一种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，该方法包括城市道路交通中驾驶员违法操作行为（超速行驶、酒后驾驶、疲劳驾驶）的实时感知，根据所选择传感器设备（霍尔传感器、酒精传感器、摄像头）所采集的信息，结合GPS和3G信息，根据隐马尔可夫模型的条件转移概率，提出对驾驶员违规行为进行融合并进行分类预警方法。为了验证所提出的算法的正确性，仿真实验采用三星公司Cortex-A8为核心研发板，主要集成3G通信模块、GPS定位模块、CCD模块、霍尔传感器和酒精传感器模块，嵌入式微处理器、存储器和显示模块等组成，采用GPS实现车辆全球定位，3G用于收发信息，嵌入式系统进行数据与处理，将驾驶员的违法行为实时显示在电子地图上。
【专利说明】—种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法。
【背景技术】
[0002]根据历年来机动车辆交通肇事分析，由于驾驶员违章操作，造成事故约占事故总数的80%。因此说，违章是肇事的先兆，一旦路上的违章行为减少了，事故发生率就会得到相应地下降。在实际交通事故中，超速行驶、酒后驾驶和疲劳驾驶这三种违规驾驶是引发交通事故的主要原因，而针对上述三种违规驾驶的行为，除了加强处罚力度并采取强制学习来消除交通事故隐患外，目前还没有一种预判的方式，以实现在交通事故发生前就采取有效措施。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，该方法通过计算机技术对车辆行驶中驾驶员违规行为进行协同感知与监控，并对发生的违规驾驶，实时联合交管部门，以及时对违规驾驶员的违规行为进行时实处罚，避免交通事故的发生。
[0004]实现本发明目的采用的技术方案是一种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，该方法包括以下步骤:
[0005]S100、检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，如检测的酒精浓度大于阈值，判断为酒后驾驶，则控制关闭汽车油路并禁止汽车点火启动，否则进入下一步；
[0006]S200、通过速度采集模块实时进行车速检测，如检测到超速行驶，判断为超速行驶，则通过LED提示超速，并通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理，如未检测到超速行驶，则进入下一步:
[0007]S300、对驾驶员进行疲劳状态进行检测，如检测到超速行驶，判断为疲劳驾驶，则通过LED提示疲劳驾驶，通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理，如未检测到超速行驶，则汽车进入正常行驶，完成本次检测。
[0008]在上述技术方案中，进入步骤S200后，每隔一段时间检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，如检测的酒精浓度大于阈值，则通过LED提示酒驾，并通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理。
[0009]在上述技术方案中，分别通过酒精传感器、霍尔传感器和摄像头采集酒后驾驶、超速行驶和疲劳驾驶判断所需的数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0012]本发明协同感知驾驶员违规行为的优化处理系统根据驾驶员的违法行为的类型来研制开发板。本实施例采用三星公司ARM Cortex-A8为核心自制开发板,构建感知城市道路中驾驶员的违法行为的环境，开发板主要集摄像头模块、霍尔传感器模块和酒精传感器模块、嵌入式微处理器模块、存储器和显示模块、3G通信模块、GPS定位模块等组成。超速行驶、酒后驾驶、疲劳驾驶三种违法行为分别由霍尔传感器、酒精传感器块和CCD摄像头分别完成数据的时实采集、GPS实现车辆全球定位，嵌入式微处理器用于数据处理与融合，3G通信模块用于信息的收发，将驾驶员的违法行为与车辆的位置时实地显示在电子地图上。
[0013]通过上述开发板实现协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，包括以下步骤:
[0014]S100、通过酒精检测模块检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，本实施例中，酒精检测模块包括作为控制芯片的8051单片机和酒精传感器，8051单片机控制酒精传感器定时(车辆启动时或设定固定时间)检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，8051单片机根据酒精传感器采集的酒精浓度数据判断是否为酒后驾驶，如检测的酒精浓度大于阈值，判断为酒后驾驶，则8051单片机控制关闭汽车油路并禁止汽车点火启动，否则进入下一步。
