CN104700572A - 一种防疲劳驾驶智能头枕及其控制方法 - Google Patents

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高菲菲
甘为民
喻其山
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    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/06—Alarms for ensuring the safety of persons indicating a condition of sleep, e.g. anti-dozing alarms

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Abstract

本发明提供一种防疲劳驾驶智能头枕及其控制方法，所述头枕包括用于采集驾驶者脑电波信号的信号采集单元、对信号采集单元采集的信号进行预处理的信号处理器、对信号处理器处理的数据进行分析的脑波计算器、警告发生器和对脑波计算器计算结果进行分析的状态探测器。本发明是通过不用接触驾驶司机头部即可准确接收到司机的脑波信号，查出和判断这名驾驶者是否疲劳驾驶或者存在睡意，并且执行必要的提醒来警示司机，降低发生事故的风险。并且本发明能够排除环境噪音所带来的影响，能够较准确的判断驾驶者是否疲劳或者存在睡意。

Description

一种防疲劳驾驶智能头枕及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车座椅头枕，具体的是涉及一种防疲劳驾驶智能头枕及其控制方法。
背景技术
人们往往在长时间驾驶车辆时，容易出现困乏和睡意，而一旦出现睡意，安全事故可能一触即发。现在的防止驾驶者疲劳的***是通过驾驶者的面部表情状态来认可驾驶者是否存在睡意。也有一些***是通过驾驶者的呼吸状态来判断司机是否存在昏昏欲睡来驾驶车辆的。然而，通过驾驶者的面部表情和呼吸状态发明的***，由于受设备等各种问题的局限性，是有很大问题的。面部表情比如眨眼的间隔时间来估计，如果错误的估计眨眼时，并不能降低事故的发生率，眨眼是受外界各种环境影响的，比如强光、异物入眼等。还有通过面部表情来判断，面孔根据种族的差异是否很大差别的，设备判断误差的几率上升。且司机的身高有高矮或者当司机摆动头部时，可能导致司机离开了面部识别照相机的摄像范围外，这样就容易导致错误识别。而通过呼吸状态来判断的方法，误差率会受呼吸传感器周边环境的改变影响，当驾驶室打开窗户时，气流对呼吸传感器的影响很大。因此发明一个***，来准确的获得司机驾驶车辆的状态并把信息传递到主机***提醒驾驶者是非常重要的。
疲劳驾驶导致的事故发生比率很大，如何准确的判断司机是否存在疲劳驾驶，是否处于睡意状态，并把判断的信号传递给主机***提醒驾驶者。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种防疲劳驾驶智能头枕，克服了不能准确判断司机是否存在疲劳驾驶，是否处于睡意状态的难题。
为了实现上述目的，本发明提供一种防疲劳驾驶智能头枕，所述头枕包括用于采集驾驶者脑电波信号的信号采集单元、对信号采集单元采集的信号进行预处理的信号处理器、对信号处理器处理的数据进行分析的脑波计算器、警告发生器和对脑波计算器计算结果进行分析的状态探测器。
优选的，所述信号采集单元包括中央信号采集单元和设置在中央信号采集单元两侧的左翼信号采集单元、右翼信号采集单元。
优选的，所述中央信号采集单元、左翼信号采集单元和右翼信号采集单元均包括依次连接的接收器、信号放大器和收集器。
优选的，所述中央信号采集单元固定在头枕的中部。
优选的，所述中央信号采集单元和左翼信号采集单元、右翼信号采集单元采用U字型结构固定于头枕上并采用非接触方式接收脑电波信号。
所述信号处理器包括分别与脑波计算器连接的中央信号处理器和噪音信号处理器，所述中央信号采集单元与中央信号处理器连接，所述左翼信号采集单元、右翼信号采集单元与噪音信号处理器连接。
优选的，所述头枕还包括用于选择打开中央信号采集单元、左翼信号采集单元和右翼信号采集单元信号的开关。
优选的，所述智能头枕还包括用于卡合驾驶员座椅的卡套。卡套可调节大小，可以根据不同的需要将头枕固定在座椅的不同位置。
