CN105534531A - 一种防疲劳驾驶的方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防疲劳驾驶的方法及***，包括：采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号；对多组所述血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到多个血氧饱和度；计算血氧饱和度均值；根据所述血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；实时采集所述驾驶员的血氧饱和度原始信号；对实时采集到的所述血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到血氧饱和度，若实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示所述驾驶员。本发明由于血氧饱和度原始信号采集不需要电极片，驾驶员不会感到身体不适和反感，因此，实用性强。

Description

一种防疲劳驾驶的方法及***

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种防疲劳驾驶的方法及***。

背景技术

疲劳驾驶是交通事故发生的重要原因，目前监测驾驶员疲劳状态的方法主要通过监视驾驶员的生理参数，如脑电图、心电图、肌电图等，但是其测量需要在驾驶员的身体或头部安装测量装置，容易干扰驾驶员的驾驶，因此驾驶员往往不愿使用。

综上所述，现有技术中防疲劳驾驶技术中普遍存在实用性差等问题。

发明内容

本发明提供一种防疲劳驾驶的方法及***，用以解决现有技术中存在的实用性差的问题。

本发明采用如下技术方案实现：

一种防疲劳驾驶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号；

2)对多组所述血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到多个血氧饱和度；

3)计算血氧饱和度均值；

4)根据所述血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；

5)实时采集所述驾驶员的血氧饱和度原始信号；

6)对实时采集到的所述血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到血氧饱和度，若实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示所述驾驶员。

所述警示驾驶员的方法为下列方式中的一种或多种：

座椅震动、播放提示音、降低空调温度。

所述血氧饱和度阈值为所述血氧饱和度均值的80％至90％。

还包括：

1’)采集多组驾驶员正常身体状况下的呼吸频率原始信号；

2’)对多组所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到多个呼吸频率；

3’)计算呼吸频率均值；

4’)根据所述呼吸频率均值设置呼吸频率阈值；

所述在根据所述呼吸频率均值设置呼吸频率阈值之后，还包括；

5’)实时采集呼吸频率原始信号；

6’)对实时采集到的所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到呼吸频率，若实时采集到的所述呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间，且实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示所述驾驶员。

所述实时采集到的所述呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间，为：

实时采集到的呼出时间大于正常呼出时间的两倍且达到设定的次数；或

根据呼出时间和呼入时间计算得到的呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间。

一种防疲劳驾驶的***，该***包括：方向盘、反射式血氧计传感器、电子控制单元ECU和警示装置；所述电子控制单元ECU包括：血氧饱和度信号调理电路和微处理器；

所述反射式血氧计传感器，位于方向盘上，与ECU中的血氧饱和度信号调理电路连接，用于在初始时刻采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号，以及实时采集所述驾驶员的血氧饱和度原始信号；

所述血氧饱和度信号调理电路，位于ECU内，与反射式血氧计传感器连接，用于对多组所述血氧饱和度原始信号进行信号调理，以及对实时采集到的所述血氧饱和度原始信号进行信号调理；

所述微处理器，位于ECU内，与血氧饱和度信号调理电路连接，用于根据调理后的血氧饱和度信号计算得到多个血氧饱和度；计算血氧饱和度均值；根据所述血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；以及判断实时采集到的所述血氧饱和度是否持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间；

所述警示装置，与ECU连接，用于在实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间时警示所述驾驶员。

所述警示装置为下列装置的一种或多种：

位于座椅内部的震动装置、蜂鸣器、空调温度调节装置。

所述反射式血氧计传感器有两个，对称地位于所述方向盘的两侧。

所述血氧饱和度信号调理电路包括信号比较电路，用于选择信号最强的血氧饱和度原始信号。

该***还包括：热敏电阻传感器；所述电子控制单元ECU还包括：呼吸频率信号调理电路；

所述热敏电阻传感器，位于方向盘中心位置，与ECU中的呼吸频率信号调理电路连接，用于在初始时刻采集多组驾驶员正常身体状况下的呼吸频率原始信号，以及实时采集所述驾驶员的呼吸频率原始信号；

所述呼吸频率信号调理电路，位于ECU内，与热敏电阻传感器连接，用于对多组所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到多个呼吸频率；以及对实时采集到的所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到呼吸频率；

所述微处理器，位于ECU内，与呼吸频率信号调理电路连接，还用于根据调理后的呼吸频率信号计算多个呼吸频率；计算呼吸频率均值；根据所述呼吸频率均值设置呼吸频率阈值；以及判断实时采集到的呼吸频率是否持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间；

所述警示装置，与ECU连接，用于在实时采集到的所述呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间且实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间时警示所述驾驶员。

