瞌睡预警系统

瞌睡预警系统 疲劳瞌睡驾驶是指驾驶员在一段时间的驾车之后所产生的反应水平下降,导致不能正常驾车行驶. 驾驶员产生疲劳后,其心理状态也会发生各种各样的变化. 如视力下降,致使注意力分散、视野逐渐变窄;思维能力下降,致使反应迟钝、判断迟缓、动作僵硬、节律失调;自我控制能力减退,致使易于激动、心情急躁或开快车等。疲劳瞌睡驾驶预警系统就是指一旦驾驶者精神状态下滑或进入浅层睡眠,该系统会依据驾驶员精神状态指数分别给出:语音提示,振动提醒,电脉冲警示,警告驾驶员已经进入疲劳状态,需要休息,并同时自动记录相关数据,以便日后查阅,鉴定. 其作用就是监视并提醒司机自身的疲劳状态,减少司机疲劳驾驶潜在危害. 驾驶员在发生事故之前一般并不知道自己处于危险的疲劳驾驶 状态，或者虽然清楚自己正在疲劳驾驶但因为各种原因必须继续驾驶，疲劳驾驶预警系统的重要作用之一就是对疲劳驾驶做出提前预警，一旦系统根据PERCLOS算法检测出驾驶员在疲劳驾驶，系统就会发出预警信号。 驾驶员因为疲劳有可能在驾驶过程中突然进入梦乡，疲劳驾驶预警系统的重要作用之二就是在此关键时刻发出尖锐的报警音及时惊醒驾驶员。 出现以上疲劳预警后，驾驶员应该及时休息、调整状态，避免交通事故的发生。如果不休息，疲劳预警系统根据驾驶员的状态随时可能发出尖锐的报警音催驾驶员休息。 三、驾驶人疲劳状态的检测 驾驶人疲劳状态的检测方法可大致分为基于驾驶人生理信号、基于驾 驶人生理反应特征、基于驾驶人操作行为和基于车辆状态信息的检测方法。 (1)基于驾驶人生理信号的检测方法 研究表明，驾驶人在疲劳状态下的生理指标会偏离正常状态的指标。因此可以通过驾驶员的生理指标来判断驾驶人是否进入疲劳状态。目前较为成熟的检测方法包括对驾驶人的脑电信号EEG、心电信号ECG等的测量。ECG主要被用于驾驶负担的生理测量中。研究表明在驾驶人疲劳时ECG会明显的有规律的下降,并且HRV (心率变化)和驾驶中的疲劳程度的变化有潜在的关系。 基于驾驶人生理信号的检测方法对疲劳判断的准确性较高，但生 理信号需要采用接触式测量，且对个人依赖程度较大，在实际用于驾驶人疲劳监测时有很多的局限性，因此主要应用在实验阶段，作为实验的对照参数。 (2)基于驾驶人操作行为的检测方法 研究指出方向盘的操作是一种有效的驾驶疲劳的判断手段。基于驾驶人操作行为的驾驶人疲劳状态识别技术，是指通过驾驶人的操作行为如方向盘操作等操作推断驾驶人疲劳状态。总体来说，目前利用驾驶人操作行为进行疲劳识别的深入研究成果较少。驾驶人的操作除了与疲劳状态有关外，还受到个人习惯、行驶速度、道路环境、操作技能的影响，车辆的行驶状态也与车辆特性、道路等很多环境因素有关，因此如何提高驾驶人状态的推测精度是此类间接测量技术的关键问题。 (3)基于车辆行驶轨迹的检测方法 利用车辆行驶轨迹变化和车道线偏离等车辆行驶信息也可推测驾驶人的疲劳状态。这种方法和基于驾驶人操作行为的疲劳状态识别技术一样，都以车辆现有的装置为基础，不需 添加过多的硬件设备，而且不会对驾驶人的正常驾驶造成干扰，因此具有很高的实用价值。举个例子，研究发现车辆的横向位移量、方向盘操作量可以用来作为驾驶人疲劳状态的评价指标，而且可以实现疲劳早期预警。日本三菱汽车公司开发了利用车辆横向位移量、驾驶人操作量等复合参数来识别驾驶人疲劳状态的方法，实验该方法的识别结果与利用驾驶人眨眼次数的识别结果基本一致。欧盟的AWAKE 项目对人眼生理反应信息、方向盘操作转角信息、方向盘转向力信息以及车道线信息进行了检测和记录，通过研究这些信 息与疲劳之间的关系，利用信息融合技术实现驾驶人疲劳分级评价，采用声音、光照闪烁以及安全带振动等方式对疲劳实现预警，开发了驾驶人疲劳检测报警系统。