专利名称：监控双手脱离方向盘驾车的智能装置与方法
技术领域：
本发明涉及的是一种汽车工程中的控制技术领域的装置与方法，具体是一种监控 双手脱离方向盘驾车的智能装置与方法。
背景技术：
驾驶汽车要求驾驶员双手应该握住方向盘，绝对不允许车辆行驶过程将双手脱离 方向盘。这是因为，车辆行驶过程驾驶员双手脱离方向盘，一旦遇到路面不平整，甚至出现 深坑或障碍物的时候，就非常有可能使车辆在震动之中冲出车道而发生与其它车辆相撞等 严重的交通事故。在当前无人驾驶汽车尚未进入实用时代之际，防止驾驶员双手脱离方向 盘驾驶的智能检控技术显然是车辆应该配置的一项重要功能。经对现有技术文献的检索发现，罗笑南、俞晏林的“一种汽车驾驶安全警示系 统”(中国专利申请号=200610034879. 7)公开了一种汽车驾驶安全警示系统，该系统包括 中心处理装置1、数据检测装置2、语音警示装置3和输出显示装置4。中心处理装置1，是一 个独立的计算机系统，包括独立的操作系统11、数据库12、数据处理软件13和数据接口 14， 对数据检测装置2传输过来的各种数据接收后进行处理判断，然后根据结果控制语音警示 装置3或输出显示装置4工作。该系统能够根据驾车者的各种驾驶操作、路面情况以及汽 车的运行等各种信息，对行车安全进行判断，在检测到汽车处于不安全行驶时，向驾车者发 出不同级别安全警告，提醒驾车者安全驾驶，防止了危险事故的发生。但是，上述公开的技术主要是“根据驾车者的各种驾驶操作、路面情况以及汽车的 运行等各种信息，对行车安全进行判断”，尚未具备驾车者双手脱离方向盘时的信号检测与 驾驶状态识别功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种监控双手脱离方向盘驾车的 智能装置与方法，本发明能够防止驾车者因双手脱离方向盘驾驶而造成的车辆跑偏，甚至 冲出车道与其它车辆相撞等交通事故的发生。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，包括电磁传感器、前置信号处 理器、数字信号处理器、车速操控机构、语音提示器、设置开关器。电磁传感器的输出接口 与前置信号处理器的输入接口连接，前置信号处理器的输出接口与数字信号处理器的模拟 信号输入接口连接，数字信号处理器的输出接口与车速操控机构、语音提示器的数字指令 输入接口并行连接；设置开关器的第一输出接口与数字信号处理器的开关信号输入接口连 接，设置开关器的第二输出接口与语音提示器的开关信号输入接口连接。所述电磁传感器，包括电感线圈、软磁铁氧体圆环、方向盘外壳、输出接口。电感 线圈由绕制在软磁铁氧体圆环上的三组线圈相互串联构成，即第一组线圈的尾端与第二组 线圈的首端相接、第二组线圈的尾端与第三组线圈的首端相接；电感线圈中的第一组线圈的首端和第三组线圈的尾端即为电感线圈的输出端口，并与输出接口的输入端口连接；绕 制电感线圈的软磁铁氧体圆环嵌入于方向盘外壳内，即方向盘外壳内含有一个绕制着电感 线圈的软磁铁氧体圆环内芯；方向盘外壳采用合成塑料或木质材料制作。所述前置信号处理器，包括前置信号输入接口、LC振荡模块、高频放大模块、限 幅模块、检波模块和前置信号输出接口。前置信号输入接口的输入端口与电磁传感器的输 出接口连接，前置信号输入接口的输出端口与LC振荡模块的输入端口连接，LC振荡模块的 输出端口与高频放大模块的输入端口连接，高频放大模块的输出端口与限幅模块的输入端 口连接，限幅模块的输出端口与检波模块的输入端口连接，检波模块的输出端口和前置信 号输出接口的输入端口连接。所述数字信号处理器，包括模拟信号输入接口、开关信号输入接口、模数转换模 块、运算决策模块、数字信号输出接口。