专利名称：一种车辆注意力警示方法及所用警示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种警示方法及警示装置，特别是一种车辆注意力警示方法及所用警 示装置。
背景技术：
在我国经济实力不断增强的同时，用于旅客运输的各类型客车数量也不断增加。 由于司机的疲劳或酒后驾驶而表现出来的注意力下降，使得由此而引发的恶性交通事故有 不断增加的趋势。为了有效地降低此类人为恶性交通事故的发生，人们迫切希望能在方向 盘上安装一种可对司机注意力进行检测和警示的车辆注意力警示装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有对司机注意力进行检测和警示功能、且 安装于方向盘上的车辆注意力警示装置以及相应的警示方法。为了解决上述技术问题，本发明提供一种车辆注意力警示装置，包括内充液态或 气态介质的软质容器、压力传感器、控制组件、发光指示器、报警器和DC/DC电源转换器；控 制组件分别与压力传感器、发光指示器、报警器和DC/DC电源转换器相连，压力传感器与软 质容器相连。作为本发明的车辆注意力警示装置的改进控制组件包括分别与DC/DC电源转换 器相连的模数转换模块、定时模块、存储器、中央处理器和输入输出接口，中央处理器分别 与模数转换模块、定时模块、存储器和输入输出接口相连；压力传感器与模数转换模块相 连，发光指示器和报警器分别与输入输出接口相连。作为本发明的车辆注意力警示装置的进一步改进控制组件还包括与DC/DC电源 转换器相连的通讯接口，通讯接口与中央处理器相连。本发明还同时提供利用上述警示装置所进行的车辆注意力警示方法，在存储器内 预先保存有正常回应时间的最大极限值和注意力不集中的最多允许次数，中央处理器内预 先设置有点亮发光指示器的常规间隔时间、点亮发光指示器的短小间隔时间和接受司机 回应的极限时间；DC/DC电源转换器向控制组件通电后，中央处理器使内设的点亮发光指 示器的常规间隔时间被激活、使点亮发光指示器的短小间隔时间被冷冻；依次进行以下步 骤1)、中央处理器按照上述常规间隔时间通过输入输出接口发送点亮指令给发光指 示器，发光指示器被点亮；司机通过对方向盘握紧力的增加从而做出回应，压力传感器将感受到的软质容器 内压力变化信息通过模数转换模块传递给中央处理器；中央处理器利用定时模块计算得知 从发送点亮指令到收到司机的回应之间的时间差值；中央处理器将上述时间差值与存储器 内保存的正常回应时间的最大极限值进行对比；如果时间差值《正常回应时间的最大极限 值，则进入步骤2)；如果时间差值>正常回应时间的最大极限值，则进入步骤3)；
如果中央处理器在设定的接受司机回应的极限时间内没有收到压力传感器传递 的信号，则进入步骤3)；2)、判定司机的注意力符合要求，当设定的点亮发光指示器的常规间隔时间再次 到后，重复上述步骤1)；3)、判定司机的注意力不够集中；中央处理器首先在存储器内累加保存注意力不 集中的次数，然后将该累加后的注意力不集中次数与存储器内预先保存的注意力不集中的 最多允许次数进行对比；当累加后的注意力不集中次数<注意力不集中的最多允许次数 时，进入下述步骤4)；当累加后的注意力不集中次数>注意力不集中的最多允许次数时， 进入下述步骤6)；4)、中央处理器使点亮发光指示器的常规间隔时间被冷冻，使点亮发光指示器的 短小间隔时间被激活；中央处理器按照短小间隔时间通过输入输出接口发送点亮指令给发光指示器，发 光指示器被点亮；司机通过对方向盘握紧力的增加从而做出回应，压力传感器将感受到的软质容器 内压力变化信息通过模数转换模块传递给中央处理器；中央处理器利用定时模块计算得知 从发送点亮指令到收到司机的回应之间的时间差值；中央处理器将上述时间差值与存储器 内保存的正常回应时间的最大极限值进行对比；如果时间差值《正常回应时间的最大极限 值，则进入步骤5)；如果时间差值>正常回应时间的最大极限值，则进入步骤3)；5)、判定司机的注意力符合要求；则中央处理器一方面将存储器内保存的累加后 的注意力不集中次数作清零处理，另一方面使点亮发光指示器的常规间隔时间被激活、点 亮发光指示器的短小间隔时间被冷冻；那么当设定的点亮发光指示器的常规间隔时间再次 到后，就重复上述步骤1)；6)、中央处理器通过输入输出接口命令报警器报警。