美国AssistWare Technology 公司的SafeTRAC 利用前置视频头对车道线进行识别，当车辆开始偏离车道时进行报警，该产品也可通过车道保持状态结合驾驶人的方向盘操作特性判断驾驶人的疲劳状态。 (4) 基于驾驶人的生理反应特征的检测方法 是指利用驾驶人的眼动特性、头部运动特性等推断驾驶人的疲劳状态。 驾驶人眼球的运动和眨眼信息被认为是反映疲劳的重要特征，眨眼幅度、眨眼频率和平均闭合时间都可直接用于检测疲劳。利用面部识别技术定位眼睛、鼻尖和嘴角位置，将眼睛、鼻尖和嘴角位置结合起来，再根据对眼球的追踪可以获得驾驶人注意力方向，并判断驾驶人的注意力是否分散。基于驾驶人生理反应特征的检测方法一般采用非接触式测量，对疲劳状态的识别精度和实用性上都较好。 疲劳瞌睡驾驶预警系统的研究工作大致可以分为两大类:一是研究疲劳瞌睡产生的机理和其他各种诱发因素,寻找能够降低这种危险的方法;二是研制车辆智能报警系统,防止驾驶员瞌睡状态下驾驶。20世纪90年代,疲劳程度测量方法的研究有了很大的进展,许多国家已开始了疲劳驾驶车载电子测量装置的开发研究工作,尤以美国的研究发展较快。研究成果中具代表性的有: (1) 美国研制的打瞌睡驾驶员侦探系统DDDS( The Drowsy Driver Detection System) . 采用多普勒雷达和复杂的信号处理方法,可获取驾驶员烦躁不安的情绪活动、眨眼频率和持续时间等疲劳数据,用以判断驾驶员是否打瞌睡或睡着. 该系统可制成体积较小的仪器,安装在驾驶室内驾驶员头顶上方,完全不影响驾驶员正常的驾驶活动。 (2)日本研制的DAS2000 型路面警告系统. 一种设置在高速公路上用计算机控制的红外线监测装置,当行驶车辆摆过道路中线或路肩时,向驾驶员发出警告. (3) 方向盘监视装置S.A.M. 一种监测方向盘非正常运动的传感器装置,适用于各种车辆. 方向盘正常运动时传感器装置不报警,若方向盘4s不运动,S.A.M.就会发出报警声直到方向盘继续正常运动为止。S.A.M.被固定在车内录音机旁,方向盘下面的杆上装有一条磁性带,用以监测方向盘的运动。使用S.A.M.并不意味延长驾驶时间,而是要提醒驾驶员驾车时不要打瞌睡。 (4) 反应时测试仪PVT( The psychomotor vigilance test) . 根据驾驶员对仪器屏幕上随机出现的光点的反映(光点出现时敲击键盘) 速度测试驾驶员的反应时,用以判断其疲劳程度. 我国疲劳预警系统状况 我国的疲劳驾驶预警系统的研究起步较晚,目前比较成型的是由清华大学和东南大学的几位博士组建的中国单片机公共实验室南京研发中心联合南京远驱科技有限公司研究出来的gogo850是国内唯一已经商业化的疲劳驾驶预警系统，其原理和丰田十三代皇冠标配的瞌睡报警系统类似，主要检测驾驶员的眼睛开合情况，尤其增加了对瞳孔的识别，睁眼睡觉瞳孔很暗，即使有驾驶 员睁眼睡觉也能被识别出，基于红外图像的处理使得产品在阳光下和黑暗里都能进行识别，系统还能对带各类眼镜的驾驶员进行识别，实用性很强。 对驾驶人疲劳状态监测方法与装置的研究, 对于预防由疲劳驾驶引起的交通事故有重要意义, 其应用前景广阔, 可以预见在未来很长一段时间内都将是汽车安全技术领域的一个热点方向。但是，驾驶人的疲劳状态受多重因素的影响，到目前为止还没有发现非常有效的指标或者模型能够对疲劳等级进行精确的评价。因此，我们需要进一步深入研究各项指标与驾驶人疲劳等级之间的关系。 目前为止，驾驶人疲劳状态监测方法大都基于单项或部分指标，虽然在限定条件下能够达到一定的精度，但在实际复杂多变的行车环境下，其准确性和可靠性上还存在问题，难以达到预期要求。