其中模拟信号输入接口的输入端与前置信号输出 接口连接，模拟信号输入接口的输出端与模数转换模块的输入端连接，模数转换模块的输 出端口与运算决策模块的数字信号输入端口连接；运算决策模块的输入端口与数字信号输 出接口的输入端口连接；开关信号输入接口的输出端与运算决策模块的开关信号输入端口 连接。所述车速操控机构，包括输入接口、第一数模转换器、功率放大器、电磁阀和电动 刹车推杆。其中，输入接口与第一数模转换器的输入端口连接，第一数模转换器的输出端口 与功率放大器的输入端口连接，功率放大器的输出端口同时与电磁阀线圈的两个端点及电 动刹车推杆线圈的两个端点相并接。所述的电磁阀线圈套在电磁铁芯的外面，电磁线圈受电时通过电磁铁芯产生磁力 对阀门产生磁性吸力，随着加在电磁线圈两端点电压信号的大小变化，电磁铁芯的磁性吸 力同时产生相应的变化，电磁铁芯的磁性吸力作用于阀门、拉动阀门以改变阀门的开度，阻 力弹簧是一种拉伸弹簧，阀门在电磁铁芯磁性吸力拉动的同时，阻力弹簧也同时受到拉伸， 因此产生一个与电磁铁芯磁性吸力相反的弹性力，当电磁铁芯磁性吸力和阻力弹簧弹力达 到平衡时，阀门就被停止拉动，即阀门开度与加在电磁线圈两端点电压相对应。所述电动刹车推杆，包括电刹车线圈与电磁推杆，电刹车线圈套装在电磁推杆的 一端，电磁推杆的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接，当电刹车线圈受电时，电刹车线圈所产 生的电磁场对套装在电刹车线圈内的推杆产生轴向机械推力，该轴向机械推力作用在脚踏 刹车杆杠机构的电动推杆作力点上，通过杆杠机构起到与脚踏刹车同样的效果使车辆自动 刹车。所述车速操控机构的工作原理是车辆正常行驶中，电磁阀处于全开状态，即开度 为100% ；当本发明装置识别出当前驾驶员双手脱离方向盘驾车时，信号处理器向车速操控 机构输出控制指令，电磁阀线圈在输入电压信号的作用下，电磁铁产生相应磁力拉动阀门 减小其原有开度，因此减小了燃料的流量，迫使车辆减速；同时，电动刹车推杆线圈也在该 输入电压信号的作用下，对推杆产生轴向推力通过杆杠机构的力矩传递带动脚刹车迫使车 辆逐渐减速并最终停止下来。所述语音提示器，包括数字指令输入接口、开关信号输入接口、译码器、数字语 音模块、第二数模转换器、功率放大模块、扬声器；其中数字指令输入接口的输出端与译 码器的数字信号输入端口连接，开关信号输入接口的输出端与译码器的开关信号输入端口连接，译码器的输出端口与数字语音模块的输入端口连接，数字语音模块的输出端口与第 二数模转换器的输入端口连接，第二数模转换器的输出端口与功率放大模块的输入端口连 接，功率放大模块的输出端口与扬声器的输入端口连接。当语音提示器的开关信号输入接 口从设置开关器的第二输出接口接收到“系统学习”状态开关信号后，链接译码器并经其解 释，链接数字语音模块中的“学习提示”语音单元，将链接后的语音单元序列依次输至第二 数模转换器转换为“学习提示”语音模拟信号，再将“学习提示”语音模拟信号输至功率放 大模块经功率放大后驱动扬声器发出“学习提示”，同时中断语音提示器的数字指令输入接 口与信号处理器输出接口的链接，使信号处理器处于“系统学习”工作状态并将学习结果特 征数据存放于内存储单元中；当语音提示器的开关信号输入接口从设置开关器的第二输出 接口接收到“在线监控”状态开关信号后，中断设置开关器第二输出接口与语音提示器开关 信号输入接口的信号链接，同时开通语音提示器数字指令输入接口与信号处理器输出接口 的信号链接，在接收到控制指令后，经过译码器的解释，链接数字语音模块中的相关语音单 元，将链接后的语音单元序列依次输至第二数模转换器转换为语音模拟信号，再将语音模 拟信号输至功率放大模块经功率放大后驱动扬声器发出相应的语音警示。