疲劳驾驶预警系统分析

疲劳驾驶预警系统小组成员：高国峰洪志豪目录•疲劳驾驶的现状及危害•疲劳驾驶报警系统用到的一些方法及其弊端•国内外驾驶报警系统开发现状•对系统整体方案的设计•我们对于该系统未来的展望及创新一、疲劳驾驶的现状及危害疲劳驾驶是当今交通安全的重要隐患之一。驾驶人在疲劳时，其对周围环境的感知能力、形势判断能力和对车辆的操控能力都有不同程度的下降，因此很容易发生交通事故。统计数据表明，在2010年至2011年我国直接由疲劳驾驶导致的死亡人数分别占机动车驾驶人交通肇事总死亡人数的11.35%和12.5%，大约每年有9000人死于疲劳驾驶。因此，研究开发高性能的驾驶人疲劳状态实时监测及预警技术，对改善我国交通安全状况意义重大。二、疲劳驾驶监测的一些方法•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。•2.1基于驾驶人生理信号的检测方法•针对疲劳的研究最早始于生理学。相关研究表明，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。•弊端••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。•2.2基于驾驶人生理反应特征的检测方法•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。目前基于眼动机理研究驾驶疲劳的算法有很多种，广泛采用的算法包括PERCLOS，即将眼睑闭合时间占一段时间的百分比作为生理疲劳的测量指标。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。•2.3基于驾驶人操作行为的检测方法••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。对于方向盘操作频率的变化可以显现出来，当驾驶人员处于疲劳驾驶状态时操作频率会变小且伴有急剧性。•弊端•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。•2.4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。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，实验证明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。日本庆应大学(2005)中岛研究室利用EEG评价驾驶人的睡意，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。三、国内外开发现状2.1国内研究现状（1）司机瞌睡提醒器是配戴在驾驶员耳朵上利用电子平衡工作原理的警示装置，产品中设置了特别灵敏的检测调节器，能测定人低头幅度，（正常情况下司机低头不超过30度），它自动监视司机的坐姿，当司机开车低头的幅度过大时，就会发出报警声音,刺激中枢神经，消除睡意。行之有效地提醒司机注意安全驾驶，从而避免交通事故的发生。（2）gogo850是国内唯一已经商业化的疲劳驾驶预警系统•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。国外研究现状•2.2.1美国AttentionTechnologies公司推出的DriverFatigueMonitor（DD850）是一款基于驾驶人生理反应特征的驾驶人疲劳监测预警产品，产品外形如图1所示。该产品通过红外摄像头采集驾驶人眼部信息，采用PERCLOS作为疲劳报警指标，可直接安装在仪表盘上，报警的敏感度和报警音量均可调节，目前已推广应用。基于红外差频识别眼睛睁闭情况•2.2.2美国AssistWareTechnology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。缺点：车道偏移报警系统，技术上没有难度，市场门槛低，不仅需要改装车辆，而且不适合中国的路况，在超车、被超、并线、压线都会存在误报，误报一多在关键时刻该报警的时候人就不再敏感了•比亚迪装备的疲劳监测系统被称为“疲劳驾驶预警系统（BAWS）”，它是基于驾驶员生理图像反应，由ECU和摄像头两大模块组成，利用驾驶员的面部特征、眼部信号、头部运动性等推断驾驶员的疲劳状态，并进行报警提示和采取相应措施的装置。对驾乘者给予主动智能的安全保障。•大众汽车装备的疲劳监测系统被称为“疲劳识别系统”，它从驾驶开始时便对驾驶员的操作行为进行记录，并能够通过识别长途旅行中驾驶操作的变化，对驾驶员的疲劳程度进行判断。驾驶员转向操作频率变低，并伴随轻微但急骤的转向动作以保持行驶方向是驾驶精力不集中的典型表现。根据以上动作的出现频率，并综合诸如旅途长度、转向灯使用情况、驾驶时间等其他参数，系统对驾驶员的疲劳程度进行计算和鉴别，如果计算结果超过某一定值，仪表盘上就会闪烁一个咖啡杯的图案，提示驾驶员需要休息，驾驶员疲劳识别系统将驾驶员注意力集中程度作为衡量驾驶员驾驶状态的重要考虑因素，以致力于道路安全的提高。此外，只要打开疲劳识别系统，无论系统是否进行监测，系统每隔4小时都会提醒驾驶员需要休息了。•奔驰装备的疲劳监测系统被称为“注意力辅助系统”，这套系统会不断侦测驾驶员的行车方式。车辆上有71个传感器，在80-180km/h间的车速范围内检测纵向和横向加速度的方向盘和踏板传感器，系统可以感知到驾驶员正在疲劳驾驶，之后提示应当适当休息。•沃尔沃装备的疲劳监测系统被称为“驾驶员安全警告系统（DAC）”。该系统由一个摄像头、若干传感器和一个控制单元组成。摄像头装在风挡和车内后视镜之间，不断测量汽车与车道标志之间的距离，通过数字摄像机发出的信号以及来自方向盘运动的数据监测车辆行驶的路线，DAC可把异常行驶状况和您的正常驾驶风格进行对比；传感器记录汽车的运动；控制单元储存该信息并计算是否有失去对汽车控制的危险。如果检测到您的驾驶行为有疲态或分心的迹象出现，评估的结果是高风险时，即通过声音信号向司机发出警示。视频•2.2.3利用压力传感器，原理是在方向盘四周安装压力传感器，司机一旦处于瞌睡状态，握方向盘的手会放松，由此产生感应信号。•缺点：方向盘触摸式，利用在方向盘上安装一些传感器来感知驾驶员是否握住方向盘，这和疲劳其实也没有直接关系，有些人睡着了你还难从他手里取下东西呢，等人松弛了才报警估计也已经挂了，实在有些牵强附会，并且有安装传感器会使方向盘操作不方便。•系统的总体设计三、系统整体方案设计2.2.4美国DigitalInstallations开发的S.A.M.疲劳报警装置利用置于方向盘下方的磁性条检测方向盘转角，如果一段时间内驾驶员没有对方向盘进行任何修正操作，则系统推断驾驶员进入疲劳状态，并触发报警。缺点：容易误报除了上述这些产品之外，还有通过手腕运动检测疲劳的疲劳报警手镯和可挂在眼睛腿上的利用加速度运动信息检测头部运动的疲劳检测眼镜等其它一些疲劳检测预警产品。几种常见的疲劳驾驶检测方法的优劣系统流程图系统可分为三部分：1驾驶员人脸图像信息的采集与存储2图像的处理（人脸检测及人眼定位）3疲劳驾驶判定及预警四对疲劳驾驶预警系统未来的展望•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种因素影响，到目前为止还没有发现非常有效的指标或模型能够对疲劳等级进行精确的评价。因此需要进一步深入研究各种指标与驾驶人疲劳等级之间的关系。另外，现有的驾驶人疲劳状态监测方法大都基于某一单项指标，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。针对这一问题，多源信息融合方法将成为一个发展方向。谢谢观赏MakePresentationmuchmorefun