一种疲劳驾驶检测系统及方法与流程

本发明涉及安全驾驶领域，特别涉及一种疲劳驾驶检测系统及方法。

背景技术：

驾驶疲劳，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。在高速公路上行驶，道路情况单一、交通干扰少、速度稳定，行车中的噪声和振动频率小，易使驾驶人产生单调感而困倦瞌睡，出现“高速公路催眠现象”。疲劳后继续驾驶车辆，会感到困倦瞌睡、四肢无力、注意力不集中、判断能力下降，甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失，出现动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素，极易发生道路交通事故。据统计，全世界每年因道路交通事故死亡人数约有125万人，其中约60％的灾难性事故与驾驶员疲劳驾驶有关。因此，开展针对高速公路疲劳驾驶检测方法及警示装置的研究具有重要的现实意义。

目前的疲劳驾驶检测方法主要从驾驶员心理参数、驾驶员行为特征、车辆行为特征三个方面开展研究。基于驾驶员心理参数的方法主要通过脑电图、心电图、脉搏跳动等检测驾驶员的疲劳程度。因为对人体心理、生理属性认识不足，加上个体间普遍存在的差异性，这类方法的可靠性不高，只适合作为疲劳判断的辅助装置。另外，接触式的设计也会影响驾驶员的正常驾驶。基于驾驶员行为特征的方法主要通过确定头部位置、视线方向、嘴部形状等检测驾驶员是否疲劳或注意力不集中。这类方法可靠性较高，但易受复杂环境的影响，导致目前开发的检测装置灵敏度低，抗干扰性差，成本也较高。基于车辆行为特征的方法主要通过检测方向盘转角、车速、车道偏离等情况判断车辆是否处于失控状态。这类方法抗干扰性强、可靠性较高，但是灵敏性一般，容易受车型、路况、天气及个人驾驶习惯的影响，并且难以界定正常状态和危险状态。即，现有的疲劳驾驶检测方法均无法既可靠又灵敏的实现疲劳驾驶的检测。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种疲劳驾驶检测系统及方法，以实现既可靠又灵敏的疲劳驾驶检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种疲劳驾驶检测系统，所述检测系统包括电子警示牌、参数设置模块、第一检测模块、第二检测模块和分析模块；

所述电子警示牌设置于高速公路上的警示区域入口前的设定位置；所述电子警示牌用于提醒驾驶员减速，所述电子警示牌的显示屏上的内容为：前方(s1+s2+l)米有隧道，前方s1米有减速带，请减速慢行；

所述参数设置模块与所述分析模块连接，所述参数设置模块用于设置反应时间阈值，并将所述反应时间阈值发送给所述分析模块；

所述第一检测模块设置于所述电子警示牌上，并与所述分析模块连接，所述检测模块用于检测电子警示牌处的车辆信息，获得第一检测信息，并将所述第一检测信息发送给所述分析模块；

所述第二检测模块设置于所述警示区域入口处，并与所述分析模块连接，所述第二检测模块用于检测警示区域入口处的车俩信息，获得第二检测信息，并将所述第二检测信息发送给所述分析模块；

所述分析模块用于根据所述反应时间阈值、所述第一检测信息和所述第二检测信息，获得疲劳驾驶检测结果。

可选的，所述检测系统还包括信息传输模块和控制中心；

所述信息传输模块分别与所述分析模块和所述控制中心连接，用于将所述检测结果传送给所述控制中心；

所述控制中心用于根据所述检测结果实施管控措施。

可选的，所述第一检测模块包括第一车牌识别子模块、第一车速检测子模块和第一存储子模块；

所述第一车牌识别子模块与所述第一存储子模块连接，所述第一车牌识别子模块用于识别通过电子警示牌的车辆的车牌号，获得第一车牌号并将所述第一车牌号输出给所述第一存储子模块；

所述第一车速检测子模块与所述第一存储子模块连接，所述第一车速检测子模块用于检测所述第一车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度，获得第一瞬时速度，并将所述第一瞬时速度输出给所述第一存储子模块；

所述第一存储子模块与所述分析模块连接，所述第一存储模块用于将所述第一车牌号、所述第一瞬时速度及当前时间对应存储，获得第一检测信息，并将所述第一检测信息发送给所述分析模块。

可选的，所述第二检测模块包括第二车牌识别子模块、第二车速检测子模块和第二存储子模块；

所述第二车牌识别子模块与所述第二存储子模块连接，所述第二车牌识别子模块用于识别通过警示区域入口的车辆的车牌号，获得第二车牌号，并将所述第二车牌号输出给所述第二存储子模块；

所述第二车速检测子模块与所述第二存储子模块连接，所述第二车速检测子模块用于检测所述第二车牌号的车辆通过警示区域入口时的瞬时速度，获得第二瞬时速度，并将所述第二瞬时速度输出给所述第二存储子模块；