所述设置开关器，内设系统学习和在线监控两种状态当设置开关器置于“系统学习”状态时，设置开关器的“系统学习”状态开关信号经 第二输出接口输出并被译码器解释后，数字语音模块中的“学习提示”语音单元被链接，并 将链接后的语音单元序列依次输至第二数模转换器转换为“学习提示”语音模拟信号，再将 “学习提示”语音模拟信号输至功率放大模块经功率放大后驱动扬声器发出“学习提示”；此 时，数字信号处理器处于学习工作状态，将学习运算结果的特征数据存放于数字信号处理 器，数字信号处理器不向车速操控机构输出接口输出控制指令；当设置开关器置于“在线监控”状态时，设置开关器中断其第二输出接口与语音提 示器开关信号输入接口的链接，同时开通其第一输出接口与数字信号处理器开关量信号输 入接口的信号链接，并恢复语音提示器数字指令输入接口与信号处理器输出接口的信号链 接。本发明事先通过系统学习后，当双手没有握住方向盘时，系统处于谐振工作状态， 即前置信号处理器中的振荡回路处于谐振状态，此时的高频振荡信号经高频放大后达到限 幅器的最高电平值，数字信号处理器在接收到限幅器最高电平值的情况下，启动运算决策 程序，并向车速操控机构和语音提示器输出控制指令；在控制指令的作用下，迫使车速操控 机构动作，对车辆进行减速以致刹车，同时语音提示器向驾车者发出警示“请握住驾驶方 向盘，谨慎驾驶！ ”。当双手或单手握住方向盘时，电磁感应器都会因为人体手掌的静电效 应使得其电感线圈感应系数发生变化，导致系统处于非谐振工作状态，前置信号处理器输 出低电平，因此数字信号处理器不会向车速操控机构和语音提示器输出控制指令，自然不 会对当前正常驾驶作出任何干预。本发明还涉及监控双手脱离方向盘驾车的智能方法，包括以下步骤步骤一、系统学习，又称初始化；考虑车辆环境干扰因素，在车辆正式运行之前，对 本发明装置系统必须先进行初始化，即系统“学习”。所述系统学习，具体分步骤如下(1)双手脱离方向盘时的信号采集与处理；
语音提示器自动提示“请将双手脱离方向盘，系统需要学习！ ”，要求驾驶员将双 手脱离方向盘。延时一个短暂时刻t后，每间隔At，信号处理器通过电磁传感器和前置信号处理 器采集一次信号；每次采集到的模拟电压信号，经模数转换后存放于第一数组单元；采集M 次，在MX Δ t内完成数据采集，形成第一类采样电压向量V(1)，即V(1)=[<)巧⑴…W)](公式一)(2)左手握住方向盘时的信号采集与处理；语音提示器自动提示“请将左手握住方向盘”，延时一个短暂时刻t后，每间隔 At，信号处理器通过电磁传感器和前置信号处理器采集一次信号；每次采集到的模拟电压 信号，经模数转换后存放于第二数组单元；采集M次，在MX △ t内完成数据采集，形成第二 类采样电压向量V(2)，即V(2)=[y,(2) y2(2) ...(公式二)(3)右手握住方向盘时的信号采集与处理；语音提示器自动提示“请将右手握住方向盘”，延时一个短暂时刻t后，每间隔 At，信号处理器通过电磁传感器和前置信号处理器采集一次信号；每次采集到的模拟电压 信号，经模数转换后存放于第三数组单元；采集M次，在MX △ t内完成数据采集，形成第三 类采样电压向量V(3)，即乂⑶=^/3) yf) ... V^](公式三)(4)求取第一类采样电压向量V(1)元素的数学均值庐^
_ι M炉D=^7XW1)(公式四)(5)求取第二、三类采样电压向量V(1)与V(2)元素的数学均值
M /、-(2+3) = ^yi Vi )(公式五)
