专利名称：汽车疲劳驾驶预警方法
技术领域：
本发明涉及汽车安全驾驶控制技术，尤其涉及汽车疲劳驾驶的预警方法。
背景技术：
当前特大交通伤亡事故中，由于疲劳驾驶造成的占了很大比例。疲劳不但会影响驾驶员的视觉及反应判断能力，而且会影响驾驶员的警觉性和对问题的处理能力，特别是因疲劳产生的短暂“微睡眠”期增多，是交通事故发生的重要诱因。驾驶疲劳是指驾驶员在长时间连续行车后，产生心理机能和生理机能的失调及驾驶机能的下降，会出现视线模糊、 动作呆板、精力不集中、反应迟钝、思考不周全等，如果仍勉强驾驶车辆，则会导致交通事故发生。目前公开的疲劳驾驶检测方法众多，按测量参数的不同可分为基于驾驶员本身的检测方法、汽车行驶状态检测方法以及综合方法三类。基于驾驶员本身的检测方法是监测驾驶员的脑电波、心电波、眼电波、心率等生理信号和眼睑活动、点头动作、闭眼、握力等的体态特征，汽车行驶状态检测方法是监测车辆的速度、方向变化、加速度等运动参数。例如， 中国专利申请号200610007961. 0、名称是“疲劳驾驶检测技术”通过检测驾驶员的常规坐姿判断驾驶员是否处在疲劳驾驶状态中；中国专利号2007100501 . 9、名称是“汽车疲劳驾驶报警方法”通过驾驶员的手对汽车方向盘的握力判断驾驶员是否处在疲劳驾驶状态中； 中国专利号2010101323492、名称是“基于红外眼态识别的疲劳驾驶预警系统”则根据驾驶员面部图像处理来提取驾驶员的疲劳特征。这些疲劳驾驶监测方法主要存在以下不足1、 均是以人的生理特征来判断汽车的行驶是否正常，而人的生理特征是很复杂的，难免会出现误判；2、均需要增加特殊的信号检测部件才能实现，这便增加了系统的复杂性，因而实用性欠佳，可靠性较差。
发明内容
本发明的目的是为解决现有汽车疲劳驾驶监测方法中根据驾驶员的体态、汽车行车状态等特征不能确定、可靠判定司机的疲劳状态，由此产生误报和漏报问题而提供一种根据驾驶员意识的清醒层度以及动作的协调性来测试驾驶员是否疲劳的汽车疲劳驾驶预警方法。本发明采用的技术方案是将单片机分别连接汽车速度表、汽车里程表、汽车音响系统、汽车灯光系统和汽车刹车踏板位置传感器；单片机根据汽车速度表和汽车里程表每0. 5公里记录一次汽车行驶速度，并根据最近的4次汽车行驶速度和行驶距离计算出汽车加速度a和汽车加速度变化值的绝对值I Aa| ；当汽车速度表检测到汽车行驶速度小于 40km/h，或由单片机中的计时器和汽车速度表检测到汽车在60秒时期内有两次速度下降时，则判断驾驶员没有疲劳驾驶，单片机解除减速报警状态或使系统复位；反之，则判断汽车的加速度是否异常，若汽车加速度变化值的绝对值I < lm/s2或汽车加速度a > 3m/ s2时，则加速度有异常，单片机输出信号使汽车音响系统声音提示驾驶员处于疲劳驾驶状态，驾驶员进行动作协调性测试；驾驶员进行动作协调性测试时，若单片机通过计时器和汽车速度表检测到驾驶员在30秒内完成连续三次抬油门或持续减速动作使汽车行驶速度下降了 15km/h，则判定完成动作协调性测试，解除减速报警状态或使系统复位；反之，由单片机控制汽车音响系统进行减速报警。本发明采用上述技术方案后的有益效果是1、采用的是驾驶员疲劳驾驶主动测试方法，当驾驶员疲劳时大脑反应迟钝，身体各部分动作不协调，不能在一定时期内完成特定的动作序列时，则系统判定驾驶员的意识清醒层度已处于疲劳状态而发出预警，能及早发现驾驶员疲劳状态，具有较高工作实时性和可靠性。2、本发明充分利用汽车内部的故有的控制系统中的各种状态，不需要增加其它硬器件，因而较容易实现。
图1是汽车疲劳驾驶预警系统结构图；图2是疲劳驾驶预警方法流程图；图中1.单片机；2.汽车速度表；3.汽车里程表；4.汽车音响系统；5.汽车灯光系统；6.汽车刹车踏板位置传感器。