一种防疲劳驾驶智能头枕控制方法，包括以下步骤：
a.信号采集单元将收集到的脑电波信号输出给信号处理器进行预处理；
b.脑波计算器根据信号处理器预处理后的数据计算出驾驶员的脑电波信号；
c.状态探测器分析脑电波信号确认司机是否处于疲劳或睡意状态；
d.警告发生器根据状态探测器探测司机的状态确定是否发出警告。
头枕上的中央信号采集单元接收驾驶员头部发出的脑电波信号，经信号放大器将信号放大后传输到中央信号处理器；所述左翼信号采集单元和右翼信号采集单元采集司机头部左边和右边的信号，经信号放大器放大后输出到噪音信号处理器。
有益效果：本发明是通过不用接触驾驶司机头部即可准确接收到司机的脑波信号，查出和判断这名驾驶者是否疲劳驾驶或者存在睡意，并且执行必要的提醒来警示司机，降低发生事故的风险。并且本发明能够排除环境噪音所带来的影响，能够较准确的判断驾驶者是否疲劳或者存在睡意。
附图说明
图1为本发明***的外部结构图；
图2为本发明信号处理流程图；
图3为本发明***的内部结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施例来对本发明做进一步说明。
一种防疲劳驾驶智能头枕，头枕包括用于采集驾驶者脑电波信号的信号采集单元、对信号采集单元采集的信号进行预处理的信号处理器、对信号处理器处理的数据进行分析的脑波计算器、警告发生器和对脑波计算器计算结果进行分析的状态探测器。信号采集单元包括中央信号采集单元和设置在中央信号采集单元两侧的左翼信号采集单元、右翼信号采集单元。优选的，中央信号采集单元、左翼信号采集单元和右翼信号采集单元均包括依次连接的接收器、信号放大器和收集器。优选的，中央信号采集单元固定在头枕的中部。优选的，中央信号采集单元和左翼信号采集单元、右翼信号采集单元采用U字型结构固定于头枕上并采用非接触方式接收脑电波信号。信号处理器包括分别与脑波计算器连接的中央信号处理器和噪音信号处理器，中央信号采集单元与中央信号处理器连接，左翼信号采集单元、右翼信号采集单元与噪音信号处理器连接。优选的，头枕还包括用于选择打开中央信号采集单元、左翼信号采集单元和右翼信号采集单元信号的开关。优选的，智能头枕还包括用于卡合驾驶员座椅的卡套。卡套可调节大小，可以根据不同的需要将头枕固定在座椅的不同位置。
防疲劳驾驶智能头枕控制方法，包括以下步骤：
a.信号采集单元将收集到的脑电波信号输出给信号处理器进行预处理；
b.脑波计算器根据信号处理器预处理后的数据计算出驾驶员的脑电波信号；
c.状态探测器分析脑电波信号确认司机是否处于疲劳或睡意状态；
d.警告发生器根据状态探测器探测司机的状态确定是否发出警告。
头枕上的中央信号采集单元接收驾驶员头部发出的脑电波信号，经信号放大器将信号放大后传输到中央信号处理器；所述左翼信号采集单元和右翼信号采集单元采集司机头部左边和右边的信号，经信号放大器放大后输出到噪音信号处理器。
下面结合图1至图3，对本发明上述实施方式做进一步的详细叙述。通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
图1所示是本发明智能头枕的***的外部图，这个防止驾驶者疲劳驾驶的***是通过不接触驾驶员头部的接收器来接收驾驶者的脑电波，通过主机***处理判断后确认驾驶者是否疲劳驾驶，如疲劳驾驶，***发出警报，提醒司机。在驾驶员的头部表面不接触的接收器按照图1所示分组排列，接收器分成三个小组：1、中央电极组110安排在座椅头枕休息区的中间，2、第二台接收器的电极组120-1安排在座椅头枕休息区的右边，3、第三台接收器的电极组120-2安排在座椅头枕休息区的左边。
中央电极组110和电极组120-1、120-2一起排列在司机头部附近，中央电极组110相对的离司机头部最近，电极组120-1、120-2分布在司机头部两侧。中央电极组110接收脑电波和环境噪音信号，120-1接收右侧环境噪音信号和靠右边的脑电波信号，120-2接收左侧环境噪音信号和靠左边的脑电波信号，然后信号经过主机计算***处理后最终获得司机的脑电波信号。
图2所示，计算机处理***分别接收到110、120-1、120-2的信号，识别出脑波和环境噪音信号，通过计算处理去除噪音信号，从而获取司机脑电波的实际信号，保证接收到的信号的准确性。
