本发明涉及一种驾驶员行为检测系统，尤其是涉及一种驾驶员适驾检测及行为认定系统。
背景技术：
我国机动车数量激增，交通事故成为危害公众安全的重要因素。事故成因包括驾驶员驾驶资质不足、超速、酒驾、疲劳驾驶、盲驾等。
自2013年1月1日交规变严格以来，酒驾、闯红灯等交通违章行为已经大幅度减少，但是同时也有部分人以无意中违章为由，质疑扣分过严，虽然有些省市，如内蒙古(2013年3月1日起，内蒙古自治区已经开始将部分“主观恶意、故意”的交通违法行为计入公民个人诚信档案，并与个人信用、保险、职业准入等挂钩)，已参考刑法中主观故意的行为认定方法，来加强执法的合理性，但相关认定技术手段的缺乏，导致这方面进展非常缓慢。
交管部门近年来统计的数据表明，领驾证的增幅远比购车增幅大，很多人考了驾驶证之后根本就没有车开，因此，传统按“驾龄”的判定驾驶员资质的方法还是存在一定漏洞的。
交通法规定变严格以来，存在更多买卖驾照积分行为，目前还没有行之有效的监管措施。实际用车过程中，经常出现同一车辆，偶尔会有不同司机驾驶的情况(包括酒后代驾)，针对此类情况，对于何时由何司机驾驶汽车，并没有做系统的记录，若有交通事故或其他相关问题出现，不便于追责。
目前，我国市面上出售的传统行车记录仪仅仅能够提供视频信息记录功能，监管部门对于司机有无超速酒驾、行车多长时间、司机是否在驾驶一定时间后休息等尚无严格的检查，欧洲部分国家(如德国)客车行车记录仪对以上提到的部分信息有较为严格的检查，一旦某项指标不合格，则进行较为严格的处罚，这样的监管力度及措施非常有威慑力，使客车司机能自觉遵守交通规则，减少超速酒驾等现象，并按时休息。
《中华人民共和国修正法案(八)》中增设的“危险驾驶罪”将“醉驾”写入了刑法。研究表明，执法力度和处罚力度越大，司机合法行驶的概率越大，且制止酒驾等，处罚力度要优于执行力度。
疲劳驾驶客观检测方法有脑电图、眼电图、肌电图、呼吸气流、呼吸效果、动脉血液氧饱和时的温度和心电图等测量方法。尽管这些方法是比较准确的，但是由于一般是在驾驶前或驾驶后测量，是超前或滞后，而非实时的，驾驶室内有限的空间，使复杂的检测仪器安置变得十分困难。《道路交通安全法实施条例》第六十二条第七款规定疲劳驾驶指连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或休息时间少于20分钟，或每天驾车时间超过8小时，有必要针对现在的交通法规定的疲劳驾驶规范制定检测规则。
现有酒精检测、疲劳驾驶检测以及人脸识别等研究主要是从技术原理角度出发探索的某一单一问题的解决方案，但由于没有将驾驶员和驾驶行为有效的绑定起来，在事故追责时就会存在一定的盲区。本设计通过系统化的集成设计，利用基于非接触式IC卡的电子驾驶证确定司机身份，结合各类传感器和计时器检测记录其驾车情况，可以有效解决此类问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种对驾驶员行为进行主动认定、全面检测的驾驶员适驾检测及行为认定系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种驾驶员适驾检测及行为认定系统，包括：
数据处理模块，与汽车的点火单元和控制单元连接；
IC卡读写模块，与数据处理模块连接，对IC卡进行读写，所述的IC卡中存储驾驶员身份信息及驾驶记录信息；
酒精浓度检测模块，与数据处理模块连接；
报警模块，与数据处理模块连接；
时钟日历模块，存储时间和日历信息，与数据处理模块连接；
所述的IC卡读写模块读取IC卡内的驾驶员身份信息和驾驶记录信息并传输给数据处理模块用以进行登录，成功登录后，数据处理模块判断IC卡读写模块中是否存在24小时以内的酒精检测不通过记录，若是，则酒精浓度检测模块的酒精检测数据无效，不予起火，若否，则接收酒精浓度检测模块的酒精检测数据，并进行分析判定，若判定合格，则数据处理模块向点火单元发送使能信号，若判定不合格，则报警模块报警，并将酒精检测不通过的标识及时间计入IC卡读写模块中。
