一种基于驾驶员疲劳程度的预警方法

本发明涉及一种基于驾驶员疲劳程度的预警方法，属于交通工程主动安全驾驶领域。

背景技术：

1、随着社会经济水平的不断提高，人民对美好生活的需求也日渐提高，同时也伴随着汽车行业的快速发展，在汽车给人们带来了便利的同时，交通安全问题也日渐突出。驾驶员一旦处于疲劳驾驶状态，他的反应能力与操控能力都显著下降，随之发生交通事故的可能性急剧上升。对驾驶员疲劳程度进行检测并进行相应的预警能有效减少因驾驶员疲劳而导致的交通事故。

2、现有的驾驶员疲劳程度检测技术主要包括基于车辆行驶状态的驾驶员疲劳程度检测方法和基于驾驶员生理反应的驾驶员疲劳程度检测方法。其中，基于车辆行驶状态的驾驶员疲劳程度检测方法受到车辆的具体情况，道路的具体情况以及驾驶员的驾驶习惯经验和条件等限制测量的准确性并不高。另外，当前基于驾驶员生理反应的驾驶员疲劳程度检测方法虽然表征疲劳的特征直观明显，并可实现非接触测量，但其以预设的阈值直接判定驾驶员疲劳与否，对驾驶员个体生理状况的区别缺少考虑。

技术实现思路

1、本发明设计开发了一种基于驾驶员疲劳程度的预警方法，通过对采集驾驶员的行驶信息建立驾驶员的个人数据库，并通过计算驾驶员个人疲劳阈值对驾驶员的疲劳状态和疲劳等级进行判断，根据疲劳等级采取相应的预警模式，提高预测精度和驾驶员行驶的安全性。

2、本发明提供的技术方案为：

3、一种基于驾驶员疲劳程度的预警方法，包括：

4、步骤一、建立驾驶员的个人数据库，按照采样周期，对行驶中的驾驶员的行驶信息进行采集；

5、步骤二、根据采集到的行驶信息，计算各个行驶信息的疲劳评估量和综合疲劳评估量；

6、步骤三、根据得到的综合疲劳评估量fe，对驾驶员的疲劳等级进行划分：包括：

7、

8、式中，femin为综合疲劳评估量第一阈值，femid为综合疲劳评估量第二阈值，femax为综合疲劳评估量第三阈值；

9、当驾驶员疲劳等级处于无疲劳等级时，启动0级预警模式；

10、当驾驶员疲劳等级处于低疲劳等级时，启动ⅰ级预警模式；

11、当驾驶员疲劳等级处于中疲劳等级时，启动ⅱ级预警模式；

12、当驾驶员疲劳等级处于高疲劳等级时，启动ⅲ级预警模式。

13、优选的是，所述驾驶员的行驶信息包括：

14、心率、睡眠时间、点头次数、打哈欠次数、闭眼时长、车速、行驶时间。

15、优选的是，所述采样周期为驾驶员沿规划路径行驶的100次行程，睡眠时间为行程前24小时内的睡眠时间。

16、优选的是，

17、将100次行程中驾驶员心率rhj的平均值的80％和120％分别作为心率第一疲劳阈值rhmin和心率第二疲劳阈值rhmax，计算公式为：

18、

19、

20、式中，j为100次行程中的第j次行程，且j为整数，1≤j≤100；

21、将100次行程中驾驶员行车前24小时内的睡眠时间tsj平均值的80％和120％分别作为睡眠时间第一疲劳阈值tsmin和睡眠时间第二疲劳阈值tsmax，计算公式为：

22、

23、

24、通过车内摄像头采集每次行程中驾驶员点头次数nnj、打哈欠次数nyj和闭眼时长tcj，计算驾驶员的每次行程中驾驶员的点头频率fnj、打哈欠频率fyj和闭眼时长占比λcj，计算公式为：

