CN114419841A - 驾驶员疲劳驾驶预警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驾驶员疲劳驾驶预警系统及方法，所述预警系统包括信息采集模块、信息处理模块以及提醒模块，所述信息采集模块包括毫米波雷达和DMS摄像头，所述毫米波雷达用于采集驾驶员心率和呼吸，所述DMS摄像头用于采集驾驶员闭眼和哈欠频率和时间；所述信息处理模块用于接收信息采集模块中的所有信息后，对采集到的信息进行信息预处理、信息特征提取、信息整合分析后，得到疲劳驾驶等级；所述提醒模块用于接收信息处理模块所发出的疲劳驾驶等级触发相应提醒装置后，对驾驶员发出预警提醒。
Description
技术领域
本发明属于汽车安全驾驶领域，具体涉及一种驾驶员疲劳驾驶预警系统及方法。
背景技术
在交通事故中，因疲劳驾驶而导致的事故占比较高。随着智能化驾驶系统的普及，疲劳驾驶的监测和预警系统也越来越成熟。目前，对驾驶员疲劳监测的手段主要是通过设置传感器采集驾驶员的呼吸、脉搏、心率以及车辆变道频率等信息，并将上述信息发送至车机管理模块，通过车机管理模块对上述信息进行分析和判断，确认驾驶疲劳等级，最后再根据疲劳等级对应的提醒手段，触发相应的提醒模块，发出声光或震动方向盘的方式提醒驾驶员。上述方法存在如下问题：信息采集模块过多，不利于车机算力的分配，成本相应过高；方向盘握力与个人习惯有很大关系，不便于作为疲劳状态的判定条件。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种信息采取手段简单，判定方法准确的一种驾驶员疲劳驾驶预警系统及方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种驾驶员疲劳驾驶预警系统，它包括信息采集模块、信息处理模块以及提醒模块，其特征在于，所述信息采集模块包括毫米波雷达和DMS摄像头，所述毫米波雷达用于采集驾驶员心率和呼吸，所述DMS摄像头用于采集驾驶员闭眼和哈欠频率和时间；所述信息处理模块用于接收信息采集模块中的所有信息后，对采集到的信息进行信息预处理、信息特征提取、信息整合分析后，得到疲劳驾驶等级；所述提醒模块用于接收信息处理模块所发出的疲劳驾驶等级触发相应提醒装置后，对驾驶员发出预警提醒。
进一步的，所述信息预处理是将毫米波雷达所发出的驾驶员心率和呼吸信息进行降噪处理，将DMS摄像头是将驾驶员的闭眼时间、打哈欠次数计数和频率计算处理。
进一步的，所述信息整合分析是将所提取的毫米波雷达和DMS摄像头的两种信息综合分析后得到驾驶员疲劳特征向量，并根据所预设的标准疲劳特征标定向量对驾驶员疲劳特征向量进行处理得到疲劳等级。
进一步的，所述疲劳等级包括清醒、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳。
进一步的，所述提醒模块包括TTS播报模块、方向盘振动模块、音乐模块、空调模块和车窗模块；当疲劳等级判定为清醒时，不触发提醒模块，当疲劳等级判定为轻度疲劳时，触发TTS播报模块和方向盘震动模块；当疲劳等级为中度疲劳时，触发TTS播报模块、方向盘震动模块和音乐模块；当疲劳等级为重度疲劳时，触发TTS播报模块、方向盘震动模块、空调模块制冷、上升或下降车窗，并触发音乐模块，询问驾驶员是否打开提神音乐。
进一步的，所述毫米波雷达安装在驾驶员座椅内，所述DMS摄像头安装在汽车挡风玻璃旁。
一种驾驶员疲劳驾驶预警方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，通过毫米波雷达采集驾驶员清醒状态下的心率和呼吸，同时，通过DMS摄像头采集驾驶员清醒状态下的闭眼频率和时间，然后通过通讯模块将所采集到的信息发送到信息处理模块的信息整合分析单元，建立标准疲劳特征标定向量；S2，通过毫米波雷达采集驾驶员行车时的心率和呼吸，同时，通过DMS摄像头采集驾驶员行车时的闭眼、哈欠频率及时间，然后通过通讯模块将上述信息发送到信息处理模块进行预处理后，进行特征提取，得到驾驶员行车状态的疲劳特征向量；S3，通过信息处理模块将S2中的驾驶员行车状态的疲劳特征向量与S1中标准疲劳特征标定向量进行整合分析后获得疲劳驾驶等级；S4，根据驾驶员的疲劳驾驶等级输出相应信号至提醒模块，提醒模块根据疲劳驾驶等级触发提醒模块中相应控制单元，对驾驶员发出预警提醒。
进一步的，所述疲劳等级包括清醒、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳，所述提醒模块包括TTS播报控制单元、方向盘振动控制单元、音乐控制单元、空调控制单元和车窗升降控制单元；当疲劳等级判定为清醒时，不触发提醒模块，当疲劳等级判定为轻度疲劳时，触发TTS播报控制单元和方向盘震动控制单元；当疲劳等级为中度疲劳时，触发TTS播报控制单元、方向盘震动控制单元和音乐控制单元；当疲劳等级为重度疲劳时，触发TTS播报控制单元、方向盘震动控制单元、空调控制单元、车窗升降控制单元，并触发音乐控制单元，询问驾驶员是否打开提神音乐。
