一种疲劳驾驶检测系统的制作方法

本发明涉及汽车安全行驶技术领域，具体涉及一种疲劳驾驶检测系统。

背景技术：

在造成交通事故中频发的原因中，其中一个很重要的因素就是疲劳驾驶。驾驶员在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，出现驾驶技能下降的现象。疲劳驾驶会影响驾驶员的注意力、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面。

在相关统计中，如果能够检测驾驶员的疲劳状态并在发现出现疲劳驾驶时能及时提醒驾驶员，使其反应时间能够提高0.5秒，交通事故的发生可能性会降低60％。因此，对驾驶过程中驾驶员的疲劳状态进行实时监测，并且对驾驶员的疲劳状态进行定量判断对安全驾驶具有重要意义。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种疲劳驾驶检测系统，用以至少部分解决疲劳驾驶带来的交通事故多发的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种疲劳驾驶检测系统，包括：第一检测装置和控制器，

所述第一检测装置设置在车辆的方向盘上，用于检测驾驶员对所述方向盘的握力，并将握力检测值发送给所述控制器；

所述控制器用于，根据所述握力检测值和握力标准样本值，判断所述驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态。

优选的，所述第一检测装置具体用于，按照预设的检测周期检测驾驶员对所述方向盘的握力；

所述控制器具体用于，计算当前处理周期内的握力检测值的平均值，并将所述平均值与前一处理周期的握力标准样本值取平均值，得到当前处理周期的握力标准样本值；根据所述当前处理周期内的握力检测值的平均值和所述当前处理周期的握力标准样本值，判断所述驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态；

其中，所述处理周期大于所述检测周期。

优选的，所述控制器具体用于，计算所述握力检测值和握力标准样本值的差值，并计算偏离比例，所述偏离比例为所述差值与所述握力标准样本值的比值；将所述偏离比例与预设的第一阈值相比较，当所述偏离比例大于或等于所述第一阈值时，确定所述驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态。

优选的，所述第一检测装置设置在所述方向盘的外边缘；

当所述车辆为左舵车辆时，所述第一检测装置设置于所述方向盘的左半边，或者，设置于所述方向盘的整个圆周；

当所述车辆为右舵车辆时，所述第一检测装置设置于所述方向盘的右半边，或者，设置于所述方向盘的整个圆周。

进一步的，所述疲劳驾驶检测系统还包括供所述驾驶员在头部佩戴的第二检测装置，所述第二检测装置包括检测模块和通信模块，所述检测模块与所述驾驶员的头部贴合，用于检测所述驾驶员的脑电波的振幅；所述通信模块用于，将所述脑电波的振幅检测值发送给所述控制器，以及，将所述控制器发送的控制指令发送给所述检测模块；

所述控制器还用于，当判断出所述驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态时，通过所述通信模块控制所述检测模块开启，并根据所述脑电波的振幅检测值以及预设的第二阈值和第三阈值，判断所述驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。

优选的，所述控制器具体用于，计算所述第二阈值和所述脑电波的振幅检测值的差值，并计算波动比例，所述波动比例为所述差值与所述第二阈值的比值；将所述波动比例与预设的第三阈值相比较，当所述波动比例小于或等于所述第三阈值时，确定所述驾驶员处于疲劳驾驶状态。

优选的，所述第二阈值和所述第三阈值为多个，所述控制器内预存有脑电波频率范围、第二阈值和第三阈值的对应关系；

所述检测模块还用于，检测所述驾驶员的脑电波的频率，并将脑电波的频率检测值发送给所述控制器；

所述控制器还用于，在计算所述第二阈值和所述脑电波的振幅检测值的差值之前，根据所述脑电波的频率检测值和所述对应关系，确定相应的第二阈值和第三阈值。

优选的，所述检测模块为多个；

所述控制器具体用于，分别计算各检测模块检测到的脑电波的振幅检测值对应的波动比例，并分别将所述各波动比例与相应的第三阈值相比较，当其中至少一个波动比例小于或等于所述第三阈值时，确定所述驾驶员处于疲劳驾驶状态。