~ 2M(6)确定判定阈值δ^Π δ2= max|/(1)(公式六)S2 = max [max - V(2+3) |, max |乂(3) _ (2+3) |](公式七)其中i = 1，2，· · ·，Μ。步骤二、在线监控，系统将接收到的某一时刻τ的模拟电压信号转换为数字电压 信号ντ，对数字电压信号ντ进行判别，确定对当前驾驶操作是否进行干预；车辆行驶过程， 一旦出现驾驶员双手脱离方向盘，系统立即向驾驶员发出语音警示，同时对车辆进行减速 或刹车。所述在线监控，具体分步骤如下(1)实时信号采集与预处理；在线实时采集来自电磁传感器的信号，通过前置信号处理器的预处理抵达数字信号处理器；数字信号处理器对接收到的某一时刻τ的模拟电压信号转换为数字电压信号 V”(2)对数字电压信号V τ进行判别；当庐彳〉^时，说明驾驶员正常驾驶，即双手握住方向盘进行驾驶操纵，这是
因为此时的振荡回路远离谐振点，使得ντ的数值较小，即偏离炉1)较远所致，因此该系统不 会对驾驶操作进行干预；当-v(1)| <《且-y(2+3)|> ^2 ,说明驾驶员单手握方向盘，装置系统会对驾驶员 提示“请用双手握住方向盘！ ”，但不会对车速进行控制；当-v(1)| < 4且-y(2+3)|< ^2 ,则说明驾驶员双手已经脱离握方向盘，装置系统
立即通过语音提示器发出警示“请用双手握住方向盘，谨慎驾驶！ ”；同时通过车速操控机 构在数字信号处理器控制指令的作用下对车辆进行减速或刹车。
图1为本发明装置系统结构示意图；图2为本发明电磁传感器基本结构示意图；图3为本发明前置信号处理器电气原理图；图4为本发明数字信号处理器原理框图；图5为本发明车速操控机构结构原理图；图6为本发明语音提示器原理框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。实施例如图1所示，本实施例涉及监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，包括电磁传感 器1、前置信号处理器2、数字信号处理器3、车速操控机构4、语音提示器5、开关设置器6。 电磁传感器1的输出接口与前置信号处理器2的输入接口连接，前置信号处理器2的输出 接口与数字信号处理器3的模拟信号输入接口连接，数字信号处理器3的输出接口与车速 操控机构4、语音提示器5的数字指令输入接口并行连接；设置开关器6的第一输出接口与 数字信号处理器3的开关信号输入接口连接，设置开关器6的第二输出接口与语音提示器 5的开关信号输入接口连接。如图2所示，所述电磁传感器1，包括电感线圈11、软磁铁氧体圆环12、方向盘外 壳13、输出接口 14。电感线圈11由绕制在软磁铁氧体圆环12上的三组线圈相互串联构成， 即第一组线圈的尾端与第二组线圈的首端相接、第二组线圈的尾端与第三组线圈的首端相 接；电感线圈11中的第一组线圈的首端和第三组线圈的尾端即为电感线圈的输出端口，并 与输出接口 14的输入端口连接；绕制电感线圈11的软磁铁氧体圆环12嵌入于方向盘外壳 13内，即方向盘外壳13内含有一个绕制着电感线圈11的软磁铁氧体圆环12内芯；方向盘外壳13采用合成塑料或木质材料制作。如图3所示，所述前置信号处理器2，包括前置信号输入接口、LC振荡模块、高频 放大模块、限幅模块、检波模块和前置信号输出接口。前置信号输入接口的输入端口与电磁 传感器1的输出接口连接，前置信号输入接口的输出端口与LC振荡模块的输入端口连接， LC振荡模块的输出端口与高频放大模块的输入端口连接，高频放大模块的输出端口与限幅 模块的输入端口连接，限幅模块的输出端口与检波模块的输入端口连接，检波模块的输出 端口和前置信号输出接口的输入端口连接。其中，电感线圈11既是电磁传感器1的组件， 也是前置信号处理器2中LC振荡模块的电感器J1与LC回路构成振荡电路的同时承担高 频信号放大，Rf、Cf为震荡回路的正反馈阻容耦合器，通过对Rf的微调，能够确保震荡回路 工作稳定；T2通过正确的静态工作点设置能够确保对高频信号的限幅作用；检波模块由检 波二极管承担。