具体实施例方式参见图1，本发明汽车疲劳驾驶预警方法由单片机1为主的系统来实现整个程序控制，单片机1是本发明的中央控制单元，整合进汽车的中央控制系统。将单片机1分别连接汽车速度表2、汽车里程表3、汽车音响系统4、汽车灯光系统5和汽车刹车踏板位置传感器6。单片机1的输入分别连接汽车速度表2、汽车里程表3和汽车刹车踏板位置传感器6， 汽车速度表2、汽车里程表3、汽车刹车踏板位置传感器6分别将汽车行驶速度、汽车行驶里程、驾驶员刹车动作这三个信号数值输入至单片机1，这三个信号均直接利用汽车原有的传感信号接入。单片机1的输出分别连接汽车原有的汽车音响系统4、汽车原有的汽车灯光系统5和汽车刹车踏板位置传感器6，当单片机1判定驾驶员处于疲劳驾驶状态时，由单片机1控制汽车音响系统4实现声音报警、控制汽车灯光系统5实现双跳灯指示且控制汽车刹车踏板位置传感器6刹车减速。参见图2，本发明根据汽车速度变化及油门动作情况判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，启动动作协调性测试程序，如果驾驶员不能通过动作协调性测试，则强制汽车减速行驶并报警，其具体步骤如下步骤100，汽车开始行驶，单片机1的程序启动，进入监控状态，同时，进入步骤 150，单片机1中的计时器清零。计时器清零后进入步骤200，在汽车运行期间，单片机1监控汽车速度表2和汽车里程表3，并根据汽车速度表2和汽车里程表3每0. 5公里记录一次汽车行驶速度，共保留最近的4次汽车行驶速度记录用于后续步骤300中汽车加速度的计算。步骤250 由单片机1判断当前汽车行驶速度的情况，如果当前汽车行驶速度小于 40km/h的低速，或由计时器和汽车速度表2检测到汽车在60秒时期内有两次速度下降现象，即在60秒时期内有两次抬油门动作，则判断驾驶员没有疲劳驾驶，转入步骤550，此时如果系统处于减速报警状态(减速报警状态是汽车原有的程序内部信号标识，该标识在系统起始时设置为正常值0，以后根据程序是否触发报警而将其值改为报警状态值1，或解除报警时由状态值1改为正常状态值0)，则转步骤600，解除减速报警状态后再转入步骤150， 计时器清零。否则，如果系统处于非减速报警状态，则直接转入步骤150，计时器清零，使系统复位。如果单片机1判断当前汽车行驶速度大于或等于40km/h，或计时器和汽车速度表 2检测到汽车在60秒时期内仅有一次或者没有速度下降现象，则进入步骤300，判断汽车的加速度是否异常。步骤300 根据步骤200记录的4次汽车行驶速度值和行驶的距离，单片机1计算出汽车的加速度a。当汽车加速度变化值的绝对值I Aa| < lm/s2时，或当汽车加速度a> 3m/s2时，单片机1判定加速度有异常。由于驾驶员在疲劳状态时，大脑反应迟钝，汽车油门长期处于相对稳定状态(即加速度变化值的绝对值I < lm/s2时)或猛踩油门加速 (汽车加速度a > 3m/S2时)，从而导致汽车加速度变化不大或汽车猛然加速，在这种行驶状态下，单片机1判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。在单片机1判定驾驶员处于疲劳驾驶状态后，单片机1输出信号给汽车音响系统4，使汽车音响系统4进行声音提示，提示驾驶员转入步骤350进行动作协调性测试。反之，当单片机1判定汽车加速度无异常时，返回步骤200 重新进行每0. 5公里记录一次汽车行驶速度，系统继续监测汽车行驶速度并根据实际情况决定是否继续测试。