计时；

所述pc机处理器，其用于在计时器a记录的时间超过第一预设时间时，控制所述语音播报器进行语音播报，提醒驾驶员停车，且在语音播报后的第二预设时间内没有停车的情况下，控制车辆的点火装置断开；

所述压敏传感器，还用于在语音播报后的第二预设时间内停车，或语音播报后的第二预设时间内没有停车且通过pc机处理器控制车辆的点火装置断开的情况下，采集驾驶座椅上的第二压力数据，并将第二压力数据存储在所述硬盘中；

所述pc机处理器，还用于将所述硬盘中的第一压力数据和第二压力数据进行对比，判断驾驶座椅上是否有人；

所述红外发射器和红外接收器，还用于在驾驶座椅上有人时，检测发动机是否转动，并将检测信号传送给所述pc机处理器；

所述pc机处理器，还用于在停车，且驾驶座椅上有人，同时发动机转动的情况下，控制车辆的点火装置断开；

所述计时器b，其用于在驾驶座椅上没有人，或驾驶座椅上有人且发动机没有转动的情况下，通过所述pc机处理器的控制，对发动机停止转动的时间进行计时；

所述指纹传感器，还用于在车辆第二次上电时，采集驾驶员的第二指纹数据，并将第二指纹数据存储在所述硬盘中；

所述pc机处理器，还用于将所述硬盘中的第一指纹数据和第二指纹数据进行对比，判断第一指纹和第二指纹是否属于同一驾驶员；

所述pc机处理器，还用于当第一指纹和第二指纹属于同一驾驶员，且在计时器b记录的时间没有超过第三预设时间的情况下，在车辆第二次上电时禁止发动机启动；

所述pc机处理器，还用于当第一指纹和第二指纹不属于同一驾驶员，且在计时器b记录的时间没有超过第三预设时间的情况下，在车辆第二次上电时允许发动机启动；

所述pc机处理器，还用于在计时器b记录的时间超过第三预设时间，允许任一驾驶员在车辆第二次上电时启动发动机。

在本发明的系统中，pc机处理器可以与车内的小型电脑相结合，整体系统可采用vc++语言设计开发编程，通过pc机，可以实现系统设定、数据采集、计时器以及语音提示系统和点火装置控制的实现。

图2为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统的结构示意图；其中，pc机处理器1、计时器a2，计时器b3、红外线发射器4、红外线接收器5、发动机叶片6、驾驶座位7、方向盘8、手刹9、指纹传感器10和压敏传感器11的具体分布如图2所示。

在本实施例中，所述指纹传感器10设有多个，多个所述指纹传感器10分布在方向盘8和手刹9上。如图3所示，方向盘8上设有3处指纹传感器10，分别是在喇叭，3点与9点这三处位置上，其目的是为了更加广泛的、更简单的记录此时驾驶人员的指纹数据，3点与9点方向更是驾驶人员频繁触摸的地方，所以也可更加频繁的，不定时的记录检测此时驾驶人员的指纹，pc机处理器随时随地进行指纹数据核对，以免使驾驶人员有侥幸心理；除方向盘8外，手刹9前端按键也有指纹传感器10，在驾驶人员放下与拉起手刹9时，手刹9前端处的指纹传感器10开始对右手拇指指纹进行记录并后期核实，加大记录力度，也进一步的加强整体系统防“骗”能力，作为第二重保险。

指纹传感器10可采用fpc1011f电容式指纹传感器，该传感器使用的是hspa(高敏像素放大器)的方法，让每个单元中的传感器来检测非常微弱的信号，提高所有类型手指图像的质量。极弱的电荷，通过手指的发送，形成一个手指之间的山脊或山谷和传感器的板块格局。使用这些命令措施，在传感器的表面形成电容模式。测量值是由数字化，然后发送到微处理器。其具备以下基本参数：直流供应电源2.5-3.3v，可感应巨阵图像(363dpi)，256灰度值，采用6n的正压力进行摩擦，iec61000-4-2，level4，airdischarge静电保护。使用性能稳定，无差异；内部具有a/d转换，高速spi接口，开发速度快，无障碍,方便接入各种系统；低功耗，工作电压2.5^3.3v，保障设备未连接电源情况下，有充足的待机时间；使用耐温度:-20^c^+60c,存储温度:-40℃+85℃。适应任何温度，可保证工作的正常进行。

如图4所示，红外发射器4和红外接收器5分布在发动机叶片6的两侧，发动机在工作时，发动机叶片6开始飞速转动，当发动机叶片6飞速转动时，发动机叶片6对红外线光束进行切割，红外线发射器5和红外线接收器6受到相应的感应后，会传向pc机处理器1，pc机处理器1读取感应，进而控制计时器a2开始工作。