进一步的，在触发车窗升降控制单元前，先获取行车速度和当前天气信息，判定是否适合升降车窗。
附图说明
图1为实施例中驾驶员疲劳驾驶预警系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例：
如图1所示，本实施例提供的驾驶员疲劳驾驶预警系统，包括信息采集模块、信息处理模块以及提醒模块，所述信息采集模块包括毫米波雷达和DMS摄像头，所述毫米波雷达用于采集驾驶员心率和呼吸，所述DMS摄像头用于采集驾驶员闭眼和哈欠频率和时间；所述信息处理模块用于接收信息采集模块中的所有信息后，对采集到的信息进行信息预处理、信息特征提取、信息整合分析后，得到疲劳驾驶等级；所述提醒模块用于接收信息处理模块所发出的疲劳驾驶等级触发相应提醒装置后，对驾驶员发出预警提醒。本实施例中信息采集模块内对应的传感器仅设有两个，造价低，信息处理更加简便，同时，判定的准确性并没有受到影响。
所述信息预处理是将毫米波雷达所发出的驾驶员心率和呼吸信息进行降噪处理，将DMS摄像头是将驾驶员的闭眼时间、打哈欠次数计数和频率计算处理。所述信息整合分析是将所提取的毫米波雷达和DMS摄像头的两种信息综合分析后得到驾驶员疲劳特征向量，并根据所预设的标准疲劳特征标定向量对驾驶员疲劳特征向量进行处理得到疲劳等级。对信息预处理后，能够提升信息的准确性，为后续的疲劳度判定的准确度提供精确的信息。
具体的，本实施例中将疲劳状态分为四种：分别为清醒、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳。
进一步的，所述提醒模块包括TTS播报模块、方向盘振动模块、音乐模块、空调模块和车窗模块；当疲劳等级判定为清醒时，不触发提醒模块，当疲劳等级判定为轻度疲劳时，触发TTS播报模块和方向盘震动模块；当疲劳等级为中度疲劳时，触发TTS播报模块、方向盘震动模块和音乐模块；当疲劳等级为重度疲劳时，触发TTS播报模块、方向盘震动模块、空调模块制冷、上升或下降车窗，并触发音乐模块，询问驾驶员是否打开提神音乐。
进一步的，所述毫米波雷达安装在驾驶员座椅内，所述DMS摄像头安装在汽车挡风玻璃旁。
具体的，驾驶员疲劳驾驶预警方法包括如下步骤：S1，通过毫米波雷达采集驾驶员清醒状态下的心率和呼吸，同时，通过DMS摄像头采集驾驶员清醒状态下的闭眼频率和时间，然后通过通讯模块将所采集到的信息发送到信息处理模块的信息整合分析单元，建立标准疲劳特征标定向量；S2，通过毫米波雷达采集驾驶员行车时的心率和呼吸，同时，通过DMS摄像头采集驾驶员行车时的闭眼、哈欠频率及时间，然后通过通讯模块将上述信息发送到信息处理模块进行预处理后，进行特征提取，得到驾驶员行车状态的疲劳特征向量；S3，通过信息处理模块将S2中的驾驶员行车状态的疲劳特征向量与S1中标准疲劳特征标定向量进行整合分析后获得疲劳驾驶等级（人体在疲劳时呼吸频率和心率会有一个变化，所以通过建立呼吸频率、心率与疲劳状态之间的关联关系，可以得到驾驶员的疲劳状态，根据打哈欠的频率、闭眼时间的长短来综合判定驾驶员疲劳状态等级）；S4，根据驾驶员的疲劳驾驶等级输出相应信号至提醒模块，提醒模块根据疲劳驾驶等级触发提醒模块中相应控制单元，对驾驶员发出预警提醒。
S3中，采用两种传感器的特征整合判定驾驶员疲劳状态，判定较为准确。具体来说，所驾驶员只是主观的闭了下眼，时间稍微久了一点，或者仅仅是张了下嘴巴，并没有感到疲劳，这时通过毫米波雷达获得的呼吸频率、心率信息与驾驶员闭眼或哈欠特征信息结合后，进行整合验证，即可准确判定驾驶员的驾驶状态是否为疲劳。同时，若哈欠频率较高，且闭眼频率高，再整合驾驶员当前的呼吸频率和心率即可根据上述信息与疲劳等级中各个特征信息对应比较，获得对应的驾驶疲劳等级。
由于每个驾驶员面部特征和生活习惯不同，因此，为了提升疲劳等级的准确率，在建立标准疲劳特征标定向量时，可以通过FaceID账号记录不同驾驶员的专属关联关系，提升识别准确率。
疲劳等级包括清醒、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳，所述提醒模块包括TTS播报控制单元、方向盘振动控制单元、音乐控制单元、空调控制单元和车窗升降控制单元；当疲劳等级判定为清醒时，不触发提醒模块，当疲劳等级判定为轻度疲劳时，触发TTS播报控制单元和方向盘震动控制单元；当疲劳等级为中度疲劳时，触发TTS播报控制单元、方向盘震动控制单元和音乐控制单元；当疲劳等级为重度疲劳时，触发TTS播报控制单元、方向盘震动控制单元、空调控制单元、车窗升降控制单元，并触发音乐控制单元，询问驾驶员是否打开提神音乐。所设置的控制单元随着疲劳等级的提升而逐渐增多，实现不同维度的提醒。在车窗升降时，外部的冷空气或热空气进入驾驶室内，即会从感观方面对驾驶员进行提醒，所设置的音乐控制单元则能够通过声音提醒，方向盘振动单元通过触觉提醒，疲劳等级越大，提醒维度越多，强度也越大。比如，在轻度疲劳时，音乐的分贝小于中度疲劳时音乐分贝。