步骤350为动作协调性测试，在汽车音响系统4以声音提示驾驶员处于疲劳驾驶状态下，单片机1判断驾驶员在30秒内是否完成动作协调性测试，即单片机1通过计时器和汽车速度表2是否检测到在30秒内完成连续三次抬油门或持续减速动作导致汽车行驶速度的变化。其中，三次抬油门动作只要有抬油门动作即可，不一定是完全松开油门，这样可以不影响驾驶员在意识清醒状态下对汽车的加速要求，根据经验，三次抬油门或持续减速动作时可设定为汽车行驶速度下降了 15km/h。步骤450中，如果驾驶员在30秒内完成连续三次抬油门或持续减速的动作测试，则单片机1判断通过了动作协调性测试，转入步骤 550 ；步骤550中，如果汽车行驶速度小于40km/h，则驾驶员驾驶状态正常，此时如果系统处于减速报警状态，则转步骤600解除减速报警状态，否则直接转入步骤150，计时器清零，系统复位。如果驾驶员在30秒内没有完成连续三次轻抬油门或持续减速的动作测试，则单片机1判断没有通过动作协调性测试，转入步骤500，由单片机1控制汽车音响系统4进行减速报警，并通过汽车灯光系统5打开双跳灯，提醒邻近车辆注意，刹车减速通过单片机1输出信号至汽车原有的刹车传感器实现，系统强制减速报警后即返回步骤150，计时器清零， 系统复位，下一次启动测试时再开始计时。当单片机1检测到汽车速度降为40km/h以下， 解除减速报警状态。
权利要求
1. 一种汽车疲劳驾驶预警方法，将单片机(1)分别连接汽车速度表O)、汽车里程表 (3)、汽车音响系统G)、汽车灯光系统( 和汽车刹车踏板位置传感器(6)，其特征是采用如下步骤1)单片机(1)根据汽车速度表( 和汽车里程表( 每0.5公里记录一次汽车行驶速度，并根据最近的4次汽车行驶速度和行驶距离计算出汽车加速度a和汽车加速度变化值的绝对值I Δει| ；2)当汽车速度表(2)检测到汽车行驶速度小于40km/h，或由单片机(1)中的计时器和汽车速度表(2)检测到汽车在60秒时期内有两次速度下降时，则判断驾驶员没有疲劳驾驶，单片机(1)解除减速报警状态或使系统复位；反之，则判断汽车的加速度是否异常，若汽车加速度变化值的绝对值I < lm/s2或汽车加速度a > 3m/s2时，则加速度有异常， 单片机(1)输出信号使汽车音响系统(4)声音提示驾驶员处于疲劳驾驶状态，驾驶员进行动作协调性测试；反之，返回步骤1)；3)驾驶员进行动作协调性测试时，若单片机(1)通过计时器和汽车速度表( 检测到驾驶员在30秒内完成连续三次抬油门或持续减速动作使汽车行驶速度下降了 15km/h，则判定完成动作协调性测试，解除减速报警状态或使系统复位；反之，由单片机(1)控制汽车音响系统(4)进行减速报警。
全文摘要
本发明公开一种汽车疲劳驾驶预警方法，单片机根据汽车速度表和汽车里程表每0.5公里记录一次汽车行驶速度，当汽车行驶速度小于40km/h或在60秒时期内有两次速度下降时，则判断驾驶员没有疲劳驾驶，单片机解除减速报警状态或使系统复位；若汽车加速度变化值的绝对值|Δa|＜1m/s2或汽车加速度a＞3m/s2时，则单片机输出信号使汽车音响系统声音提示驾驶员处于疲劳驾驶状态，驾驶员进行动作协调性测试；若检测到驾驶员在30秒内完成连续三次抬油门或持续减速动作使汽车行驶速度下降了15km/h，则判定完成动作协调性测试，反之，进行减速报警；本发明采用的是驾驶员疲劳驾驶主动测试方法，具有较高工作实时性和可靠性。
文档编号G08B21/06GK102254403SQ20111008628
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者宋晓宁, 杨习贝, 祁云嵩, 范燕 申请人:江苏科技大学