如图4所示，所述信号处理器3，包括模拟信号输入接口 31、开关信号输入接口 32、模数转换模块33、运算决策模块34、数字信号输出接口 35。其中模拟信号输入接口 31 的输入端与前置信号输出接口连接，模拟信号输入接口 31的输出端与模数转换模块33的 输入端连接，模数转换模块33的输出端口与运算决策模块34的数字信号输入端口连接；运 算决策模块34的输入端口与数字信号输出接口 35的输入端口连接；开关信号输入接口 32 的输出端与运算决策模块35的开关信号输入端口连接。如图5所示，车速操控机构4，包括输入接口 41、第一数模转换器42、功率放大器 43、电磁阀44和电动刹车推杆45。其中，输入接口 41的输入端口与数字信号处理器3的输 出接口连接，输入接口 41的输出端口与数模转换器42的输入端口连接，数模转换器42的 输出端口与功率放大器43的输入端口连接，功率放大器43的输出端口同时与电磁阀44线 圈的两个端点及电动刹车推杆45线圈的两个端点相并接；所述电磁阀44由电磁线圈46、 电磁铁芯47、阀门48、阻力弹簧49和阀体40五个部分组成，电磁线圈46套在电磁铁芯47 的外面，电磁线圈46受电时通过电磁铁芯47产生磁力对阀门48产生磁性吸力，随着加在 电磁线圈46两端点电压的大小变化，电磁铁芯47的磁性吸力同时产生相应的变化，电磁铁 芯47的磁性吸力作用于阀门48、拉动阀门48以改变阀门48的开度，阻力弹簧49是一种拉 伸弹簧，阀门48在电磁铁芯47磁性吸力拉动的同时，阻力弹簧49也同时受到拉伸，因此产 生一个与电磁铁芯47磁性吸力相反的弹性力，当电磁铁芯47磁性吸力和阻力弹簧49弹力 达到平衡时，阀门48就被停止拉动，即停止在与加在电磁线圈46两端点电压相对应的一个 阀门48开度；所述电动刹车推杆45，包括电刹车线圈与电磁推杆，电刹车线圈套装在电磁 推杆的一端，电磁推杆的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接，当电刹车线圈受电时，电刹车线 圈所产生的电磁场对套装在电刹车线圈内的推杆产生轴向机械推力，该轴向机械推力作用 在脚踏刹车杆杠机构的电动推杆的作力点上，通过杆杠机构起到与脚踏刹车同样的效果使 车辆自动刹车。如图6所示，语音提示器5，包括数字指令输入接口 51、开关信号输入接口 57、译 码器52、数字语音模块53、第二数模转换器54、功率放大模块55、扬声器56 ；其中数字指 令输入接口 51的输出端与译码器52的数字信号输入端口连接，开关信号输入接口 57的输 出端与译码器52的开关信号输入端口连接，译码器52的输出端口与数字语音模块53的输 入端口连接，数字语音模块53的输出端口与第二数模转换器54的输入端口连接，第二数模转换器54的输出端口与功率放大模块55的输入端口连接，功率放大模块55的输出端口与 扬声器56的输入端口连接。当语音提示器5的开关信号输入接口 57从设置开关器6的第 二输出接口接收到“系统学习”状态开关信号后，链接译码器52并经其解释，链接数字语音 模块53中的“学习提示”语音单元，将链接后的语音单元序列依次输至第二数模转换器54 转换为“学习提示”语音模拟信号，再将“学习提示”语音模拟信号输至功率放大模块55经 功率放大后驱动扬声器56发出“学习提示”，同时中断语音提示器的数字指令输入接口 51 与数字信号处理器3输出接口的信号链接，使数字信号处理器3处于“系统学习”工作状态 并将学习结果特征数据存放于内存储单元中；当语音提示器5的开关信号输入接口 57从设 置开关器6的第二输出接口接收到“在线监控”状态开关信号后，中断设置开关器6第二输 出接口与语音提示器5开关信号输入接口 57的信号链接，同时开通语音提示器5数字指令 输入接口 51与数字信号处理器3输出接口的信号链接，在接收到控制指令后，经过译码器 52的解释，链接数字语音模块53中的相关语音单元，将链接后的语音单元序列依次输至第 二数模转换器54转换为语音模拟信号，再将语音模拟信号输至功率放大模块55经功率放 大后驱动扬声器56发出相应的语音警示。