作为本发明的车辆注意力警示方法的改进步骤6)还包括中央处理器通过通讯 接口向车辆现有的控制装置发出报警信号，从而使控制装置进行相应的调节。作为本发明的车辆注意力警示方法的进一步改进通过将DC/DC电源转换器(6) 断电再通电的方式，使车辆注意力警示装置实现重启；重启状态下，存储器内保存的累加后的注意力不集中次数作自动清零处理；中央 处理器重新使点亮发光指示器的常规间隔时间被激活、点亮发光指示器的短小间隔时间被 冷冻；从而重新开始下一次的工作。作为本发明的车辆注意力警示方法的进一步改进步骤1)中的中央处理器在 设定的接受司机回应的极限时间内没有收到压力传感器传递的信号包括以下任意一种情 况情况①、司机对发光指示器闪亮没有作出反应；情况②、司机对发光指示器闪亮作出反应的时间超过接受司机回应的极限时间， 中央处理器作出视为未收到的处理。本发明的车辆注意力警示装置，软质容器内的液态介质例如可选用纯净水等，气 态介质例如可选用普通空气、氮气等。实际使用时，该软质容器可以部分裸露在方向盘的外 表面，也可以完全隐藏在方向盘里面，但是需要保证可以通过司机对方向盘握紧力的变化
5来改变该软质容器内的压力，从而使与软质容器连接的压力传感器可以感知软质容器内部 压力的变化。本发明的车辆注意力警示装置实际使用时安装于方向盘上，通过对司机反应时间 的检测来实时分析司机的注意力。当司机的注意力下降时，该车辆注意力警示装置会自动 调整注意力检测与警示的间隔时间，直至发出语音警示，避免司机在注意力低下的情况下 驾驶而对乘客和他人的安全造成危害。本发明还可以将信息传递给车辆的动力控制系统， 以便动力控制系统对车辆做出适当的调整与控制。本发明的特点之一是利用控制组件发出灯光指示到收到司机的回应这2者之间 的时间来对司机的注意力进行评价；特点之二是可以对灯光指示信号的时间间隔做出调 整；特点之三是在极端情况下启用报警器进行声音提示，避免司机的疲劳驾驶。另外，本发 明还可以利用通讯接口与车载的其它装置进行通讯，实现信息(如车辆行驶速度、制动、转 向柱状态及转向指示等)共享，以便使本发明的车辆注意力警示装置对司机的注意力做出 更加合理的分析与警示，并且向车辆驱动和制动等系统提供参考信息。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。图1是本发明的车辆注意力警示装置的连接关系示意图。
具体实施例方式图1给出了一种车辆注意力警示装置，包括软质容器1、压力传感器2、控制组件3、 发光指示器4、报警器5和DC/DC电源转换器6，软质容器1内填充液态或气态介质。控制组件3包括分别与DC/DC电源转换器6相连的模数转换模块31、定时模块32、 存储器33、中央处理器34、输入输出接口 35和通讯接口 36 ；DC/DC电源转换器6负责将车 载的24V电源转换成5V电源后，向模数转换模块31、定时模块32、存储器33、中央处理器 34、输入输出接口 35和通讯接口 36提供5V电源；为了使图面清晰，上述连接关系在图1中 作了省略处理。中央处理器34分别与模数转换模块31、定时模块32、存储器33、输入输出接口 35 和通讯接口 36相连；压力传感器2的一端与软质容器1相连、另一端与模数转换模块31相 连；输入输出接口 35分别与发光指示器4和报警器5相连。各部件的功能具体如下软质容器1——实际使用时，嵌入于方向盘内部的软质容器1内部装填液态或气 态的介质，该软质容器1可以部分裸露在方向盘的外表面，也可以完全隐藏在方向盘里面， 但是需要保证可以通过司机对方向盘握紧力的变化来改变该软质容器1内的压力；以便与 其连接的压力传感器2可以感知软质容器1内部压力的变化。压力传感器2——用来检测嵌入在方向盘内的软质容器1内介质的压力，压力传 感器2将检测到的信号传递给控制组件3。控制组件3——实现压力传感器2信号的检测与分析，计算从发出指示信号到收 到司机的回应两事件之间的时间差，由此做出司机注意力的分析判断。还可通过通讯接口 36实现与车辆其他控制设备之间的信息传递。