图5为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中pc机处理器控制点火装置与语音播报器工作的原理图，其中r1和r2为定值电阻，k1和k2为可控开关，k0为点火装置；当计时器a计时达到第一预设时间(4小时)时，表明此时驾驶员已属于疲劳驾驶范畴，计时器a会反传数据给pc机处理器，pc机处理器读取感应，通过语音播报器提示提醒驾驶人靠边停车，若第二预设时间内驾驶员没有相应动作，则pc机处理器强行断开车辆的点火装置，以确保驾驶员的生命安全。

图6为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中压敏传感器和计数器b工作的电路结构示意图，其中r3和r4为定值电阻，t为压敏传感器，k3为可控开关；驾驶座位下的压敏传感器利用驾驶座位上的重量判断驾驶座位是处于有人状态还是处于无人状态，主要是为后面采集停车休息时间的数据而作准备。当车停下来时，驾驶员将出现以下几种可能：a.驾驶员离开驾驶位；b.驾驶员仍在主驾驶位，但发动机熄火；c.驾驶员在主驾驶位，且发动机未熄火，处于待发状态。其中，a与b可合并为一类(记为第一大类)，表示车辆处于停止并制动状态，表明驾驶员没有驾驶车辆，处于休息时间，休息时间由计时器b单独计时；而c可单独作为一类(记为第二大类)，表示车辆虽处于停止，但车辆并未熄火，仍然可以随时驾驶，表明驾驶人a仍处于驾驶状态，此时的时间是记录在计时器a中。而判断驾驶员处于这两大类的哪一类，是主要由压敏传感器，以及红外线发射器、红外线接收器和pc机处理器所构成的系统来进行判断。当停车时，pc机处理器先通过压敏传感器所产生的电流值数据与最开始进行比较，整体无法比较驾驶人的体重轻微改变多少，但可判断此时驾驶座位处于有人状态，还是无人状态。若是处于无人状态，则属于a类，即第一大类，则pc机处理器开始控制计时器b开始计时；若处于有人状态，则pc机处理器开始感应红外线发射器和红外线接收器，若没有感应新数据生成，即叶片未对红外线光束进行切割，则表明属于b类，即第一大类，则pc机处理器开始控制计时器b开始计时；若感应到新数据生成，即叶片对红外线光束进行切割，则表明属于c类，即第二大类。

在本发明的系统中，所述pc机处理器，具体用于将方向盘上的指纹传感器记录的第一指纹数据和第二指纹数据进行比对，同时将手刹上的指纹传感器记录的第一指纹数据和第二指纹数据进行比对，若两种比对的结果都不一样，则判断第一指纹和第二指纹不属于同一人，否则属于同一人。

在本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统中，当驾驶员进入车内时，通过方向盘和手刹按键上设置的指纹传感器，主要判断是否为同一人驾驶；当驾驶员按下手刹按键或触摸方向盘三处指纹装置时，指纹传感器开始工作，记录此时指纹并保存至硬盘；在汽车驾驶中，发动机叶片飞速转动而切割红外线，当作切割运动时，红外线发射器与接收器受感应而传至pc机处理器，pc机处理器进而控制计时器a开始计时(计时器a负责记录驾驶时间)；当超过第一预设时间(4小时)时，计时器a反传给pc机处理器，pc机处理器启动语音提示系统，进行语音提醒播报，在第二预设时间(三分钟)内若未停车，pc机处理器断开点火装置，强行停车确保人员安全；当汽车停止时，叶片停止转动，计时暂停，此时压敏传感器开始工作，计时器b开始工作(计时器b记录停车休息时间)，而此时停车未达第三预设时间(20分钟)时，若有某驾驶人想强行驾驶，pc机处理器会核实比对先后两位驾驶员指纹，若不是同一人，则允许打开点火装置进行驾驶，计时器b停止工作，计时器a重置零开始工作，若pc机处理器核实为同一人，则不被允许打开点火装置，直至停车满20分钟，当停车时间满20分钟时，一切从最开始进行，周而复始；通过以上方案，提醒驾驶人驾车时间已接近或达到4小时，已属于疲劳驾驶范畴，应当停车休息20分钟及以上，起到预防防范作用，减少交通事故的发生，提高驾驶人员生命安全的保障，并且树立自我安全意识。

基于上述一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶系统，本发明还提供一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法。

如图7所示，一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法，包括以下步骤，

s1，指纹传感器在车辆第一次上电时，采集驾驶员的第一指纹数据，并将第一指纹数据存储在硬盘中；

压敏传感器在车辆第一次上电时，采集驾驶座椅上的第一压力数据，并将第一压力数据存储在硬盘中；

红外发射器和红外接收器在车辆第一次上电时，检测发动机是否转动，并将检测信号传送给pc机处理器；

s2，计时器a在车辆第一次上电后且发动机转动的情况下，通过pc机处理器的控制，对发动机转动的时间进行计时；

s3，pc机处理器在计时器a记录的时间超过第一预设时间时，控制语音播报器进行语音播报，提醒驾驶员停车，且在语音播报后的第二预设时间内没有停车的情况下，控制车辆的点火装置断开；