优选的，所述第二检测装置为眼镜，所述检测模块设置在所述眼镜的眼镜腿上；

所述第二检测装置还包括电源模块，所述电源模块通过导线与所述检测模块和所述通信模块相连，所述导线位于所述眼镜的镜架内部；所述通信模块为无线通信模块。

进一步的，所述疲劳驾驶检测系统还包括预警装置，所述预警装置用于，向所述驾驶员发出预警；

所述控制器还用于，当确定出所述驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态和/或疲劳驾驶状态时，控制所述预警装置开启。

本发明能够实现以下有益效果：

本发明提供的疲劳驾驶检测系统，包括控制器和设置在车辆方向盘上的第一检测装置，第一检测装置检测驾驶员对方向盘的握力。由于发生疲劳驾驶状况时，通常驾驶员对方向盘握力会发生较大变化，因此控制器根据握力检测值和握力标准样本值，可以判断驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态，从而及时对疲劳驾驶状态进行初步的甄别，做到防患于未然，有效降低或避免交通事故的发生。

附图说明

图1为本发明提供的疲劳驾驶检测系统的结构示意图；

图2a为本发明提供的第一检测装置在右舵车辆的方向盘上的安装示意图；

图2b为本发明提供的第一检测装置在左舵车辆的方向盘上的安装示意图；

图3为本发明提供的第二检测装置的结构示意图；

图4为本发明提供的疲劳驾驶检测系统的检测流程示意图。

图例说明：

1、第一检测装置2、控制器3、第二检测装置4、预警装置5、方向盘31、检测模块32、通信模块33、电源模块

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种疲劳驾驶检测系统，如图1所示，所述疲劳驾驶检测系统包括：第一检测装置1和控制器2，第一检测装置1设置在车辆的方向盘上，用于检测驾驶员对方向盘的握力，并将握力检测值发送给控制器2；控制器2用于，根据所述握力检测值和握力标准样本值，判断驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态。

优选的，第一检测装置1为压力传感器，控制器2可以为车辆的ecu(electroniccontrolunit，车载控制单元)。

需要说明的是，握力标准样本值可以为固定值，预先设置在控制器2内，或者，握力标准样本值也可以是控制器2通过不断训练、学习得到的参考值。

本发明提供的疲劳驾驶检测系统，包括控制器2和设置在车辆方向盘上的第一检测装置1，第一检测装置1检测驾驶员对方向盘的握力。由于发生疲劳驾驶状况时，通常驾驶员对方向盘握力会发生较大变化，因此控制器2根据握力检测值和握力标准样本值，可以判断驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态，从而及时对疲劳驾驶状态进行初步的甄别，做到防患于未然，有效降低或避免交通事故的发生。

第一检测装置1具有预设的检测周期，第一检测装置1按照检测周期检测驾驶员对方向盘的握力。控制器2具有预设的处理周期，该处理周期即为疲劳驾驶状态的检测周期，所述处理周期大于检测周期。

控制器2具体用于，计算当前处理周期内的握力检测值的平均值，并将所述平均值与前一处理周期的握力标准样本值取平均值，得到当前一处理周期的握力标准样本值；根据当前处理周期内的握力检测值的平均值和当前处理周期的握力标准样本值，判断驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态。

也就是说，控制器2通过对第一检测装置1检测到的握力检测值进行样本训练，得到当前该驾驶员的握力标准样本值。具体的，当处理周期到达时，在该处理周期内第一检测装置1检测到多个握力检测值，控制器2计算本处理周期内的各个握力检测值的平均值，并将计算出的本处理周期内的各个握力检测值的平均值，与前一处理周期的握力标准样本值取平均值，从而得到本处理周期的握力标准样本值。在确定出当前处理周期的握力标准样本值后，即可以利用该当前处理周期的握力标准样本值对驾驶员当前的握力检测值进行判断，从而判断驾驶员当前是否处于疑似疲劳驾驶状态。