本实施例事先通过系统学习后，当双手没有握住方向盘时，系统处于谐振工作状 态，即前置信号处理器2中的振荡回路处于谐振状态，此时的高频振荡信号经高频放大后 达到限幅器的最高电平值，数字信号处理器3在接收到限幅器最高电平值的情况下，启动 运算决策程序，并向车速操控机构4和语音提示器5输出控制指令；在控制指令的作用下， 迫使车速操控机构4动作，对车辆进行减速以致刹车，同时语音提示器5向驾车者发出警 示“请握住驾驶方向盘”。当双手或单手握住方向盘时，电磁感应器1都会因为人体手掌的 静电效应使得其电感线圈感应系数发生变化，导致系统处于非谐振工作状态，前置信号处 理器2输出低电平，因此数字信号处理器3不会向车速操控机构4和语音提示器5输出控 制指令，自然不会对当前正常驾驶作出任何干预。本实施例还涉及监控双手脱离方向盘驾车的智能方法，包括以下步骤步骤一、系统学习，考虑车辆环境干扰因素，在车辆正式运行之前，先进行初始化， 具体分步骤如下(1)双手脱离方向盘时的信号采集与处理；语音提示器自动提示“请将双手脱离方向盘，系统需要学习！ ”，要求驾驶员将双 手脱离方向盘。取延时时刻t = 2s后，每间隔At = 10ms，数字信号处理器2通过电磁传感器1 和前置信号处理器2采集一次信号；每次采集到的模拟电压信号，经模数转换后存放于第 一数组单元；采集M= 10次，在MX At = IOOms内完成数据采集，形成第一类采样电压向
量V")=㈣)巧⑴…#]。(2)左手握住方向盘时的信号采集与处理；语音提示器自动提示“请将左手握住方向盘”，取延时时刻t = 2s后，每间隔At =10ms，数字信号处理器3通过电磁传感器1和前置信号处理器2采集一次信号；每次采集 到的模拟电压信号，经模数转换后存放于第二数组单元；采集M= 10次，在MX At = IOOms
内完成数据采集，形成第二类采样电压向量v(2)=[W2) V2(2)…vi2)]。
(3)右手握住方向盘时的信号采集与处理；语音提示器自动提示“请将右手握住方向盘”，延时时刻t = 2s后，每间隔At = 10ms，数字信号处理器通过电磁传感器1和前置信号处理器2采集一次信号；每次采集到的 模拟电压信号，经模数转换后存放于第三数组单元；采集采集M= 10次，在MX At = IOOms
内完成数据采集，形成第三类采样电压向量
权利要求
一种监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，其特征在于，包括电磁传感器、前置信号处理器、数字信号处理器、车速操控机构、语音提示器、设置开关器，电磁传感器的输出接口与前置信号处理器的输入接口连接，前置信号处理器的输出接口与数字信号处理器的模拟信号输入接口连接，数字信号处理器的输出接口与车速操控机构、语音提示器的数字指令输入接口并行连接；设置开关器的第一输出接口与数字信号处理器的开关信号输入接口连接，设置开关器的第二输出接口与语音提示器的开关信号输入接口连接。