本发明提供了一种防疲劳驾驶的方法及***，首先利用反射式血氧计传感器采集驾驶员正常情况下的血氧饱和度，设定血氧饱和度阈值，再实时监测驾驶员的血氧饱和度，在驾驶员的血氧饱和度低于血氧饱和度阈值时警示驾驶员。由于反射式血氧计传感器置于方向盘上，血氧饱和度原始信号采集不需要电极片驾驶员不会感到身体不适和反感，因此，实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种防疲劳驾驶的方法流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种防疲劳驾驶的***结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的首先利用反射式血氧计传感器采集驾驶员正常情况下的血氧饱和度，设定血氧饱和度阈值，再实时监测驾驶员的血氧饱和度，在驾驶员的血氧饱和度低于设定的血氧饱和度阈值时警示驾驶员。由于反射式血氧计传感器置于方向盘上，驾驶员不会感到身体不适和反感，因此，实用性强。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例一提供的一种防疲劳驾驶的方法，包括：

步骤101、采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号；

步骤102、对多组血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到多个血氧饱和度；

步骤103、计算血氧饱和度均值；

步骤104、根据血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；

步骤105、实时采集驾驶员的血氧饱和度原始信号；

步骤106、对实时采集到的血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到血氧饱和度，若实时采集到的血氧饱和度持续低于血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示驾驶员。

本发明初始设置包括步骤101至104，初始设置时需要对不同的驾驶员采集不同的原始信号并设置阈值，并存储阈值，例如驾驶员A，采集原始信号后阈值存为A0，驾驶员B，采集原始信号后阈值存为B0。若A驾驶员驾驶，则在启动前将驾驶员信息设置为A。针对个体差异，设置不同的阈值。

采用反射式血氧计传感器，置于方向盘上，反射式血氧计传感器采用高亮度LED(LightEmittingDiode，发光二极管)组件作为入射光源，采用高灵敏度的光电二极管作为光敏接收元件。LED组件封装有660nm红光LED两个、940nm红外光LED一个。

LED组件由LED驱动电路驱动，由于比尔-勃朗特定律只适用于单色光，因此两个LED共用一个光电二极管，LED驱动电路依次驱动两个LED。其中LED驱动电路和信号调理电路、微处理器均位于ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元内)。ECU，又称“行车电脑”或“车载电脑”等，是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样，由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

信号调理电路的具体功能为：光电二极管将采集的光信号转变成电流信号，电流信号通过I/V转换电路转变为电压信号，电压信号包括直流分量和交流分量，提取出交流分量并放大，放大后传入微处理器，由微处理器计算血氧饱和度。

微处理器计算多组血氧饱和度，取其均值为该驾驶员的正常血氧饱和度值。优选地，血氧饱和度阈值为血氧饱和度均值的80％至90％。

优选地，警示驾驶员的方法为下列方式中的一种或多种：

座椅震动、播放提示音、降低空调温度。

其中位于座椅内部的震动装置、蜂鸣器、空调温度调节装置均与ECU相连。

优选地，驾驶员的血氧饱和度信号采集与处理同时，还包括：

步骤101’、采集多组驾驶员正常身体状况下的呼吸频率原始信号；

步骤102’、对多组呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到多个呼吸频率；

步骤103’、计算呼吸频率均值；

步骤104’、根据呼吸频率均值设置呼吸频率阈值；

步骤105’、实时采集呼吸频率原始信号；

步骤106’、对实时采集到的呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到呼吸频率，若实时采集到的呼吸频率持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间，且实时采集到的血氧饱和度持续低于血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示驾驶员。

热敏电阻传感器是一种电阻值随温度变化而变化的电子器件。通过恒流源供电，在一定时间内电阻值的变化次数和电压大小的变化次数相同，而电阻值的变化是由外界温度的变化所引起的，而电阻外界小范围的温度变化是由人体所呼出气体和外界空气的温度差异所引起的，所以一次电压变化就是一次电阻阻值变化同时也是一次温度变化，也就是人呼、吸各一次，即呼入时间加上呼出时间各一次，因此只需记录电压的变化次数就可得到呼吸次数，然后除以时间就得到呼吸频率。呼吸频率的原始信号大致为正弦波。

呼吸频率的初设设置，即步骤101’至104’与血氧饱和度的初始设置相同，此处不再重复。呼吸频率可以与血氧饱和度同时进行初始值设置，也可以先设置某一项。实时采集为同时进行采集。优选地，呼吸频率的阈值与血氧饱和度的阈值设置为一组数值，例如驾驶员A，血氧饱和度阈值存为A0，呼吸频率阈值存为A1，则驾驶员A的阈值为[A0，A1]。