发光指示器4——该发光指示器4安装在方向盘的正面，在车辆行驶过程中，用于 向司机显示该车辆注意力警示装置的提示信号(闪亮，若干秒后自动关闭)。当司机感知 到该提示信号后，可以通过握紧方向盘一次(从而改变软质容器1内的压力)来进行回应。 由于发光指示器4安装在方向盘的正面，因此只要发光指示器4被点亮，司机能轻易的看见 发光指示器4被点亮的状态。报警器5——在控制组件3的控制下发出报警信号，提示驾驶员提高注意力。DC/DC电源转换器6——将车载24V电源转换成5V电源，从而向控制组件3提供 所需电源。上述车辆注意力警示装置实际工作时，存储器33内预先保存有正常回应时间的 最大极限值和注意力不集中的最多允许次数(一般可设定为2次)；中央处理器34内预先 设置有点亮发光指示器4的常规间隔时间、点亮发光指示器4的短小间隔时间、接受司机回 应的极限时间；短小间隔时间小于常规间隔时间(例如，常规间隔时间为10分钟，短小间隔 时间为2分钟)，接受司机回应的极限时间(例如为8秒钟)大于正常回应时间的最大极限 值(例如为4秒钟)。定时模块32作为本发明警示装置的时间基准，使得中央处理器34可以进行时间 管理与计量，即定时模块32按照设定的时间向中央处理器34发送一个定时中断，例如每隔 0. 5秒定时模块32向中央处理器34发送一个定时中断，那么中央处理器34就可以根据收 到的定时中断的个数来进行时间的管理与计量；该时间的管理与计量包括设定的间隔时 间到后，中央处理器34发出点亮发光指示器4的指示；或者中央处理器34根据从发出点亮 发光指示器4的指示开始到收到司机回应为止的这段时间内接收到的定时中断的个数来 进行时间的计算。间隔时间是指中央处理器34从本次向发光指示器4发送点亮指令到下一次向发 光指示器4发送点亮指令所间隔的时间。DC/DC电源转换器6负责向整个控制组件3供电；控制组件3首次得电后，中央处 理器34使内设的点亮发光指示器4的常规间隔时间被激活、点亮发光指示器4的短小间隔 时间被冷冻。具体步骤如下1)、中央处理器34按照常规间隔时间通过输入输出接口 35发送点亮指令给发光 指示器4，发光指示器4被点亮，司机发现发光指示器4闪亮后，应立即通过握紧方向盘至少 一次来对指示信号做出回应。由于司机对方向盘握紧力的增加，从而使软质容器1内的压力发生变化，压力传 感器2将感受到的压力变化传递至模数转换模块31，模数转换模块31负责实现压力信号的 数字转换，从而向中央处理器34提供与当前压力相对应的数字量，供中央处理器34进行分 析；中央处理器34收到模数转换模块31提供的数字量后从而获知司机对发光指示器4闪 光信号已作出回应，中央处理器34利用定时模块32通过计算就可以得知从发送点亮指令 到收到司机的回应之间的时间差值(根据这个时间段内接收到的定时中断的个数来进行 时间的计算)，该时间差值即代表司机的回应时间；中央处理器34将上述时间差值与存储 器33内保存的正常回应时间的最大极限值进行对比。如果时间差值《正常回应时间的最 大极限值，则进入步骤2)；如果时间差值>正常回应时间的最大极限值，则进入步骤3)。
如果中央处理器34在设定的接受司机回应的极限时间内没有收到压力传感器2 传递的信号，就进入步骤3)。上述中央处理器34在设定的接受司机回应的极限时间内没有收到压力传感器2 传递的信号具体为以下两种情况的任意一种情况①、司机对此次的发光指示器4闪亮，根本就没有作出反应(即没有产生握紧 方向盘的动作)；情况②、司机对此次的发光指示器4闪亮，作出反应的时间超过接受司机回应的 极限时间；中央处理器34作出视为未收到的处理。2)、由于时间差值彡正常回应时间的最大极限值，因此表明司机在正常时间内进 行了回应，即判定司机的注意力符合要求。那么当设定的点亮发光指示器4的常规间隔时 间再次到后，就重复上述步骤1)。3)、由于时间差值>正常回应时间的最大极限值、或者在设定的接受司机回应的 极限时间内没有收到压力传感器2传递的信号；因此表明司机没有在正常时间内进行回 应，即判定司机的注意力不够集中；中央处理器34首先在存储器33内累加保存注意力不集 中的次数(累加一次)，然后将该累加后的注意力不集中次数(以下简称累加次数)与存储 器33内预先保存的注意力不集中的最多允许次数进行对比。当累加次数<注意力不集中 的最多允许次数时，进入下述步骤4)；当累加次数 >注意力不集中的最多允许次数时，进 入下述步骤6)；4)、中央处理器34使点亮发光指示器4的常规间隔时间被冷冻、点亮发光指示器 4的短小间隔时间被激活。