专利名称：一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车驾驶安全领域，尤其涉及一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置。
背景技术：
疲劳驾驶是引发交通事故的重要因素，成为当今交通安全的重要隐患之一。驾驶人在疲劳时，其对周围环境的感知能力、形势判断能力和对车辆的操控能力都有不同程度的下降，因此很容易发生交通事故，大约每年有9000人死于疲劳驾驶。驾驶员在发生事故之前一般并不知道自己处于危险的疲劳驾驶状态而继续驾驶，驾驶疲劳不是一种病态，而是一种生理上的自我保护性反应，只要经适当休息，即可解除，体力和能力可得到完全的恢复。疲劳驾驶检测系统的重要作用之一就是提醒驾驶员正处危险的疲劳驾驶状态，并产生信号催促驾驶员立即休息。因此，研究开发驾驶疲劳预警装置，对改善我国交通安全状况意义重大。Yoshihiro Takei利用FFT对监测到的驾驶人的方向盘操作数据进行处理,研究结果在一定程度上揭示了驾驶人的方向盘操作与疲劳之间的关系。驾驶人的操作除了与疲劳状态有关外，还受到个人习惯、行驶速度、道路环境、操作技能的影响，因此提高基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置的推测精度，降低误判率，对于提高驾驶安全和降低事故频率有重大意义。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，该预警装置采用传感器技术和自动控制技术综合判断驾驶员的疲劳状态，控制精确度高、使用成本低，并且误判率低，适合规模化推广。
为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案:一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，其特征在于，包括置于方向盘下方的转角传感器，转角传感器通过比较器与单片机相连接，在单片机上还连接有预警器。本实用新型的其它特点是:所述的方向盘转角传感器的型号为SP1-315。所述的单片机型号为MC9S12DG128。所述的比较器芯片的型号为TMS320DM642。所述的预警器由发光二极管和蜂鸣器组成，其中，发光二极管的型号为SMD0805，蜂鸣器的型号为CY-12055。本实用新型的基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，结构简单，价格低廉，利用单片机控制，具有可靠性好、自动化程度高得特点，并且不需要对车身进行改装，可以直接安装在车身上，适合规模化推广应用。
图1为本实用新型安装示意图。图2为本实用新型所依据的驾驶员操作方向盘特性曲线图。以下结合具体实施方式
对本实用新型作进一步的解释。
具体实施方式
本实用新型的设计思路是，采用转角传感器检测方向盘转角，方向盘转角传感器置于方向盘下方，可以实时的检测方向盘转角，评价驾驶人的方向盘操作特性；采用比较器芯片将传感器的转角信号和比较信号进行比较得出标准波形；通过单片机利用程序对标准方波信号进行处理，判断驾驶员疲劳状态。根据清华大学汽车安全与节能国家重点实验室进行的国家“八六三”高技术项目实验数据，驾驶员的疲劳状态可以分为清醒、疲劳和非常疲劳三个疲劳等级，各级状态下驾驶员操作方向盘的特性不同，具体表现为方向盘的修正频度和修正幅度的差别，因此本实用新型采用驾驶员方向盘的修正频度和修正幅度作为评价指标，设置检测与判断策略。参照图1，本实施例给出一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置的硬件结构框图，包括置于方向盘下方的转角传感器，转角传感器通过比较器与单片机相连接，在单片机上还连接有预警器。转角传感器向单片机发送方向盘转角信号，由于单片机只能辨别方波信号，因此需要设计比较器芯片将方向盘转角传感器输出的曲线信号和比较信号进行比较得出标准波形。本实施例中 ，比较器选择TMS320DM642芯片，单片机采用MC9S12DG128单片机。MC9S12DG128单片机利用程序处理方波信号，得到驾驶员操作方向盘的修正频度与修正幅度的实时数据，进而判断驾驶员疲劳状态等级，并给出不同的预警提示。当驾驶员处于清醒状态等级时，无预警提示；当驾驶员处于疲劳状态等级时，发光二极管发出黄色警告，蜂鸣器发出中等强度蜂鸣声，提示驾驶员及时休息；当驾驶员处于非常疲劳状态等级时，发光二极管发出红色警告，蜂鸣器发出尖锐的蜂鸣声，提示驾驶员立即休息。参照图2，本实施例中转角传感器选择KMT32B角位移传感器，实时监测驾驶员的方向盘操作状态，方向盘转角传感器为多圈绝对角度输出方式，可以测量方向盘多圈旋转时的绝对角度。通过对方向盘转角的检测，通过数据处理可以得到驾驶员的方向盘操作特性，即方向盘修正频度与修正幅度。从图中可以看出当驾驶员处于清醒状态时，驾驶员较为频繁的修正方向盘，且修正幅度较小，左右变化频率快；当驾驶员进入疲劳状态时，驾驶员修正方向盘的频度降低，且呈规律性，修正幅度基本不变；当驾驶员进入非常疲劳的状态时，驾驶员修正方向盘的频度更低，修正幅度急剧增大。本实施例中，预警器使用两个发光二极管和蜂鸣器组成，发光二极管的型号为SMD0805,蜂鸣器的型号为CY-12055。当MC9S12DG128单片机判断驾驶员处于清醒状态时，无预警信号；iMC9S12DG128单片机判断驾驶员处于疲劳状态时，蜂鸣器发出中等强度蜂鸣声，同时一个发光二极管发出黄光提示驾驶员及时休息，防止疲劳；当控制单元判断驾驶员处于非常疲劳的状态时，蜂鸣器发出尖锐的蜂鸣声，同时一个发光二极管发出红光警告驾驶员立即休息，缓解疲劳。[0024]本实施例中使用单片机通过程序计算判断驾驶员是否处于疲劳状态，如果驾驶员处与疲劳状态，单片机发出预警信号，并发送到预警装置。本实用新型采用单片机作为控制器，因此其具有可靠性好、自动化程度高得特点，同时本实用新型成本低，结构简单，方便安装 。
权利要求1.一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，其特征在于，包括置于方向盘下方的转角传感器，转角传感器通过比较器与单片机相连接，所述的比较器选择TMS320DM642芯片，在单片机上还连接有预警器。
2.如权利要求1所述的基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，其特征在于，所述的转角传感器选择KMT32B角位移传感器。
3.如权利要求1所述的基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，其特征在于，所述的单片机采用MC9S12DG128单片机。
4.如权利要求1所述的基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，其特征在于，所述的预警器由两个发光二极管和蜂鸣器组成，其中，发光二极管的型号为SMD0805，蜂鸣器的型号为CY-1 2055。
专利摘要本实用新型公开了一种基于方向盘操作的驾驶疲劳状态预警装置，包括置于方向盘下方的转角传感器，转角传感器通过比较器与单片机相连接，在单片机上还连接有预警器。转角传感器检测方向盘转角，并将信号通过比较器芯片比较转换后送至单片机。单片机利用程序对转向角数据进行分析处理，得出驾驶员的方向盘操作特性，进而判断驾驶员疲劳状态。当控制单元判断驾驶员处于清醒状态时，无预警信号；当单片机判断驾驶员处于疲劳状态时，预警器发出蜂鸣声和光电闪烁，提示驾驶员及时休息，防止疲劳。结构简单，价格低廉，利用单片机控制，具有可靠性好、自动化程度高得特点，并且不需要对车身进行改装，可以直接安装在车身上，适合规模化推广应用。
文档编号B60K28/02GK203093752SQ201220616988
公开日2013年7月31日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者王鹏, 闫娟, 任帅, 周晓桐, 白新龙, 沈明辉 申请人:长安大学