控制器2内预设有第一阈值，第一阈值为比例值，优选的，第一阈值可以为15-20％。

控制器2具体用于，计算握力检测值和握力标准样本值的差值，并计算偏离比例，所述偏离比例为所述差值与握力标准样本值的比值；将偏离比例与第一阈值相比较，当偏离比例大于或等于第一阈值时，确定驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态。

需要说明的是，在本发明实施例中，握力检测值和握力标准样本值的差值是指绝对值，即无论握力检测值大于或小于握力标准样本值不会影响判断结果。在计算握力检测值和握力标准样本值的差值时，所述握力检测值为本处理周期内的各握力检测值的平均值，所述握力标准样本值为根据前一处理周期的握力标准样本值和当前处理周期内的各握力检测值计算得到的当前处理周期的握力标准样本值，而且，在计算偏离比例时，分母也为当前处理周期的握力标准样本值。这样，利用当前处理周期的握力标准样本值计算偏离比例，且利用偏离比例反映握力检测值的偏离程度，疲劳状态的判断结果更为准确、合理。

以下结合图2a和图2b，对第一检测装置1的位置进行详细说明。

在驾驶过程中，通常掌心握在方向盘5的外边缘，四指自然握在方向盘5的内侧，大拇指贴在方向盘5的内侧边缘上，因此，如图2a和图2b所示，第一检测装置1可以设置在方向盘5的外边缘，手掌与方向盘的接触面积最大，握力检测更准确。

如图2a所示，当车辆为右舵车辆时，第一检测装置1可以设置在方向盘5的右半边，或者，设置在方向盘5的整个圆周。对于右舵车辆来说，如果车辆为手动挡车辆，驾驶员的左手需要控制档位，在方向盘5的左半边(即6点钟到12点钟方向)，握力检测数据会有较大误差，因此，第一检测装置1优选设置在方向盘5的右半边(即1点钟到6点钟方向)。

如图2b所示，当车辆为左舵车辆时，所述第一检测装置1设置在方向盘5的左半边，或者，设置在方向盘5的整个圆周。对于左舵车辆来说，如果车辆为手动挡车辆，驾驶员的右手需要控制档位，在方向盘5的右半边(即1点钟到6点钟方向)，握力检测数据会有较大误差，因此，第一检测装置1优选设置在方向盘5的左半边(即6点钟到12点钟方向)。

需要说明的是，对于自动挡汽车来说，由于无需手动换挡，第一检测装置1也可以设置在方向盘5的整个外边缘(即360°范围)。

为了进一步提高驾驶员疲劳状态检测的准确性，进一步的，如图1和图3所示，所述疲劳驾驶检测系统还可以包括第二检测装置3，第二检测装置3用于供驾驶员在头部佩戴。第二检测装置3可以为帽子、头盔、头巾、眼镜等，在本发明实施例中，以第二检测装置为眼镜为例进行说明。

在驾驶过程中出现突发事件也会导致驾驶员对方向盘的握力发生变化，例如手离开方向盘拿取东西等，因此，单纯通过驾驶员对方向盘的握力，只能作为疲劳驾驶状态的初步判断。因此，在本发明实施例中，在判断出驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态后，还进一步通过对驾驶员的脑电波进行检测，以最终确定驾驶员是否真正处于疲劳驾驶状态。

结合图1和图3所示，第二检测装置3包括检测模块31和通信模块32，检测模块31与驾驶员的头部贴合，用于检测驾驶员的脑电波的振幅。通信模块32用于，将脑电波的振幅检测值发送给控制器2，以及，将控制器2发送的控制指令发送给检测模块31。

控制器2还用于，当判断出驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态时，通过通信模块32控制检测模块31开启，并根据脑电波的振幅检测值以及预设的第二阈值和第三阈值，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。