中央处理器34按照短小间隔时间通过输入输出接口 35发送点亮指令给发光指示 器4，发光指示器4被点亮，驾驶员发现发光指示器4闪亮后，应立即通过握紧方向盘至少一 次来对指示信号做出回应。由于司机对方向盘握紧力的增加，从而使软质容器1内的压力发生变化，压力传 感器2将感受到的压力变化传递至模数转换模块31，模数转换模块31负责实现压力信号的 数字转换，从而向中央处理器34提供与当前压力相对应的数字量，供中央处理器34进行分 析；中央处理器34收到模数转换模块31提供的数字量后从而获知司机对发光指示器4闪 光信号已作出回应，中央处理器34利用定时模块32通过计算就可以得知从发送点亮指令 到收到司机的回应之间的时间差值(根据这个时间段内接收到的定时中断的个数来进行 时间的计算)，该时间差值即代表司机的回应时间；中央处理器34将上述时间差值与存储 器33内保存的正常回应时间的最大极限值进行对比。如果时间差值《正常回应时间的最 大极限值，则进入步骤5)；如果时间差值>正常回应时间的最大极限值，则重复进行步骤 3)。5)、由于时间差值彡正常回应时间的最大极限值，因此表明司机在正常时间内进 行了回应，即判定司机的注意力符合要求。则中央处理器34 —方面将存储器33内保存的 累加后的注意力不集中次数作清零处理，另一方面使点亮发光指示器4的常规间隔时间被 激活、点亮发光指示器4的短小间隔时间被冷冻。那么当设定的点亮发光指示器4的常规 间隔时间再次到后，就重复上述步骤1)。6)、由于累加次数>注意力不集中的最多允许次数，因此中央处理器34通过输入输出接口 35命令报警器5发出报警声和报警灯光。中央处理器34还可以同时通过通讯接 口 36向车辆现有的控制装置发出“司机注意力非常不集中”的信号，从而使控制装置进行 相应的调节，例如启动自动刹车装置等。本发明的车辆注意力警示装置可通过将DC/DC电源转换器6断电再通电的方式， 使本发明的车辆注意力警示装置重新开始工作(即实现重启)；此时，存储器33内保存的 累加后的注意力不集中次数作自动清零处理；中央处理器34重新使点亮发光指示器4的常 规间隔时间被激活、点亮发光指示器4的短小间隔时间被冷冻。从而重新开始下一次的工 作。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明 不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直 接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
一种车辆注意力警示装置，其特征是包括内充液态或气态介质的软质容器(1)、压力传感器(2)、控制组件(3)、发光指示器(4)、报警器(5)和DC/DC电源转换器(6)；所述控制组件(3)分别与压力传感器(2)、发光指示器(4)、报警器(5)和DC/DC电源转换器(6)相连，压力传感器(2)与软质容器(1)相连。
2.根据权利要求1所述的车辆注意力警示装置，其特征是所述控制组件(3)包括分 别与DC/DC电源转换器(6)相连的模数转换模块(31)、定时模块(32)、存储器(33)、中央 处理器(34)和输入输出接口(35)，所述中央处理器(34)分别与模数转换模块(31)、定时 模块(32)、存储器(33)和输入输出接口(35)相连；所述压力传感器(2)与模数转换模块 (31)相连，发光指示器(4)和报警器(5)分别与输入输出接口(35)相连。
3.根据权利要求2所述的车辆注意力警示装置，其特征是所述控制组件(3)还包括 与DC/DC电源转换器(6)相连的通讯接口(36)，所述通讯接口(36)与中央处理器(34)相 连。