呼吸频率传感器位于位于方向盘中心位置上侧，驾驶员开车时呼出的气流可以直接打在呼吸频率传感器上，便于采集信号。

呼吸频率的信号调理电路与血氧传感器的信号调理电路略有不同，具体为：由呼吸频率传感器采集到的呼吸频率原始信号经过信号放大电路放大、滤波电路滤波、波形转换电路将采集正弦波转换为方波，最后通过A/D转换将模拟信号转为数字信号传给微处理器。

对实时采集到的呼吸频率原始信号进行信号调理后由微处理器计算得到呼吸频率，若实时采集到的呼吸频率持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间，例如5分钟，或10分钟，且实时采集到的血氧饱和度持续低于血氧饱和度阈值预定的第一时间，例如15分钟，则警示驾驶员。第一时间与第二时间可以相同，也可以不相同。

优选地，实时采集到的呼吸频率持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间，为：

实时采集到的呼出时间大于正常呼出时间的两倍且达到设定的次数；或

根据呼出时间和呼入时间计算得到的呼吸频率持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间。

微处理器收集到的呼吸频率信号，计算正常身体状况下的呼出时间的平均时长，例如3秒，若某一呼出时间为6.4秒，则驾驶员可能在打哈欠，若连续设定的次数，如4次，呼出时间都在6秒以上，说明驾驶员一直在打哈欠，此时驾驶员为疲劳状态。或者，微处理器计算呼吸频率，例如，正常身体状况下的呼吸频率为20赫兹，若预定的第二时间内如2分钟，呼吸频率变为13赫兹，说明驾驶员身体疲劳。

本发明提供了一种防疲劳驾驶的方法及***，首先利用反射式血氧计传感器采集驾驶员正常情况下的血氧饱和度，设定血氧饱和度阈值，再实时监测驾驶员的血氧饱和度，在驾驶员的血氧饱和度低于血氧饱和度阈值时警示驾驶员。由于反射式血氧计传感器置于方向盘上，血氧饱和度原始信号采集不需要电极片，驾驶员不会感到身体不适和反感，因此，实用性强。为确定驾驶员的疲劳状态，另设有呼吸频率传感器，在驾驶员的呼吸频率和血氧饱和度均表示疲劳状态时警示驾驶员，从而提高了驾驶员疲劳状态识别的可靠性。

针对上述方法流程，本发明实施例还提供一种防疲劳驾驶的***，***的具体内容可以参照上述方法实施，在此不再赘述。

如图2所示，本发明实施例二提供的一种防疲劳驾驶的***，该***包括：方向盘201、反射式血氧计传感器202、电子控制单元ECU203、警示装置204；电子控制单元ECU包括：血氧饱和度信号调理电路205、微处理器206；

反射式血氧计传感器202，位于方向盘201上，与ECU203中的血氧饱和度信号调理电路205连接，用于在初始时刻采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号，以及实时采集驾驶员的血氧饱和度原始信号；

血氧饱和度信号调理电路205，位于ECU203内，与反射式血氧计传感器202连接，用于对多组血氧饱和度原始信号进行信号调理，以及对实时采集到的血氧饱和度原始信号进行信号调理；

微处理器206，位于ECU203内，与血氧饱和度信号调理电路205连接，用于根据调理后的血氧饱和度信号计算得到多个血氧饱和度；计算血氧饱和度均值；根据血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；以及判断实时采集到的血氧饱和度是否持续低于血氧饱和度阈值预定的第一时间；

警示装置204，与ECU203连接，用于在实时采集到的血氧饱和度持续低于血氧饱和度阈值预定的第一时间时警示驾驶员。

优选地，警示装置204为下列装置的一种或多种：

位于座椅内部的震动装置、蜂鸣器、空调温度调节装置。

优选地，反射式血氧计传感器202有两个，对称地位于方向盘201的两侧。

优选地，血氧饱和度信号调理电路205包括信号比较电路209，用于选择信号最强的血氧饱和度原始信号。

信号比较电路209选择出信号较强的原始信号，防止驾驶员单手驾驶时采集不到信号。

优选地，防疲劳驾驶装置还包括：热敏电阻传感器207；电子控制单元ECU203包括：呼吸频率信号调理电路208；

热敏电阻传感器207，位于方向盘201中心位置，与ECU203中的呼吸频率信号调理电路208连接，用于在初始时刻采集多组驾驶员正常身体状况下的呼吸频率原始信号，以及实时采集驾驶员的呼吸频率原始信号；