所述的系统还包括与数据处理模块连接的疲劳驾驶检测模块，所述的IC卡读写模块将驾驶员行车时间数据写入IC卡中，所述的疲劳驾驶检测模块根据驾驶员行车时间数据判断驾驶员是否疲劳驾驶，并对疲劳程度进行分级，若为中度疲劳，则报警模块报警，数据处理模块向控制单元发出限速信号，若为重度疲劳，则报警模块报警、数据处理模块向控制单元发出闪灯信号、IC卡读写模块将该疲劳驾驶记录写入IC卡，所述的驾驶员行车时间数据可通过时钟日历模块获取。
所述的驾驶员行车时间数据包括驾驶员前次行车时间与停车时间，若驾驶员连续驾驶不足4小时，或满4小时后停车休息且休息时间不少于20分钟，且每24小时内驾车时间累计时间未超过8小时，则为正常驾驶；若驾驶员连续驾驶4～6小时或满4小时后休息时间少于20分钟，或每24小时内驾车时间累计时间达到8～12小时，则为中度疲劳驾驶；若驾驶员连续驾驶超过6小时后，休息时间少于20分钟，或24小时内驾车时间累计时间超过12小时，则为重度疲劳驾驶。
所述的系统还包括与数据处理模块连接的视角关注检测模块，所述的视角关注检测模块通过车辆前挡风玻璃上的摄像头对驾驶员头部进行拍摄和图像识别，并根据人脸朝向识别算法，判断驾驶员关注对象、计算关注时间，所述的报警模块根据驾驶员关注对象和关注时间的异常程度进行不同程度的警示，当汽车车速低于设定车速时，不警示。
所述的系统还包括与数据处理模块和时钟日历模块连接的汽车黑匣子模块，所述的汽车黑匣子模块存储疲劳驾驶检测模块和视角关注检测模块的相关驾驶状态数据和时间日历数据。酒测不合格无需计入汽车黑匣子模块，只在IC卡中记录前次酒测不通过的结果及时间即可。
所述的系统还包括电源管理模块，所述的电源管理模块将车载12V直流电进行DC—DC转换，为其他模块供电。
所述的系统还包括与数据处理模块连接的车载信息上传装置，以及位于驾驶路段设定位置的身份核验终端，所述的车载信息上传装置检测到车辆驶入身份核验终端判定区域后，更新时钟日历模块中的信息，并将驾驶员信息和汽车信息加密发送给身份核验终端，所述的身份核验终端对驾驶员信息进行身份核验，并发出核验结果，以确认该驾驶员是否具有驾驶机动车或者进入高速公路的资格。
所述的数据处理模块设有数据采集接口，所述的数据采集接口供事故发生或车辆年检时采集存储于汽车黑匣子模块中的驾驶时间、驾驶员及当时的驾驶状态数据。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)可进行驾驶资质认定：本系统可以通过电子驾驶证来判断驾驶人员是否无证驾驶、所驾车辆是否符合准驾车型、且可以根据驾驶员的实际行车里程来更合理的核查驾驶员驾驶资质。
(2)可进行驾驶行为认定：系统能够进行酒测及实时的疲劳驾驶检测和视角关注情况检测，并能够将信息记录下来，既可以及时为驾驶员预警，又可以为执法部门提供数据参考，使其明确区分部分主观故意违章行为。
(3)可进行驾驶员身份核验：系统可将驾驶员信息以及所驾车辆信息上传至行车途经的高速公路入口及加油站等进行匹配验证，可依据驾驶人员的驾驶资质和驾驶情况来判定该人员是否可以驾驶机动车及是否可以上高速公路，并可协助刑侦人员追查车辆和案犯。且可以为一种更加多样化的交通违章处理方式提供可能，比如，可以根据前一年车辆扣分情况，设置高速公路限行。
附图说明
图1为本实施例系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，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
(1)总体结构描述