4.利用如权利要求1 3中任意一种警示装置所进行的车辆注意力警示方法，其特征 是在存储器(33)内预先保存有正常回应时间的最大极限值和注意力不集中的最多允许 次数；中央处理器(34)内预先设置有点亮发光指示器(4)的常规间隔时间、点亮发光指示 器⑷的短小间隔时间和接受司机回应的极限时间；DC/DC电源转换器(6)向控制组件(3) 通电后，中央处理器(34)使内设的点亮发光指示器(4)的常规间隔时间被激活、使点亮发 光指示器(4)的短小间隔时间被冷冻；依次进行以下步骤1)、中央处理器(34)按照上述常规间隔时间通过输入输出接口(35)发送点亮指令给 发光指示器(4)，发光指示器⑷被点亮；司机通过对方向盘握紧力的增加从而做出回应，压力传感器(2)将感受到的软质容器 (1)内压力变化信息通过模数转换模块(31)传递给中央处理器(34)；中央处理器(34)利 用定时模块(32)计算得知从发送点亮指令到收到司机的回应之间的时间差值；中央处理 器(34)将上述时间差值与存储器(33)内保存的正常回应时间的最大极限值进行对比；如 果时间差值<正常回应时间的最大极限值，则进入步骤2)；如果时间差值>正常回应时间 的最大极限值，则进入步骤3)；如果中央处理器(34)在设定的接受司机回应的极限时间内没有收到压力传感器(2) 传递的信号，则进入步骤3)；2)、判定司机的注意力符合要求，当设定的点亮发光指示器(4)的常规间隔时间再次 到后，重复上述步骤1)；3)、判定司机的注意力不够集中；中央处理器(34)首先在存储器(33)内累加保存注意 力不集中的次数，然后将该累加后的注意力不集中次数与存储器(33)内预先保存的注意 力不集中的最多允许次数进行对比；当累加后的注意力不集中次数<注意力不集中的最多 允许次数时，进入下述步骤4)；当累加后的注意力不集中次数>注意力不集中的最多允许 次数时，进入下述步骤6)；4)、中央处理器(34)使点亮发光指示器(4)的常规间隔时间被冷冻，使点亮发光指示 器(4)的短小间隔时间被激活；中央处理器(34)按照短小间隔时间通过输入输出接口(35)发送点亮指令给发光指示 器(4)，发光指示器⑷被点亮；司机通过对方向盘握紧力的增加从而做出回应，压力传感器(2)将感受到的软质容器 (1)内压力变化信息通过模数转换模块(31)传递给中央处理器(34)；中央处理器(34)利 用定时模块(32)计算得知从发送点亮指令到收到司机的回应之间的时间差值；中央处理 器(34)将上述时间差值与存储器(33)内保存的正常回应时间的最大极限值进行对比；如 果时间差值<正常回应时间的最大极限值，则进入步骤5)；如果时间差值>正常回应时间 的最大极限值，则进入步骤3)；5)、判定司机的注意力符合要求；则中央处理器(34)—方面将存储器(33)内保存的累 加后的注意力不集中次数作清零处理，另一方面使点亮发光指示器(4)的常规间隔时间被 激活、点亮发光指示器(4)的短小间隔时间被冷冻；那么当设定的点亮发光指示器(4)的常 规间隔时间再次到后，就重复上述步骤1)；6)、中央处理器(34)通过输入输出接口(35)命令报警器(5)报警。
5.根据权利要求4所述的车辆注意力警示方法，其特征是所述步骤6)还包括中央处 理器(34)通过通讯接口(36)向车辆现有的控制装置发出报警信号，从而使控制装置进行 相应的调节。
6.根据权利要求5所述的车辆注意力警示方法，其特征是通过将DC/DC电源转换器 (6)断电再通电的方式，使车辆注意力警示装置实现重启；存储器(33)内保存的累加后的注意力不集中次数作自动清零处理；中央处理器(34) 重新使点亮发光指示器(4)的常规间隔时间被激活、点亮发光指示器(4)的短小间隔时间 被冷冻；从而重新开始下一次的工作。
7.根据权利要求4、5或6所述的车辆注意力警示方法，其特征是所述步骤1)中的中 央处理器(34)在设定的接受司机回应的极限时间内没有收到压力传感器(2)传递的信号 包括以下任一情况情况①、司机对发光指示器(4)闪亮没有作出反应；情况②、司机对发光指示器(4)闪亮作出反应的时间超过接受司机回应的极限时间。
全文摘要
本发明公开了一种车辆注意力警示装置，包括内充液态或气态介质的软质容器(1)、压力传感器(2)、控制组件(3)、发光指示器(4)、报警器(5)和DC/DC电源转换器(6)；控制组件(3)分别与压力传感器(2)、发光指示器(4)、报警器(5)和DC/DC电源转换器(6)相连，压力传感器(2)与软质容器(1)相连。本发明还同时公开了一种利用上述警示装置所进行的车辆注意力警示方法。利用本发明能对司机注意力进行检测和警示，从而避免恶性交通事故的发生。
文档编号G08B21/06GK101901534SQ20101023522
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者项小东 申请人:项小东;浙江科技学院