2.根据权利要求1所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，其特征是，所述电磁 传感器，包括电感线圈、软磁铁氧体圆环、方向盘外壳、输出接口，绕制在软磁铁氧体圆环 上的三组线圈相互串联而成的电感线圈，即第一组线圈的尾端与第二组线圈的首端相接、 第二组线圈的尾端与第三组线圈的首端相接；电感线圈中的第一组线圈的首端和第三组线 圈的尾端即为电感线圈的输出端口，并与输出接口的输入端口连接；绕制电感线圈的软磁 铁氧体圆环嵌入于方向盘外壳内。
3.根据权利要求1所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，其特征在于，所述前 置信号处理器，包括前置信号输入接口、LC振荡模块、高频放大模块、限幅模块、检波模块 和前置信号输出接口，前置信号输入接口的输入端口与电磁传感器的输出接口连接，前置 信号输入接口的输出端口与LC振荡模块的输入端口连接，LC振荡模块的输出端口与高频 放大模块的输入端口连接，高频放大模块的输出端口与限幅模块的输入端口连接，限幅模 块的输出端口与检波模块的输入端口连接，检波模块的输出端口和前置信号输出接口的输 入端口连接。
4.根据权利要求1所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，其特征在于，所述数 字信号处理器，包括模拟信号输入接口、开关信号输入接口、模数转换模块、运算决策模 块、数字信号输出接口，其中模拟信号输入接口的输入端与前置信号输出接口连接，模拟 信号输入接口的输出端与模数转换模块的输入端连接，模数转换模块的输出端口与运算决 策模块的数字信号输入端口连接；运算决策模块的输入端口与数字信号输出接口的输入端 口连接；开关信号输入接口的输出端与运算决策模块的开关信号输入端口连接。
5.根据权利要求1所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，其特征在于，所述车 速操控机构，包括输入接口、第一数模转换器、功率放大器、电磁阀和电动刹车推杆，其中， 输入接口与第一数模转换器的输入端口连接，第一数模转换器的输出端口与功率放大器的 输入端口连接，功率放大器的输出端口同时与电磁阀线圈的两个端点及电动刹车推杆线圈 的两个端点相并接。
6.根据权利要求1所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置，其特征在于，所述设 置开关器，内设系统学习和在线监控两种状态当设置开关器置于“系统学习”状态时，设置开关器的“系统学习”状态开关信号经第二 输出接口输出并被译码器解释后，数字语音模块中的“学习提示”语音单元被链接，并将链 接后的语音单元序列依次输至第二数模转换器转换为“学习提示”语音模拟信号，再将“学 习提示”语音模拟信号输至功率放大模块经功率放大后驱动扬声器发出“学习提示”;此时， 数字信号处理器处于学习工作状态，将学习运算结果的特征数据存放于数字信号处理器， 数字信号处理器不向车速操控机构输出接口输出控制指令；当设置开关器置于“在线监控”状态时，设置开关器中断其第二输出接口与语音提示器开关信号输入接口的链接，同时开通其第一输出接口与数字信号处理器开关量信号输入接 口的信号链接，并恢复语音提示器数字指令输入接口与信号处理器输出接口的信号链接。
7.—种监控双手脱离方向盘驾车的智能方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、系统学习，又称初始化；考虑车辆环境干扰因素，在车辆正式运行之前，先进行 初始化，即系统“学习”；步骤二、在线监控，系统对接收到的某一时刻τ的模拟电压信号转换为数字电压信号 ντ，对数字电压信号V,进行判别；决定对驾驶操作是否进行干预；通过发出语音警示，同时 对车辆进行减速或刹车。