s4，压敏传感器在语音播报后的第二预设时间内停车，或语音播报后的第二预设时间内没有停车且通过pc机处理器控制车辆的点火装置断开的情况下，采集驾驶座椅上的第二压力数据，并将第二压力数据存储在硬盘中；

s5，pc机处理器将所述硬盘中的第一压力数据和第二压力数据进行对比，判断驾驶座椅上是否有人；

s6，红外发射器和红外接收器在驾驶座椅上有人时，检测发动机是否转动，并将检测信号传送给所述pc机处理器；

s7，pc机处理器在停车，且驾驶座椅上有人，同时发动机转动的情况下，控制车辆的点火装置断开；

s8，计时器b在驾驶座椅上没有人，或驾驶座椅上有人且发动机没有转动的情况下，通过pc机处理器的控制，对发动机停止转动的时间进行计时；

s9，指纹传感器在车辆第二次上电时，采集驾驶员的第二指纹数据，并将第二指纹数据存储在硬盘中；

s10，pc机处理器将硬盘中的第一指纹数据和第二指纹数据进行对比，判断第一指纹和第二指纹是否属于同一驾驶员；

s11，当第一指纹和第二指纹属于同一驾驶员，且在计时器b记录的时间没有超过第三预设时间的情况下，pc机处理器在车辆第二次上电时禁止发动机启动；

当第一指纹和第二指纹不属于同一驾驶员，且在计时器b记录的时间没有超过第三预设时间的情况下，pc机处理器在车辆第二次上电时允许发动机启动；

在计时器b记录的时间超过第三预设时间，pc机处理器允许任一驾驶员在车辆第二次上电时启动发动机。

其中，采集第一指纹数据和第一压力数据是准备工作，准备工作的具体流程如图8所示。准备工作，建立第一指纹数据和第一压力数据。当驾驶人员进入车内，驾驶人就座，当把钥匙插入锁孔并转向acc档时，整车电源开启，此时各仪器装置通电，pc机处理器、指纹传感器及压敏传感器可正常开始工作，此时驾驶员触碰指纹传感器，指纹传感器记录第一指纹数据并保存至硬盘；此时，pc机断开控制计时器b的开关，只对压敏传感器记忆，因重量而使压敏传感器变化产生的电流值将被记录保存，为后面进一步工作做准备。此时整个系统的准备工作进行完成，并开始进行下一步。

图9为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法中计时器a工作流程图；启动发动机，计时器a开始计时。发动机在工作时，其叶片开始飞速转动，在叶片的两旁分别安置着红外线发射器和红外线接收器，而红外线发射器与接收器都连着后端的pc机处理器，同时pc机处理器连着计时器a。当叶片飞速转动时，叶片对红外线光束进行切割，红外线发射器和红外线接收器受到相应的感应后，会传向pc机处理器，pc机读取感应，进而控制计时器a开始工作。图10为本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法中判断驾驶员身份的具体流程图；pc机处理器将方向盘上的指纹传感器记录的第一指纹数据和第二指纹数据进行比对，同时将手刹上的指纹传感器记录的第一指纹数据和第二指纹数据进行比对，若两种比对的结果都不一样，则判断第一指纹和第二指纹不属于同一人，否则属于同一人。

在本发明一种具有时间采集功能的防疲劳驾驶方法中，当驾驶员进入车内时，通过方向盘和手刹按键上设置的指纹传感器，主要判断是否为同一人驾驶；当驾驶员按下手刹按键或触摸方向盘三处指纹装置时，指纹传感器开始工作，记录此时指纹并保存至硬盘；在汽车驾驶中，发动机叶片飞速转动而切割红外线，当作切割运动时，红外线发射器与接收器受感应而传至pc机处理器，pc机处理器进而控制计时器a开始计时(计时器a负责记录驾驶时间)；当超过第一预设时间(4小时)时，计时器a反传给pc机处理器，pc机处理器启动语音提示系统，进行语音提醒播报，在第二预设时间(三分钟)内若未停车，pc机处理器断开点火装置，强行停车确保人员安全；当汽车停止时，叶片停止转动，计时暂停，此时压敏传感器开始工作，计时器b开始工作(计时器b记录停车休息时间)，而此时停车未达第三预设时间(20分钟)时，若有某驾驶人想强行驾驶，pc机处理器会核实比对先后两位驾驶员指纹，若不是同一人，则允许打开点火装置进行驾驶，计时器b停止工作，计时器a重置零开始工作，若pc机处理器核实为同一人，则不被允许打开点火装置，直至停车满20分钟，当停车时间满20分钟时，一切从最开始进行，周而复始；通过以上方案，提醒驾驶人驾车时间已接近或达到4小时，已属于疲劳驾驶范畴，应当停车休息20分钟及以上，起到预防防范作用，减少交通事故的发生，提高驾驶人员生命安全的保障，并且树立自我安全意识。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。