进一步的，在触发车窗升降控制单元前，先获取行车速度和当前天气信息，判定是否适合升降车窗。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种驾驶员疲劳驾驶预警系统，它包括信息采集模块、信息处理模块以及提醒模块，其特征在于，所述信息采集模块包括毫米波雷达和DMS摄像头，所述毫米波雷达用于采集驾驶员心率和呼吸，所述DMS摄像头用于采集驾驶员闭眼和哈欠频率和时间；所述信息处理模块用于接收信息采集模块中的所有信息后，对采集到的信息进行信息预处理、信息特征提取、信息整合分析后，得到疲劳驾驶等级；所述提醒模块用于接收信息处理模块所发出的疲劳驾驶等级触发相应提醒装置后，对驾驶员发出预警提醒。
2.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述信息预处理是将毫米波雷达所发出的驾驶员心率和呼吸信息进行降噪处理，将DMS摄像头是将驾驶员的闭眼时间、打哈欠次数计数和频率计算处理。
3.根据权利要求1所述的驾驶员疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述信息整合分析是将所提取的毫米波雷达和DMS摄像头的两种信息综合分析后得到驾驶员疲劳特征向量，并根据所预设的标准疲劳特征标定向量对驾驶员疲劳特征向量进行处理得到疲劳等级。
4.根据权利要求1或2或3所述的驾驶员疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述疲劳等级包括清醒、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳。
5.根据权利要求4所述的驾驶员疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述提醒模块包括TTS播报模块、方向盘振动模块、音乐模块、空调模块和车窗模块；当疲劳等级判定为清醒时，不触发提醒模块，当疲劳等级判定为轻度疲劳时，触发TTS播报模块和方向盘震动模块；当疲劳等级为中度疲劳时，触发TTS播报模块、方向盘震动模块和音乐模块；当疲劳等级为重度疲劳时，触发TTS播报模块、方向盘震动模块、空调模块制冷、上升或下降车窗，并触发音乐模块，询问驾驶员是否打开提神音乐。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的驾驶员疲劳驾驶预警系统，其特征在于，所述毫米波雷达安装在驾驶员座椅内，所述DMS摄像头安装在汽车挡风玻璃旁。
7.一种驾驶员疲劳驾驶预警方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，通过毫米波雷达采集驾驶员清醒状态下的心率和呼吸，同时，通过DMS摄像头采集驾驶员清醒状态下的闭眼频率和时间，然后通过通讯模块将所采集到的信息发送到信息处理模块的信息整合分析单元，建立标准疲劳特征标定向量；S2，通过毫米波雷达采集驾驶员行车时的心率和呼吸，同时，通过DMS摄像头采集驾驶员行车时的闭眼、哈欠频率及时间，然后通过通讯模块将上述信息发送到信息处理模块进行预处理后，进行特征提取，得到驾驶员行车状态的疲劳特征向量；S3，通过信息处理模块将S2中的驾驶员行车状态的疲劳特征向量与S1中标准疲劳特征标定向量进行整合分析后获得疲劳驾驶等级；S4，根据驾驶员的疲劳驾驶等级输出相应信号至提醒模块，提醒模块根据疲劳驾驶等级触发提醒模块中相应控制单元，对驾驶员发出预警提醒。
8.根据权利要求7所述的驾驶员疲劳驾驶预警方法，其特征在于，所述疲劳等级包括清醒、轻度疲劳、中度疲劳和重度疲劳，所述提醒模块包括TTS播报控制单元、方向盘振动控制单元、音乐控制单元、空调控制单元和车窗升降控制单元；当疲劳等级判定为清醒时，不触发提醒模块，当疲劳等级判定为轻度疲劳时，触发TTS播报控制单元和方向盘震动控制单元；当疲劳等级为中度疲劳时，触发TTS播报控制单元、方向盘震动控制单元和音乐控制单元；当疲劳等级为重度疲劳时，触发TTS播报控制单元、方向盘震动控制单元、空调控制单元、车窗升降控制单元，并触发音乐控制单元，询问驾驶员是否打开提神音乐。
9.根据权利要求8所述的驾驶员疲劳驾驶预警方法，其特征在于，在触发车窗升降控制单元前，先获取行车速度和当前天气信息，判定是否适合升降车窗。
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