8.根据权利要求7所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能方法，其特征是，步骤一中 所述的系统学习，包括分步骤如下(1)双手脱离方向盘时的信号采集与处理，语音提示器自动提示，要求驾驶员将双手脱 离方向盘供系统学习延时一个短暂时刻t后，每间隔At，信号处理器通过电磁传感器和前置信号处理器采 集一次信号；每次采集到的模拟电压信号，经模数转换后存放于第一数组单元；采集M次，在MX At内完成数据采集，形成第一类采样电压向量Vw=R1) W1) ... V^]-,(2)左手握住方向盘时的信号采集与处理，语音提示器自动提示，要求驾驶员将左手握 住方向盘延时一个短暂时刻t后，每间隔At，信号处理器通过电磁传感器和前置信号处理器采 集一次信号；每次采集到的模拟电压信号，经模数转换后存放于第二数组单元；采集M次，在MX At内完成数据采集，形成第二类采样电压向量v(2)=[//2) y2(2) ... vS]]；(3)右手握住方向盘时的信号采集与处理，语音提示器自动提示，要求驾驶员将右手握 住方向盘延时一个短暂时刻t后，每间隔At，信号处理器通过电磁传感器和前置信号处理器采 集一次信号；每次采集到的模拟电压信号，经模数转换后存放于第三数组单元；采集M次，在MXΔt内完成数据采集，形成第三类采样电压向量v(3)=[v1(3) y2(3) ... vi3)]；_1 M(4)求取第一类采样电压向量V(1)元素的数学均值f1)=—Σν,{1)；M Ι=ιM ,、(5)求取第二、三类采样电压向量V(1)与V(2)元素的数学均值伊洲—台、'·‘' ！_ 2M ‘(6)确定判定阈值δ^Ρδ2，其中J'maxpD-t^l;S2 = max [max —(2) - V(2+3) |, max | 冗(3) - V(2+3) |] ; / = 1,2,..., M。
9.根据权利要求7所述的监控双手脱离方向盘驾车的智能方法，其特征是，步骤二中 所述的在线监控，包括分步骤如下(1)在线实时采集信号及其预处理，信号处理器将接收到的某一时刻τ的模拟电压信 号转换为数字电压信号V τ ；(2)对数字电压信号Vτ进行判别当Ικ-ΙΜ时，判定驾驶员正常驾驶；当jK-萨)| 4且’- 炉2+3)| >《，判定驾驶员单手握方向盘，发出提示，要求驾驶员请 用双手握住方向盘；当jK -y(1)|< 4且h -y(2+3)| < ^2，判定驾驶员双手已经脱离握方向盘，发出警示，要求驾驶员用双手握住方向盘，同时通过车速操控机构在数字信号处理器控制指令的作用下对 车辆进行减速或刹车。
全文摘要
一种汽车工程中的控制技术领域的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置与方法。装置为前置信号处理器的输出接口与数字信号处理器的模拟信号输入接口连接，数字信号处理器的输出接口与车速操控机构、语音提示器的数字指令输入接口并行连接；设置开关器与数字信号处理器连接，设置开关器与语音提示器连接。方法为对相应的监控双手脱离方向盘驾车的智能装置系统进行初始化；对接收到的某一时刻τ的模拟电压信号转换为数字电压信号Vτ，对数字电压信号Vτ进行判别；决定对驾驶操作是否进行干预语音警示、减速或刹车。本发明能够防止驾车者因双手脱离方向盘驾驶而造成的车辆跑偏、冲出车道、相撞等事故的发生。
文档编号G08B21/02GK101968916SQ201010501538
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月11日 优先权日2010年10月11日
发明者应俊豪, 张秀彬, 张筱, 王胜永, 马丽 申请人:上海交通大学