本发明主体是驾驶员适驾检测及行为认定系统，系统架构如图1所示，该系统主要由数据处理模块1、非接触式IC卡读写模块2、酒精浓度检测模块3、疲劳度检测模块4、视角关注检测模块5、电源管理模块6、汽车黑匣子模块7、报警模块8、车载信息上传装置9、时钟日历模块10、数据采集接口11以及身份核验终端12组成。数据处理模块1主要是嵌入式微处理器，包括对各检测模块的数据分析，对存入IC卡以及汽车黑匣子的数据进行特定的数据加密，对数据采集接口11的请求信息进行数据加密验证，以及通过CAN通信对车内原有系统的控制以及数据读取；非接触式IC卡读写模块2包括存储驾驶员和其行车信息的IC卡式驾驶证和该驾驶证的检测、读取、写入模块和放置装置；酒精浓度检测模块3包括酒精浓度检测传感器、检测装置和其数据读取电路；疲劳驾驶检测模块4主要是对驾驶员身份、行车时间和间隔时间进行读取和记录；视角关注检测模块5包括对驾驶员的头部方向的视频摄录和分析模块；电源管理模块6对车载12V直流电进行DC—DC转换，为其他所有模块供电。说明：①电源线为虚线，信号线为实线。②三个实体箭头表示系统和其他设备的信号交互。③各模块需求不同，如视角关注检测模块5需要12V或24V，数据处理模块1需要5V或更低的电压，只要电压不是12V，统一由电源管理模块6做转换即可。
汽车黑匣子模块7包括对驾驶员身份、疲劳驾驶检测、视角关注检测的加密后的EEPROM数据记录；报警模块8包括状态指示灯、警示灯和语音警示装置；车载信息上传装置9包括接收判定信号的接收装置，以及向对应装置发送加密的驾驶证和汽车牌照信息的无线收发模块；时钟日历模块10为其他各类模块提供即时时钟日历信息，自带备用电源并可以通过信息上传装置接收的时间同步信号进行对比更新。数据采集接口11为一种标准的串行通信接口，供交警部门在车辆年检或事故发生时读取汽车黑匣子中的数据。身份核验终端12为一种安装在高速公路入口和加油站点的终端模块，包括红外载波信号发射模块、无线通信接收模块和联网身份核验模块。
(2)对上述总体结构中的特点进一步限定
本系统单独安装于车辆中，并由数据处理模块1，通过CAN总线对车内原有系统进行控制，及相关数据读取。控制内容主要是通过酒精检测结果，控制发动机控制单元决定车辆可否起火，以及疲劳驾驶检测中，如判定为中度疲劳，控制发动机控制单元对车辆进行限速处理。相关数据是指行车里程的计算相关数据，用于IC卡中累计行车里程的计算。
非接触式IC卡读写模块2存储信息包括长期数据(只更新，不删除)：驾驶人员的驾驶证号、准驾车型、驾驶人的累计行车里程、近两年内驾照积分、近两年的严重违规记录次数(包括：重度疲劳驾驶以及重度视角关注检测异常)；临时数据：所驾车辆车牌号与起止时间(存储最近3天的，之前的内容自动清空)，前次酒测不通过记录及时间，严重违规记录(存储最新的30条，之前的内容自动清空)。所有存储的长期及临时数据需要经过加密处理。
疲劳驾驶检测模块主要是对驾驶员身份、行车时间和间隔时间进行读取和记录。经数据处理模块1分析，按照疲劳程度进行分级预警：若驾驶人连续驾驶机动车不足4小时，或满4小时已停车休息且休息时间不少于20分钟，且每24小时内驾车时间累计时间未超过8小时，属于正常驾驶；若驾驶人连续驾驶机动车超过4小时(不足6小时)未停车休息或休息时间少于20分钟，或每24小时内驾车时间累计时间超过8小时(不足12小时)，已属于中度疲劳驾驶，通过报警模块8进行声光示警，若继续行车，则将违规记录计入汽车黑匣子模块7，同时，经数据处理模块1，通过CAN总线传输限速信号，车速不得高于40公里/时；若驾驶人连续驾驶机动车超过6小时未停车休息或休息时间少于20分钟，或每24小时内驾车时间累计时间超过12小时，属于重度疲劳驾驶，记入IC卡长期数据，提醒驾驶员在30分钟内找到服务区或其他合法停车地点停车休息，同时，微处理器通过CAN总线控制启动车辆原系统中所有的警示灯，如双闪灯，以提醒周围司机注意该车辆。