所述第二存储子模块与所述分析模块连接，所述第二存储模块用于将所述第二车牌号、所述第二瞬时速度及当前时间对应存储，获得第二检测信息，并将所述第二检测信息发送给所述分析模块。

可选的，所述分析模块包括参数确定子模块、计算子模块和判断子模块；

所述参数确定子模块用于根据所述第一检测信息和第二检测信息，确定相同车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度v1和时刻t1，通过警示区域入口时的瞬时速度v2和时刻t2；

所述计算子模块用于利用公式(1)计算驾驶员的反应时间t反；

t反＝[(v1+v2)×(t2-t1)-2s1]/(v2-v1)(1)

其中，s1为电子警示牌到警示区域入口的距离；

所述判断子模块用于判断反应时间t反是否大于所述反应时间阈值，若是，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为是，若否，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为否。

一种疲劳驾驶检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

通过电子警示牌提醒驾驶员减速，所述电子警示牌的显示屏上的内容为：前方(s1+s2+l)米有隧道，前方s1米有减速带，请减速慢行；

通过参数设置模块设置反应时间阈值；

通过第一检测模块检测电子警示牌处的车辆信息，获得第一检测信息；

通过第二检测模块检测警示区域入口处的车辆信息，获得第二检测信息；

通过分析模块根据所述反应时间阈值、所述第一检测信息和所述第二检测，获得疲劳驾驶检测结果。

可选的，所述检测方法还包括如下步骤：

通过信息传输模块所述检测结果传送给所述控制中心；

通过控制中心根据所述疲劳驾驶检测结果，对疲劳驾驶的车辆进行管控。

可选的，所述通过第一检测模块检测电子警示牌处的车辆信息，获得第一检测信息的步骤具体包括：

识别通过将电子警示牌的车辆的车牌号，获得第一车牌号；

检测该第一车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度，获得第一瞬时速度；

将所述第一车牌号、所述第一瞬时速度及当前时间对应存储，获得第一检测信息。

可选的，所述通过第二检测模块检测警示区域入口处的车辆信息，获得第二检测信息的步骤具体包括：

识别通过警示区域入口的车辆的车牌号，获得第二车牌号；

检测该第二车牌号的车辆通过警示区域入口时的瞬时速度，获得第二瞬时速度；

将所述第二车牌号、所述第二瞬时速度及当前时间对应存储，获得第二检测信息。

可选的，通过分析模块根据所述反应时间阈值、所述第一检测信息和所述第二检测信息，获得疲劳驾驶检测结果的步骤具体包括：

根据所述第一检测信息和第二检测信息，获取相同车牌号车辆通过电子警示牌时的瞬时速度v1和时刻t1，通过警示区域入口时的瞬时速度v2和时刻t2；

利用公式(1)计算驾驶员的反应时间t反；

t反＝[(v1+v2)×(t2-t1)-2s1]/(v2-v1)(1)

其中，s1为电子警示牌到警示区域入口的距离；

判断反应时间t反是否大于所述反应时间阈值，若是，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为是，若否，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为否。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种疲劳驾驶检测系统及方法。所述检测系统包括电子警示牌、参数设置模块、第一检测模块、第二检测模块、分析模块、信息传输模块和控制中心，通过电子警示牌提醒驾驶员减速，通过第一检测模块获取车辆的第一检测信息，通过第二检测模块获取车辆的第二检测信息，分析模块根据第一检测信息和第二检测信息确定驾驶员看到电子警示牌后的反应时间，并与设置的阈值反应时间对比，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，该方法不受驾驶习惯的影响，也不受车型的影响，实现了既可靠又灵敏的疲劳驾驶检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要的附图作简单介绍。显而易见，下面描述的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这个附图获得其他附图。

图1为本发明提供的一种疲劳驾驶检测系统的组成框图；

图2为本发明提供的一种疲劳驾驶检测系统的电子警示牌的设置位置示意图；

图3为本发明提供的一种疲劳驾驶检测系统的分析模块计算反应时间应用的v-t曲线；

图4为本发明提供的一种疲劳驾驶检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种疲劳驾驶检测系统及方法，以实现既可靠又灵敏的疲劳驾驶检测。

为使本发明上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术发明作进一步详细说明。

如图1和2所示，本发明提供了一种疲劳驾驶检测系统，所述检测系统包括电子警示牌1、参数设置模块2、第一检测模块3、第二检测模块4和分析模块5。

所述电子警示牌1设置于高速公路上的警示区域入口前的设定位置；所述电子警示牌1用于提醒驾驶员减速，所述电子警示牌的显示屏上的内容为：前方(s1+s2+l)米有隧道，前方s1米有减速带，请减速慢行。