25、

26、

27、

28、式中，tj为100次行程中的第j次行程的驾驶时间为；

29、将100次行程中驾驶员点头频率fnj的平均值的80％和120％分别作为点头频率第一疲劳阈值fnmin和点头频率第二疲劳阈值fnmax，计算公式为：

30、

31、

32、将100次行程中驾驶员闭眼时长占比λcj平均值的80％和120％分别作为闭眼时间占比第一疲劳阈值λcmin和闭眼时间占比第二疲劳阈值λcmax，计算公式为：

33、

34、

35、优选的是，所述各个行驶信息综合疲劳评估量包括：

36、设定fe1为驾驶员心率的疲劳评估量，计算公式为：

37、

38、式中，ε1为心率的疲劳评估量权重因子，无量纲量；

39、设定fe2为驾驶员睡眠时间的疲劳评估量，计算公式为：

40、

41、式中，ε2为睡眠时间的疲劳评估量权重因子，无量纲量；

42、设定fe3为驾驶员点头频率的疲劳评估量，计算公式为：

43、

44、式中，ε3为点头频率的疲劳评估量权重因子，无量纲量；

45、设定fe4为驾驶员打哈欠频率的疲劳评估量，计算公式为：

46、

47、式中，ε4为打哈欠频率的疲劳评估量权重因子，无量纲量；

48、设定fe5为驾驶员闭眼时长的疲劳评估量，计算公式为：

49、

50、式中，ε5为闭眼时长的疲劳评估量权重因子，无量纲量；

51、设定fe6为车速的疲劳评估量，计算公式为：

52、

53、式中，td为汽车在车速v低于10km/h的行驶时间，tg为车速v高于120km/h的行驶时间，ε5为闭眼时长的疲劳评估量权重因子，无量纲量；

54、设定fe7为驾驶时间的疲劳评估量，计算公式为：

55、

56、式中，t为行驶时间，tmin为行驶时间第一疲劳阈值，tmax为行驶时间第二疲劳阈值，ε7为驾驶时间的疲劳评估量权重因子，无量纲；所述行驶时间第一疲劳阈值tmin取值为2，单位为小时；所述行驶时间第二疲劳阈值tmax取值为4，单位为小时。

57、优选的是，所述疲劳评估量fe的计算公式为：

58、

59、有益效果：

60、本发明提供的基于驾驶员疲劳程度的预警方法，综合考虑驾驶员心率、睡眠时间、眼动、嘴动、头动、车速和行驶时间七类数据，考虑的因素更加全面；充分考虑了驾驶员个体差异，建立驾驶员的个人数据库，计算驾驶员个人疲劳阈值。

61、本发明能够根据多个系统的联合作用判断驾驶员的疲劳等级，并根据驾驶员的疲劳等级采取相应的预警模式，保证驾驶员的安全行驶。

技术特征：

1.一种基于驾驶员疲劳程度的预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于驾驶员疲劳程度的预警方法，其特征在于，所述驾驶员的行驶信息包括：

3.根据权利要求2所述的基于驾驶员疲劳程度的预警方法，其特征在于，所述采样周期为驾驶员沿规划路径行驶的100次行程，睡眠时间为行程前24小时内的睡眠时间。

4.根据权利要求3所述的基于驾驶员疲劳程度的预警方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的基于驾驶员疲劳程度的预警方法，其特征在于，所述各个行驶信息综合疲劳评估量包括：

6.根据权利要求5所述的基于驾驶员疲劳程度的预警方法，其特征在于，所述疲劳评估量fe的计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种基于驾驶员疲劳程度预警方法，包括：步骤一、建立驾驶员的个人数据库，按照采样周期，对行驶中的驾驶员的行驶信息进行采集；步骤二、根据采集到的行驶信息，计算各个行驶信息的疲劳评估量和综合疲劳评估量；步骤三、根据得到的综合疲劳评估量Fe，对驾驶员的疲劳等级进行划分。通过对采集驾驶员的行驶信息建立驾驶员的个人数据库，并通过计算驾驶员个人疲劳阈值对驾驶员的疲劳状态和疲劳等级进行判断，根据疲劳等级采取相应的预警模式，提高预测精度和驾驶员行驶的安全性。

技术研发人员：付尧,谢仁民,郑宏宇,雷雨龙,刘科,李兴忠
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14