控制器2内预设有第二阈值和第三阈值，第二阈值为脑电波的振幅，不同类型的脑电波对应的第二阈值不同，第三阈值为比例值，优选的，第三阈值可以为15-20％。

优选的，控制器2具体用于，计算第二阈值与脑电波的振幅检测值的差值，并计算波动比例，波动比例为所述差值与第二阈值的比值；将波动比例与预设的第三阈值相比较，当波动比例小于或等于第三阈值时，确定驾驶员处于疲劳驾驶状态。

需要说明的是，通常人在处于疲劳状态时，脑部活动减少，脑电波处于不活跃状态，相应的，脑电波的振幅减小。因此，在本发明实施例中，第二阈值与脑电波的振幅检测值的差值是指第二阈值减去脑电波的振幅检测值的差值。

本发明通过监测驾驶员抓握方向盘的握力，对驾驶员当前是否处于皮来驾驶状态做初步判断，当判断驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态时，进一步检测驾驶员的脑电波活动，从而确定其是否真正处于疲劳驾驶状态，检测及时、有效，结果准确，能够有效降低或避免交通事故的发生。

脑电波是自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间，可划分为四个波段，即δ波(1－3hz)、θ波(4－7hz)、α波(8－13hz)、β波(14－30hz)。

在本发明实施例中，还可以利用一个检测模块31检测多种类型的脑电波，在这种情况下，第二阈值和第三阈值可以为多个，控制器2内预存有脑电波频率范围、第二阈值和第三阈值的对应关系。

检测模块31还用于，检测驾驶员的脑电波的频率，并将脑电波的频率检测值发送给控制器2。控制器2还用于，在计算第二阈值和脑电波的振幅检测值的差值之前，根据所述脑电波的频率检测值和所述对应关系，确定相应的第二阈值和第三阈值。

脑电波频率范围即脑电波的类型，控制器2根据脑电波的频率的大小确定检测到的脑电波的频率范围，再根据所述脑电波频率范围、第二阈值和第三阈值的对应关系，确定出对应的第二阈值和第三阈值，然后再根据确定出的第二阈值计算波动比例，以及根据确定出的第三阈值确定所述驾驶员是否真正处于疲劳驾驶状态。

为了进一步提高疲劳驾驶状态判断结果的准确性，在本发明实施例中，还可以设置多个检测模块31，以分别检测多种类型的脑电波。相应的，控制器2针对不同类型的脑电波进行疲劳驾驶判断，并综合多种类型的脑电波的疲劳驾驶状态的判断结果，得到最终的判断结果。

具体的，控制器2具体用于，分别计算各检测模块31检测到的脑电波的振幅检测值对应的波动比例，并分别将各波动比例与相应的第三阈值相比较，当其中至少一个波动比例小于或等于相应的第三阈值时，确定驾驶员处于疲劳驾驶状态。

也就是说，只有检测到的全部脑电波均处于活跃状态，才认为驾驶员当前未处于疲劳驾驶状态，这样，可以有效排除干扰情况，疲劳驾驶检测系统的可靠性更高。

结合图1和图3所示，在本发明实施例中，第二检测装置3为眼镜，检测模块31设置在眼镜的眼镜腿上，眼镜腿靠近大脑皮层，数据检测更为准确。在本发明实施例中，检测模块31为两个，分别设置在两个眼镜腿上。第二检测装置3还包括电源模块33，在本发明实施例中，电源模块33和通信模块32均为一个，电源模块33通过导线(图中未绘示)与检测模块31和通信模块32相连，用于为检测模块31和通信模块32供电，导线位于眼镜的镜架内部，即镜架为中空结构，导线容置在中空的镜架内部，从而避免导线外露，佩戴更为方便。

通信模块32可以为无线通信模块，例如可以为蓝牙、zigbee、wifi(无线保真)等通信模块。

进一步的，如图1所示，所述疲劳驾驶检测系统还可以包括预警装置4，预警装置4用于向驾驶员发出预警。控制器2还用于，当确定出驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态和/或疲劳驾驶状态时，控制预警装置4开启。