所述参数设置模块2与所述分析模块5连接，所述参数设置模块2用于设置反应时间阈值，并所述反应时间阈值发送给所述分析模块5。

所述第一检测模块3设置于所述电子警示牌上，并与所述分析模块5连接，所述检测模块3用于检测电子警示牌处的车辆信息，获得第一检测信息，并将所述第一检测信息发送给所述分析模块5。

所述第二检测模块4设置于所述警示区域入口处，并与所述分析模块5连接，所述第二检测模块4用于检测警示区域入口处的车俩信息，获得第二检测信息，并将所述第二检测信息发送给所述分析模块5。

所述分析模块5用于根据所述反应时间阈值、所述第一检测信息和所述第二检测信息，获得疲劳驾驶检测结果。

具体的，如图2所示。在高速公路隧道入口前划定一块警示区域，长度设为s2。在警示区域前一段距离设置疲劳驾驶电子警示牌，电子警示牌位于警示区域前s1处，以提醒驾驶员前方为隧道入口，隧道入口有减速带。警示区域内各车道分别铺设红黄相间的箭头状震动减速带。电子警示牌处设置第一检测模块，警示区域入口处设置第二检测模块。

警示区域减速带为红黄相间的箭头状，并附带震动效果。红色和黄色波长较长，穿透力强，能够对驾驶员起到警示效果。箭头状的减速带设计，给人一种道路变窄的错觉，更易使驾驶员集中精神。震动效果对车辆有减速作用，还能够提醒驾驶员减速慢行。综合几种因素，该减速带能够比较好的起到集中驾驶员注意力、降低车速的效果。拟将减速带分别铺设于高速公路各车道，间隔设置红带与黄带，可根据实际情况做相应改变。

在警示区域前一段距离安置一块电子警示牌1，内容为：前方(s1+s2+l)米有隧道，前方s1米有减速带，请减速慢行。在警示区域入口处设置第二检测模块4，在电子警示牌处设置第一检测模块3，检测通过第一检测模块3和第二检测模块4的车辆的车牌号及车辆的瞬时速度和时间，并将检测信息发送给分析模块5，分析模块5判断疲劳驾驶检测结果，并将结果反馈至控制中心，控制中心经过分析后对判断为疲劳驾驶的驾驶员采取进一步管控措施。

可选的，所述检测系统还包括信息传输模块6和控制中心7。

所述信息传输模块6分别与所述分析模块5和所述控制中心7连接，用于将所述检测结果传送给所述控制中心7。

所述控制中心7用于根据所述检测结果实施管控措施。具体的，所述管控措施为对于初步判定为疲劳状态的驾驶员，采取重点监控的措施。重点监控为综合运用现有的技术手段对行驶数据超出正常阈值的车辆进行全路段行驶轨迹分析。对重点监控仍判定为疲劳驾驶的车辆在过站时进行拦截，并在高速公路路段各处的led显示牌上滚动显示疲劳驾驶车辆车型与牌照，作为提醒。

可选的，所述第一检测模块3包括第一车牌识别子模块、第一车速检测子模块和第一存储子模块。

所述第一车牌识别子模块与所述第一存储子模块连接，所述第一车牌识别子模块用于识别通过电子警示牌的车辆的车牌号，获得第一车牌号并将所述第一车牌号输出给所述第一存储子模块。

所述第一车速检测子模块与所述第一存储子模块连接，所述第一车速检测子模块用于检测所述第一车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度，获得第一瞬时速度，并将所述第一瞬时速度输出给所述第一存储子模块；

所述第一存储子模块与所述分析模块连接，所述第一存储模块用于将所述第一车牌号、所述第一瞬时速度及当前时间对应存储，获得第一检测信息，并将所述第一检测信息发送给所述分析模块。

可选的，所述第二检测模块4包括第二车牌识别子模块、第二车速检测子模块和第二存储子模块；

所述第二车牌识别子模块与所述第二存储子模块连接，所述第二车牌识别子模块用于识别通过警示区域入口的车辆的车牌号，获得第二车牌号，并将所述第二车牌号输出给所述第二存储子模块；

所述第二车速检测子模块与所述第二存储子模块连接，所述第二车速检测子模块用于检测所述第二车牌号的车辆通过警示区域入口时的瞬时速度，获得第二瞬时速度，并将所述第二瞬时速度输出给所述第二存储子模块；

所述第二存储子模块与所述分析模块连接，所述第二存储模块用于将所述第二车牌号、所述第二瞬时速度及当前时间对应存储，获得第二检测信息，并将所述第二检测信息发送给所述分析模块。