图3所示是此***的内部结构图，这个***包含电极组110、120-1和120-2，信号放大器131、132-1、132-2以及信号收集器141、142-1、142-2并经过处理器151、152最终通过脑波计算器160得到脑波信号、还有状态探测器170和警告发生器180组成。
中央电极组110在头枕休息区的中间位置，相应的收集的是靠近司机头部的的信号，信号放大器131放大从中央电极组接收到的信号，信号收集器141收集放大信号并输出给处理器151。
类似的，右边电极组120-1、左边电极组120-2接收到司机头部右边和左边的信号，信号放大器132-1、132-2放大接收到的右边、左边的信号，信号收集器142-1、142-2收集放大信号并输出给处理器152。
脑波计算器160通过处理器输出的中央信号151、左右两边的噪声信号152，最终计算器160通过去除噪音信号最终获得司机的脑电波信号。状态探测器170通过分析脑电波计算器计算出的司机脑电波信号确认司机是否处于疲劳或者睡意状态。警告发生器180根据状态探测器探测司机的状态确定发出警告的必要性。当警告发生器认为警告是必要的，便发出警告，提醒司机注意驾驶。
该发明提供的防疲劳驾驶智能头枕，通过收集脑波信号判断驾驶者师傅处于疲劳或者睡意驾驶状态，并把判断的信号传递给主机***提醒驾驶者，降低事故发生的机率。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述头枕包括用于采集驾驶者脑电波信号的信号采集单元、对信号采集单元采集的信号进行预处理的信号处理器、对信号处理器处理的数据进行分析的脑波计算器、警告发生器和对脑波计算器计算结果进行分析的状态探测器。
2.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述信号采集单元包括中央信号采集单元和设置在中央信号采集单元两侧的左翼信号采集单元、右翼信号采集单元。
3.根据权利要求2所述的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述中央信号采集单元、左翼信号采集单元和右翼信号采集单元均包括依次连接的接收器、信号放大器和收集器。
4.根据权利要求2所述的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述中央信号采集单元固定在头枕的中部。
5.根据权利要求2的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述中央信号采集单元和左翼信号采集单元、右翼信号采集单元采用U字型结构固定于头枕上并采用非接触方式接收脑电波信号。
6.根据权利要求2所述的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述信号处理器包括分别与脑波计算器连接的中央信号处理器和噪音信号处理器，所述中央信号采集单元与中央信号处理器连接，所述左翼信号采集单元、右翼信号采集单元与噪音信号处理器连接。
7.根据权利要求2所述的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述头枕还包括用于选择打开中央信号采集单元、左翼信号采集单元和右翼信号采集单元信号的开关。
8.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶智能头枕，其特征在于：所述智能头枕还包括用于卡合驾驶员座椅的卡套。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的防疲劳驾驶智能头枕控制方法，包括以下步骤：
a.信号采集单元将收集到的脑电波信号输出给信号处理器进行预处理；
b.脑波计算器根据信号处理器预处理后的数据计算出驾驶员的脑电波信号；
c.状态探测器分析脑电波信号确认司机是否处于疲劳或睡意状态；
d.警告发生器根据状态探测器探测司机的状态确定是否发出警告。
10.根据权利要求9所述的防疲劳驾驶智能头枕控制方法，其特征在于：所述步骤a包括以下步骤：头枕上的中央信号采集单元接收驾驶员头部发出的脑电波信号，经信号放大器将信号放大后传输到中央信号处理器；所述左翼信号采集单元和右翼信号采集单元采集司机头部左边和右边的信号，经信号放大器放大后输出到噪音信号处理器。
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