疲劳驾驶系统

-1-汽车驾驶员防疲劳预警系统摘要：在高速公路快速发展的时代，疲劳驾驶是造成交通事故的主要元凶之一。驾驶员防疲劳预警系统设计的设计旨在使打瞌睡驾驶的司机能随时通过系统发觉自己的驾驶状态，通过此系统刺激驾驶员集中注意力，从而保障行车安全，减小由于疲倦产生交通事故的可能性。这也为人类生命财产安全提供了有力保障，降低道路伤害对国家社会经济造成的损害。关键词：疲劳检测疲劳驾驶预警系统一、本课题的应用背景、意义驾驶疲劳是指驾驶员由于睡眠不足或长时间持续驾驶造成的反应能力下降，这种下降表现在驾驶员困倦、打瞌睡、驾驶操作失误或完全丧失驾驶能力。驾驶疲劳反映在生理与心理两个方面，生理反映包括神经系统的功能、血液和眼睛的变化；心理反映包括反应时延长、注意力分散、动作不协调。美国印第安那大学对交通事故原因的调查研究发现85％的事故与驾驶员有关，车辆和环境因素只占15％[1]。驾驶员在事故发生前一瞬间的行为和故障直接导致了事故的发生，这些行为包括知觉的延迟、对环境的决策错误、对危险情况的处理不当等。在所有的驾驶员错误中，最常见的是知觉延迟和决策错误，这些错误会产生注意力不集中、反映迟钝、操作不当等，产生这些错误的根本原因就是驾驶疲劳。由于司机疲劳驾驶导致警惕性水平的下降，从而造成交通事故的增长，这已成为了社会普遍关注的一个热点。如果司机疲劳驾驶，那么他的观察、识别和车辆控制能力都会显著下降，严重威胁自身的安全和其他人的生命。随着交通运输业的发展，交通事故已成为当前各国所面临的严重问题。据世界卫生组织统计，全世界每年有120多万人死于交通事故，数百万人受伤或致残。全球每年交通事故造成的经济损失高达5180亿美元，其中发展中国家占1000亿美元[2]。近年来，我国恶性道路交通事故呈上升趋势。我国交通事故死亡人数己连续10多年居世界第一。我国因车祸丧生的人数，十几年间己从每年5万多人增长到10多万人，是交通事故死亡人数居世界第二位国家的两倍。其中，驾驶员疲劳造成交通事故的占总数的20％左右，大约占特大交通事故的40％[3]以上。所以进行疲劳检测技术的研究是十分必要的，且有其深远的意义。二．国内外的发展现状许多国家都比较重视疲劳驾驶预警系统的研究工作,早期的疲劳驾驶测评主要是从医学角度出发,借助医疗器件进行的.这些研究可以追溯到1935年美国交通部管辖-2-的洲际商业协会ICC(InterstateCommerceCommission)要求美国公共卫生服务署USPHS(UnitedStatesPublicHealthService)对城市商业机动车驾驶员服务时间(hoursofservice)管理条例的合理性所进行的调查.但是对疲劳驾驶的实质性的研究工作,是从20世纪80年代由美国国会批准交通部实施驾驶服务时间(HOS)改革,研究商业机动车驾驶和交通安全的关系,并健全卡车和公共汽车安全管理条例开始的,由此把疲劳驾驶的研究提到立法高度,保证了开展疲劳驾驶研究的合法性、有效性和持续性。其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(DrowsyDriverDetectionSystem).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[4]。(2)方向盘监视装置S.A.M.(SteeringAttentionMonitor).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。另外,S.A.M.与录像机配合使用可以为保险公司提供证据[5]。(3)日本研制的DAS2000型路面警告系统(DAS2000RoadAlertSystem).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[6].(4)反应时测试仪PVT(PsychomotorVigilanceTest).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.(5)日本研制的电子“清醒带”.使用时固定在驾驶员头部,将“清醒带”一端的插头插入车内点烟器的插座,装在带子里的半导体温差电偶使平展在前额部位的铝片变凉,使驾驶员睡意消除,精神振作.