视角关注模块通过车辆前挡风玻璃上的附加摄像头和内置系统对当前驾驶者头部视角进行图像识别，然后通过人脸朝向识别算法，判断驾驶者关注对象，结合其关注时间进行不同程度的警示。
车载信息上传装置9与安装在加油站、高速公路入口的身份核验终端12组成驾驶员身份核验系统，拟使车辆进入指定区域时，车载信息上传装置9可以识别出身份核验终端12投射出的带有同步时钟信号和终端标识的载波红外信号，更新时钟日历模块10中的数据，并将该识别标识与驾驶者信息(包括驾驶证和前一年驾照扣分信息)、所驾汽车牌照信息一起加密后通过短距无线通信装置发送到身份核验终端12，由该终端进行联网核验，确认该驾驶员是否具有驾驶机动车或者进入高速公路的资格。
(3)工作原理
本发明在行车过程前，主要通过非接触式IC卡读写模块2的卡槽式装置和内置检测电路容纳和判定IC卡式驾驶证放入情况，并通过内置读卡写卡模块，读取驾驶者信息，判断是否符合准驾车型，并在异常行为和停车熄火时写入行车行为，并通过报警模块8进行声光示警。在成功完成驾驶者信息登录后，驾驶者需要通过向酒精浓度检测模块3装置吹气以判定和认定驾驶者的主观行为，结果通过报警模块8分析和判定，如果判定合格，将会由数据处理模块1通过CAN总线向汽车点火单元发送允许信号，即允许汽车启动，否则不予启动，并通过报警模块8进行声光示警，前一次酒精检测不通过的标识及检测时间可以记录在IC卡中。更换驾驶员(即更换IC卡)或间隔24小时后，若酒精检测判定通过，则可以进行正常启动。
本发明在行车过程中，主要进行疲劳度检测和视角关注检测。前者主要通过疲劳度检测模块4对当前驾驶者行车时间进行记录，结果通过报警模块8结合从非接触式IC卡读写模块2读取到的前次行车时间和停车时刻进行判定，按照疲劳度判定结果进行不同程度的警示；后者主要通过视角关注检测模块5的摄像头和内置系统对当前驾驶者头部视角进行图像识别，结果通过报警模块8进行判定，按照驾驶者头部视角对驾驶者关注对象和关注时间异常程度进行不同程度的警示。
本发明的汽车黑匣子模块7可以储存所在车辆两年以内的行车信息，还支持通过车载信息上传装置9，在检测到加油站、高速公路入口的特定信号后，自动上传加密后的当前驾驶者信息、驾驶车辆信息和前一年驾照积分信息，可进一步核实驾驶者身份是否逃窜案犯，可为一种更加多样化的交通违章处理方式提供可能，比如：可根据前一年驾照积分，决定驾车者能否上高速公路，如前一年扣满8分，本年度前三个月禁止上高速公路，前一年扣满10分，本年度半年内禁止上高速公路，前一年扣满12分，本年度全年禁止上高速公路。
本发明的数据采集接口11供事故发生或车辆年检时采集存储于汽车黑匣子中的驾驶时间、驾驶人员(驾驶证号)及当时的驾驶状态数据(包括疲劳驾驶检测和视角关注检测有无异常的数据)，为执法部门提供参考。
本发明的电源管理模块6经车载12V直流电进行DC—DC转换，为其他所有模块供电。
(4)改进之处及其相应带来的有益效果
本发明可以解决以下三个问题：
1)可进行驾驶资质认定：本系统可以通过电子驾驶证来判断驾驶人员是否无证驾驶、所驾车辆是否符合准驾车型、且可以根据驾驶员的实际行车里程来更合理的核查驾驶员驾驶资质。
2)可进行驾驶行为认定：系统能够进行酒测及实时的疲劳驾驶检测和视角关注情况检测，并能够将信息记录下来，既可以及时的为驾驶员预警，又可以为执法部门提供数据参考，使其明确区分部分主观故意违章行为。
3)可进行驾驶员身份核验：系统可将驾驶员信息以及所驾车辆信息上传至行车途经的高速公路入口及加油站等进行匹配验证，可依据驾驶人员的驾驶资质和驾驶情况来判定该人员是否可以驾驶机动车及是否可以上高速公路，并可协助刑侦人员追查车辆和案犯。且可以为一种更加多样化的交通违章处理方式提供可能，比如，可以根据前一年车辆扣分情况，设置高速公路限行。