呼吸频率信号调理电路208，位于ECU203内，与热敏电阻传感器207连接，用于对多组呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到多个呼吸频率；以及对实时采集到的呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到呼吸频率；

微处理器206，位于ECU203内，与呼吸频率信号调理电路208连接，还用于根据调理后的呼吸频率信号计算多个呼吸频率；计算呼吸频率均值；根据呼吸频率均值设置呼吸频率阈值；以及判断实时采集到的呼吸频率是否持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间。

警示装置204，与ECU203连接，用于在实时采集到的呼吸频率持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间且实时采集到的血氧饱和度持续低于血氧饱和度阈值预定的第一时间时警示驾驶员。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种防疲劳驾驶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号；

2)对多组所述血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到多个血氧饱和度；

3)计算血氧饱和度均值；

4)根据所述血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；

5)实时采集所述驾驶员的血氧饱和度原始信号；

6)对实时采集到的所述血氧饱和度原始信号进行信号调理后计算得到血氧饱和度，若实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示所述驾驶员。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述警示驾驶员的方法为下列方式中的一种或多种：

座椅震动、播放提示音、降低空调温度。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述血氧饱和度阈值为所述血氧饱和度均值的80％至90％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

1’)采集多组驾驶员正常身体状况下的呼吸频率原始信号；

2’)对多组所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到多个呼吸频率；

3’)计算呼吸频率均值；

4’)根据所述呼吸频率均值设置呼吸频率阈值；

所述在根据所述呼吸频率均值设置呼吸频率阈值之后，还包括；

5’)实时采集呼吸频率原始信号；

6’)对实时采集到的所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到呼吸频率，若实时采集到的所述呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间，且实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间，则警示所述驾驶员。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实时采集到的所述呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间，为：

实时采集到的呼出时间大于正常呼出时间的两倍且达到设定的次数；或

根据呼出时间和呼入时间计算得到的呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间。

6.一种防疲劳驾驶的***，其特征在于，该***包括：方向盘、反射式血氧计传感器、电子控制单元ECU和警示装置；所述电子控制单元ECU包括：血氧饱和度信号调理电路和微处理器；

所述反射式血氧计传感器，位于方向盘上，与ECU中的血氧饱和度信号调理电路连接，用于在初始时刻采集多组驾驶员正常身体状况下的血氧饱和度原始信号，以及实时采集所述驾驶员的血氧饱和度原始信号；

所述血氧饱和度信号调理电路，位于ECU内，与反射式血氧计传感器连接，用于对多组所述血氧饱和度原始信号进行信号调理，以及对实时采集到的所述血氧饱和度原始信号进行信号调理；

所述微处理器，位于ECU内，与血氧饱和度信号调理电路连接，用于根据调理后的血氧饱和度信号计算得到多个血氧饱和度；计算血氧饱和度均值；根据所述血氧饱和度均值设置血氧饱和度阈值；以及判断实时采集到的所述血氧饱和度是否持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间；

所述警示装置，与ECU连接，用于在实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间时警示所述驾驶员。

7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述警示装置为下列装置的一种或多种：

位于座椅内部的震动装置、蜂鸣器、空调温度调节装置。

8.如权利要求6所述的***，其特征在于，

所述反射式血氧计传感器有两个，对称地位于所述方向盘的两侧。

9.如权利要求6所述的***，其特征在于，

所述血氧饱和度信号调理电路包括信号比较电路，用于选择信号最强的血氧饱和度原始信号。

10.如权利要求6所述的***，其特征在于，该***还包括：热敏电阻传感器；所述电子控制单元ECU还包括：呼吸频率信号调理电路；

所述热敏电阻传感器，位于方向盘中心位置，与ECU中的呼吸频率信号调理电路连接，用于在初始时刻采集多组驾驶员正常身体状况下的呼吸频率原始信号，以及实时采集所述驾驶员的呼吸频率原始信号；

所述呼吸频率信号调理电路，位于ECU内，与热敏电阻传感器连接，用于对多组所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到多个呼吸频率；以及对实时采集到的所述呼吸频率原始信号进行信号调理后计算得到呼吸频率；

所述微处理器，位于ECU内，与呼吸频率信号调理电路连接，还用于根据调理后的呼吸频率信号计算多个呼吸频率；计算呼吸频率均值；根据所述呼吸频率均值设置呼吸频率阈值；以及判断实时采集到的呼吸频率是否持续低于呼吸频率阈值预定的第二时间；

所述警示装置，与ECU连接，用于在实时采集到的所述呼吸频率持续低于所述呼吸频率阈值预定的第二时间且实时采集到的所述血氧饱和度持续低于所述血氧饱和度阈值预定的第一时间时警示所述驾驶员。