我国的疲劳驾驶预警系统的研究起步较晚,目前比较成型的是通过传感器测量驾驶员驾驶时方向盘、踏板等的运动参数来判别驾驶员的安全因素,发现方向盘的操纵情况与驾驶员的疲劳程度有一定的联系,方向盘较长时间不动,说明驾驶员在打瞌睡。-3-三、驾驶员预警系统的发展趋势目前，疲劳驾驶预警系统的研究方兴未艾，虽然对其进行行研究逐渐引起许多国家的关注和重视，但到目前为止，实用的产品尚未推出，系统监测的准确性、可靠性和有效性亟待提高，今后其发展将呈现以下趋势。1、深入认认识研究疲劳驾驶的特性及形成机理。人们将会结合心理学的最新研究成果，从生理学、生物化学、人机工程学、行为科学等多门学科的角度，深入研究驾驶员疲劳的形成机理，并揭示其形成机理的本质，为系统实时检测驾驶员的疲劳状态提供理论依据。2、准确建立起描述驾驶行为与疲劳之间关系的数学模型。利用目前常用的接触式检测方法，找出疲劳驾驶的]表征及原因，为实时的、客观的非接触式检测方法确定合理的疲劳驾驶检测标准。3、建立可靠的驾驶疲劳评价体系。随着脑成像技术以及认知神经科学的飞速发展，系统地研究认知疲劳过程和功能状态，并通过大量的实验研究，探讨确定详细的驾驶疲劳评价标准。4、进一步融合多种信息，提高疲劳驾驶监测系统的可靠性将是今后的重点研究方向之一。随着智能传感器：数字图像处理、移动通信、模式识别、计算机科学学、自动控制、信息处理、DSP等技术的大力推广和发展，使其对驾驶员疲劳程度进行定性和定量相结合的检测，以达到提高检测准确性的目的。5、设计可靠、低廉、有效、便携的疲劳驾驶监测系统促进疲劳驾驶、预警系、统的产品化和商品化。要在汽车上普及，成功安装、使用疲劳驾驶预警系统，首先是对驾驶员的驾驶驶行为不产生干扰，方便驾驶员的驾驶；其次是必须绝对准确、可靠；最后必须保证价格低廉，使有关公司及车主在费用上能轻松承担。利用数字移动通信和无线传感技术开发驾驶员疲劳驾驶网络监控系统，扩大疲劳驾驶监控系统的时空覆盖范围，加强交通通管理部门的监管，将是今后疲劳驾驶监测系统的一个重要发展方向。四、总结疲劳驾驶预警系统的研究是汽车主动安全技术的一个重要研究方向，一直是国内外交通安全领域的研究热点，其研究跨越了心理学、生理学、人机工程学、计算机信息、模式识别、数字图像处理、传感器技术、电子技术和信息技术等多个学科。随着汽车技术的进歩和传感器制造工艺的提高，以及各国对交通安全的曰益重视，疲劳驾驶预警系统将会在实际应用中不断完善发展，从而为有效降低交通事故发生率，保证人民生命和财产安全发挥越来越重要的作用。-4-参考文献[1]张灵聪，王正国，朱佩芳．汽车驾驶疲劳研究综述．人类工效学，1999，9(1)：38～41[2]纵滔，高进东．陕西省高速公路致死性交通事故的特点．中国交通医学杂志，2003，l8(4)：368～370[3]张志斌，陈阳丹，杨玉珍．基于Blackfin533的驾驶疲劳实时检测预警系统[J]．计算机测量与控制，2008，16(11)：1567～1570[4]朱振华，吴晓娟.基于眨眼持续时间的司机疲劳检测方法.计算机工程，2008[5]郝永江，高金华.基于图像的驾驶员疲劳监测系统.PLC&FA2008年4月[6]孙玮，李晓莹．避免疲劳驾驶的“驾驶员警示系统”[J]．交通世界（运输．车辆），2006,（1:）：57[7]王磊，吴晓娟．驾驶疲劳／瞌睡检测方法的研究进展．生物医学T程学，2007，24(1)：245～248[8]R.Grace,V.E.Byme,J.M.Legrand,eta1.Amachinevisionbasedonthedrowsydriverdetectionsystemforheavyvehicles.ProceedingsofTheMeasuresofDriverAlertnessConference,2000:75～86[9]LanitisA.,TaylorCIJ.,CootesT.F.AUnifiedApproachtoCodingandFaceImages.InProe.Intl.Conf.onComputerVision,2005:368～373[10]MartinEriksson,NikolaosEpapanikolopoulos.Eye-trackingfordetectionofthedriver'sfatigue.ProceedingsoftheInIEEEConferenceonIntelligentSystem,2000:314～319车辆091刘晓林2009071026-5-