[0015]S200、通过速度检测模块实时进行车速检测，本实施例所用速度检测模块包括8051单片机和霍尔传感器两部分，其中8051单片机主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能，霍尔传感器完成车辆速度信号的采样。8051单片机判断霍尔传感器检测的车速信号，如检测到超速行驶，判断为超速行驶，则通过LED提示超速，并通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理。
[0016]进入本步骤S200后，每隔一段时间检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，如检测的酒精浓度大于阈值，则通过LED提示酒驾，并通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理。
[0017]如未检测到超速行驶，则进入下一步。
[0018]S300、对驾驶员进行疲劳状态进行检测，如检测到超速行驶，判断为疲劳驾驶，则通过LED提示疲劳驾驶，通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理，如未检测到超速行驶，则汽车进入正常行驶，完成本次检测。
[0019]驾驶员疲劳驾驶信息获取主要包括图像采集、图像预处理、人脸定位、人眼定位、眼睛特征参数值的提取、眼睛闭合状态分析等，C⑶摄像头与嵌入式微处理器相连，C⑶摄像头将采集的信息传输至嵌入式微处理器，嵌入式微处理器将采集的信息根据以下设定实现对驾驶员疲劳驾驶的判断。正常情况下，人的眨眼频率以及眨眼过程中眼睛闭合的时间都是在一定范围内的，而人在疲劳状态下，眨眼频率以及眼睛闭合的时间都会远远超出正常范围值，本发明中驾驶员的疲劳状态可以通过眼睛的闭合状态来判断，通过设定的阈值，就可判断出驾驶员是否处于疲劳状态。本实施例对于疲劳状态的判别是在预设定的帧数内统计眼睛的开合状态，当在预设定帧数内，如驾驶员的眼睛状态都是处于闭合的话，认为驾驶员有疲劳征兆，判断驾驶员疲劳驾驶；同时，还可以通过眼睛闭合时间的长短来确定疲劳程度，眼睛闭合时间越长，则认为疲劳程度越严重。
[0020]超速行驶、酒后驾驶、疲劳驾驶为道路交通中驾驶员主要违法行为，根据隐马尔可夫模型，本发明通过传感器采集的实时数据进行分类判断进行预警，提出多参数约束的预警机制。汽车开始启动前，对酒精浓度值进行检测，如检测值超过酒后驾驶标准阈值时，则采取相应的措施，警示或者强制自动关闭发动机；在汽车行驶过程中，根据隐马尔可夫模型概率转移进行驾驶员超速或者是疲劳判断则是根据不同的情况进行警告驾驶员。基于隐马尔可夫模型的人脸识别方法，采用奇异值分解抽取人脸图像特征作为观察序列，减少了数据的存储量和计算量，并提高了识别率。
[0021]本发明利用多传感器设备来协同感知城市道路交通中驾驶员超速行驶、酒后驾驶和疲劳驾驶的信息，使用嵌入式系统进行数据处理，GPS定位和3G通信网络结合，利用隐马尔可夫模型对驾驶员的违法行为进行时实预警。本发明基于多传感器数据融合技术构造智能交通控制系统相对于传统的基于单一车辆传感器信号控制系统而言，具有信息的完整性、统一性、多样性和容错性等优点。同时，多元异构网络的协同与融合在推动智慧城市发展方面所发挥的重要作用。车辆传感器网络可以提高车辆行驶的安全性和行驶过程的便利性，为智能交通系统做出巨大贡献。
【权利要求】
1.一种协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，其特征在于，包括: S100、检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，如检测的酒精浓度大于阈值，判断为酒后驾驶，则控制关闭汽车油路并禁止汽车点火启动，否则进入下一步； S200、通过速度采集模块实时进行车速检测，如检测到超速行驶，判断为超速行驶，则通过LED提示超速，并通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理，如未检测到超速行驶，则进入下一步: S300、对驾驶员进行疲劳状态进行检测，如检测到超速行驶，判断为疲劳驾驶，则通过LED提示疲劳驾驶，通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理，如未检测到超速行驶，则汽车进入正常行驶，完成本次检测。
2.根据权利要求1所述协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，其特征在于:进入步骤S200后，每隔一段时间检测车内驾驶员呼出气体的酒精浓度，如检测的酒精浓度大于阈值，则通过LED提示酒驾，并通过语音报警提醒驾驶员，同时控制关闭汽车油路及发动机，并控制打开汽车双闪灯，然后通过UART串口接收GPS定位信息，获取汽车所在经纬度及时间信息，读取系统中存储的车主及车辆信息，然后通过3G通信模块将该超速汽车的车辆信息发送至交警基站，交警收到信息后出警对超速车辆进行相应处理。
3.根据权利要求1所述协同感知驾驶员违规行为的优化处理方法，其特征在于:分别通过酒精传感器、霍尔传感器和摄像头采集酒后驾驶、超速行驶和疲劳驾驶判断所需的数据。
【文档编号】B60Q5/00GK103909826SQ201410161519
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】许毅, 袁超, 曹建辉, 朱亚光, 毛楚阳, 毛振华, 刘书进 申请人:武汉理工大学