优选的，预警装置4可以为静电放电装置，可以设置在方向盘5、第二检测装置3或车辆的座椅上，用于对驾驶员进行刺激，以提高其注意力。

为了清楚说明本发明的方案，以下结合图1、3、4，对所述疲劳驾驶检测系统的检测流程进行详细说明。如图4所示，所述流程包括以下步骤：

步骤41，检测驾驶员对所述方向盘的握力。

具体的，设置在车辆的方向盘上的第一检测装置1，按照预设的检测周期检测驾驶员对方向盘的握力，并将握力检测值发送给控制器2。

步骤42，根据握力检测值和握力标准样本值，判断所述驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态，若处于疑似疲劳驾驶状态，则执行步骤43，否则，结束流程。

具体的，控制器2计算当前处理周期内的握力检测值的平均值，并将所述平均值与前一处理周期的握力标准样本值取平均值，得到当前处理周期的握力标准样本值，并根据当前处理周期内的握力检测值的平均值和当前处理周期的握力标准样本值，判断驾驶员是否处于疑似疲劳驾驶状态。

控制器2可以计算握力检测值和握力标准样本值的差值，并计算偏离比例，并将偏离比例与预设的第一阈值相比较，当偏离比例大于或等于第一阈值时，确定驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态，则执行步骤43，否则，确定驾驶员处于正常驾驶状态，结束流程。

步骤43，检测驾驶员的脑电波的振幅。

具体的，第二检测装置3供驾驶员佩戴在头部，并与驾驶员的头部贴合。当控制器2判断出驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态时，通过通信模块32控制检测模块31开启，检测模块31检测驾驶员的脑电波的振幅，并由通信模块32将脑电波的振幅检测值发送给控制器2。

步骤44，根据所述脑电波的振幅检测值和预设的第二阈值和第三阈值，判断所述驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，若处于疲劳驾驶状态，则执行步骤45，否则，结束流程。

具体的，控制器2根据脑电波的振幅检测值、预设的第二阈值和第三阈值，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。其中，控制器2计算第二阈值和脑电波的振幅检测值的差值，并计算波动比例，将波动比例与第三阈值相比较，当波动比例小于或等于第三阈值时，确定驾驶员处于疲劳驾驶状态，则执行步骤45，否则，确定驾驶员处于正常驾驶状态，结束流程。

步骤45，进行预警。

具体的，控制器2在确定出驾驶员处于疲劳驾驶状态时，控制预警装置4开启，以提醒驾驶员提高注意力。

需要说明的是，在步骤42中，当控制器2确定出驾驶员处于疑似疲劳驾驶状态时，也可以执行步骤45，以进行预警。

本发明的疲劳驾驶检测系统，通过在方向盘5上设置第一检测装置1对驾驶员的握力进行检测，从而判断驾驶状态，不会对驾驶员造成任何干扰。本发明结合驾驶员对方向盘的握力信息进行疲劳状态判断的方法，自动学习、训练握力标准样本值，判断结果更为准确。将第二检测装置3做成眼镜的形状，并采用多个检测模块31，实现多点检测，数据更准确。通信模块32采用无线通信模块，因此可以将脑电波数据信号以无线方式发送给控制器2，不需要数据线物理连接。第二检测装置3检测脑电波，可以反应出驾驶员在疲劳驾驶状态下准确的生物信号，从而准确反应驾驶员的疲劳程度。本发明中将握力检测值作为输入信息，将脑电波振幅检测值作为辅助输入信息，量化疲劳结果作为输出信息，从而建议一个完整的疲劳驾驶安全检测系统。

本发明的控制器2通过握力样本采集、判断标准构建、系统训练参数学习等几个方面，进行自主训练，针对不同驾驶员的不同驾驶习惯，建立有针对性的疲劳驾驶判断标准(即握力标准样本值)，并且握力标准样本值在一定时间后进行自动训练和自动更新，可以不断提高判断的准确性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。