具体的，所述第一车牌识别子模块和第二车牌识别子模块可以为摄像头，所述第一速度检测子模块和第二检测子模块可以为速度传感器或者加速度传感器。

可选的，所述分析模块5包括参数确定子模块、计算子模块和判断子模块；

所述参数确定子模块用于根据所述第一检测信息和第二检测信息，确定相同车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度v1和时刻t1，通过警示区域入口时的瞬时速度v2和时刻t2；

所述计算子模块用于利用公式(1)计算驾驶员的反应时间t反；

t反＝[(v1+v2)×(t2-t1)-2s1]/(v2-v1)(1)

其中，s1为电子警示牌到警示区域入口的距离；

所述判断子模块用于判断反应时间t反是否大于所述反应时间阈值，若是，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为是，若否，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为否。

如图3所示，公式(1)的获取方法为：

车辆在刹车过程中某一阶段的刹车距离d等于反应距离d1和减速距离d2之和：d＝d1+d2(2)

反应距离d1与车速v1成正比，比例系数为反应时间t反

d1＝v1×t反(3)

汽车在短时间内的制动加速度为定值。

根据反应距离和车辆初速度的关系建立方程：d1＝v1×t反(3)

根据警示区域前的减速阶段v-t图像的几何关系建立方程：(v1+v2)/2×(t-t反)＝s1-v1×t反(4)，其中t＝t2-t1；

联立方程上述方程得到反应时间t反的表达式：

t反＝[(v1+v2)×(t2-t1)-2s1]/(v2-v1)(1)

如图4所示，本发明还提供了一种疲劳驾驶检测方法，所述检测方法包括如下步骤：

步骤401，通过电子警示牌提醒驾驶员减速，所述电子警示牌的显示屏上的内容为：前方(s1+s2+l)米有隧道，前方s1米有减速带，请减速慢行；

步骤402，通过参数设置模块设置反应时间阈值；

步骤403，通过第一检测模块检测电子警示牌处的车辆信息，获得第一检测信息；

步骤404，通过第二检测模块检测警示区域入口处的车辆信息，获得第二检测信息；

步骤405，通过分析模块根据所述反应时间阈值、所述第一检测信息和所述第二检测，获得疲劳驾驶检测结果。

可选的，所述检测方法还包括如下步骤：

步骤406，通过信息传输模块将所述检测结果传送给所述控制中心；

步骤407，通过控制中心根据所述疲劳驾驶检测结果，对疲劳驾驶的车辆进行管控。

可选的，步骤403所述通过第一检测模块检测电子警示牌处的车辆信息，获得第一检测信息的步骤具体包括：

识别通过电子警示牌的车辆的车牌号，获得第一车牌号；

检测该第一车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度，获得第一瞬时速度；

将所述第一车牌号、所述第一瞬时速度及当前时间对应存储，获得第一检测信息。

可选的，步骤404所述通过第二检测模块检测警示区域入口处的车辆信息，获得第二检测信息的步骤具体包括：

识别通过警示区域入口的车辆的车牌号，获得第二车牌号；

检测该第二车牌号的车辆通过警示区域入口时的瞬时速度，获得第二瞬时速度；

将所述第二车牌号、所述第二瞬时速度及当前时间对应存储，获得第二检测信息。

可选的，步骤405所述通过分析模块根据所述反应时间阈值、所述第一检测信息和所述第二检测信息，获得疲劳驾驶检测结果的步骤具体包括：

根据所述第一检测信息和第二检测信息，获取相同车牌号的车辆通过电子警示牌时的瞬时速度v1和时刻t1，通过警示区域入口时的瞬时速度v2和时刻t2；

利用公式(1)计算驾驶员的反应时间t反；

t反＝[(v1+v2)×(t2-t1)-2s1]/(v2-v1)(1)

其中，s1为电子警示牌到警示区域入口的距离；

判断反应时间t反是否大于所述反应时间阈值，若是，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为是，若否，则该车牌号的车辆的疲劳驾驶检测结果为否。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种疲劳驾驶检测系统及方法。所述检测系统包括电子警示牌、参数设置模块、第一检测模块、第二检测模块、分析模块、信息传输模块和控制中心，通过电子警示牌提醒驾驶员减速，通过第一检测模块获取第一车辆信息，通过第二检测模块获取第二车辆信息，分析模块根据第一检测信息和第二检测信息确定驾驶员看到电子警示牌后的反应时间，并与设置的阈值反应时间对比，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。该检测系统和方法不受驾驶习惯的影响，也不受车型的影响，实现了既可靠又灵敏的疲劳驾驶检测。同时，电子警示牌和警示区域减速带都能对驾驶员起到减速和警示作用，保障了行车安全，降低了危险路段的事故发生率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用具体个例对技术原理、实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是为了帮助理解本发明技术方法及核心思想，描述的实施例仅仅是本发明的个例，不是全部实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。