疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)

1、疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng) 小組成員：高國(guó)峰 洪志豪 目錄目錄 疲勞駕駛的現(xiàn)狀及危害疲勞駕駛的現(xiàn)狀及危害 疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng)用到的一些方法及疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng)用到的一些方法及 其弊端其弊端 國(guó)內(nèi)外駕駛報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外駕駛報(bào)警系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 對(duì)系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)整體方案的設(shè)計(jì) 我們對(duì)于該系統(tǒng)未來(lái)的展望及創(chuàng)新我們對(duì)于該系統(tǒng)未來(lái)的展望及創(chuàng)新 一、疲勞駕駛的現(xiàn)狀及危害 疲勞駕駛是當(dāng)今交通安全的重要隱患之一。駕駛?cè)嗽谄跁r(shí)，其對(duì)周 圍環(huán)境的感知能力、形勢(shì)判斷能力和對(duì)車輛的操控能力都有不同程度的下 降，因此很容易發(fā)生交通事故。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在2010 年至2011 年我國(guó)直 接由疲勞駕駛導(dǎo)致的死亡人數(shù)分別占機(jī)

2、動(dòng)車駕駛?cè)私煌ㄕ厥驴偹劳鋈藬?shù)的 11.35% 和12.5%， 大約每年有9000 人死于疲勞駕駛。因此，研究開(kāi)發(fā)高性 能的駕駛?cè)似跔顟B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)，對(duì)改善我國(guó)交通安全狀況意義 重大。 二、 疲勞駕駛監(jiān)測(cè)的一些方法 駕駛?cè)似跔顟B(tài)的檢測(cè)方法可大致分為基于駕駛?cè)松硇盘?hào)、基于 駕駛?cè)松矸磻?yīng)特征、基于駕駛?cè)瞬僮餍袨楹突谲囕v狀態(tài)信息的檢 測(cè)方法。 2.1基于駕駛?cè)松硇盘?hào)的檢測(cè)方法 針對(duì)疲勞的研究最早始于生理學(xué)。相關(guān)研究表明，駕駛?cè)嗽谄跔?態(tài)下的生理指標(biāo)會(huì)偏離正常狀態(tài)的指標(biāo)。因此可以通過(guò)駕駛員的生理 指標(biāo)來(lái)判斷駕駛?cè)耸欠襁M(jìn)入疲勞狀態(tài)。目前較為成熟的檢測(cè)方法包括 對(duì)駕駛?cè)说哪X電信號(hào)EEG、

3、心電信號(hào)ECG等的測(cè)量。 弊端 基于駕駛?cè)松硇盘?hào)的檢測(cè)方法對(duì)疲勞判斷的準(zhǔn)確性較 高，但生理信號(hào)需要采用接觸式測(cè)量，且對(duì)個(gè)人依賴程度 較大，在實(shí)際用于駕駛?cè)似诒O(jiān)測(cè)時(shí)有很多的局限性，因 此主要應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)階段，作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)照參數(shù)。 2.2 基于駕駛?cè)松矸磻?yīng)特征的檢測(cè)方法 基于駕駛?cè)说纳矸磻?yīng)特征的檢測(cè)方法是指利用駕駛 人的眼動(dòng)特性、頭部運(yùn)動(dòng)特性等推斷駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)。 駕駛?cè)搜矍虻倪\(yùn)動(dòng)和眨眼信息被認(rèn)為是反映疲勞的重要特 征，眨眼幅度、眨眼頻率和平均閉合時(shí)間都可直接用于檢 測(cè)疲勞。目前基于眼動(dòng)機(jī)理研究駕駛疲勞的算法有很多種， 廣泛采用的算法包括PERCLOS，即將眼瞼閉合時(shí)間占一段 時(shí)間的百分比

4、作為生理疲勞的測(cè)量指標(biāo)。 利用面部識(shí)別 技術(shù)定位眼睛、鼻尖和嘴角位置，將眼睛、鼻尖和嘴角位 置結(jié)合起來(lái)，再根據(jù)對(duì)眼球的追蹤可以獲得駕駛?cè)俗⒁饬?方向，并判斷駕駛?cè)说淖⒁饬κ欠穹稚ⅰ?2.3 基于駕駛?cè)瞬僮餍袨榈臋z測(cè)方法 基于駕駛?cè)瞬僮餍袨榈鸟{駛?cè)似跔顟B(tài)識(shí)別技術(shù)，是指通過(guò)駕駛?cè)?的操作行為如方向盤(pán)操作等操作推斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)。對(duì)于方向盤(pán)操對(duì)于方向盤(pán)操 作頻率的變化可以顯現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)駕駛?cè)藛T處于疲勞駕駛狀態(tài)時(shí)操作頻作頻率的變化可以顯現(xiàn)出來(lái)，當(dāng)駕駛?cè)藛T處于疲勞駕駛狀態(tài)時(shí)操作頻 率會(huì)變小且伴有急劇性。率會(huì)變小且伴有急劇性。 弊端 總體來(lái)說(shuō)，目前利用駕駛?cè)瞬僮餍袨檫M(jìn)行疲勞識(shí)別的深入研究成果較總體來(lái)說(shuō)，目

5、前利用駕駛?cè)瞬僮餍袨檫M(jìn)行疲勞識(shí)別的深入研究成果較 少。駕駛?cè)说牟僮鞒伺c疲勞狀態(tài)有關(guān)外，還受到個(gè)人習(xí)慣、行駛速少。駕駛?cè)说牟僮鞒伺c疲勞狀態(tài)有關(guān)外，還受到個(gè)人習(xí)慣、行駛速 度、道路環(huán)境、操作技能的影響，車輛的行駛狀態(tài)也與車輛特性、道度、道路環(huán)境、操作技能的影響，車輛的行駛狀態(tài)也與車輛特性、道 路等很多環(huán)境因素有關(guān)，因此如何提高駕駛?cè)藸顟B(tài)的推測(cè)精度是此類路等很多環(huán)境因素有關(guān)，因此如何提高駕駛?cè)藸顟B(tài)的推測(cè)精度是此類 間接測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。間接測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。 2.4 基于車輛行駛軌跡的檢測(cè)方法 利用車輛行駛軌跡變化和車道線偏離等車輛行駛信息也 可推測(cè)駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)。這種方法和基于駕駛?cè)瞬僮?/p>

6、行 為的疲勞狀態(tài)識(shí)別技術(shù)一樣，都以車輛現(xiàn)有的裝置為基礎(chǔ)， 不需添加過(guò)多的硬件設(shè)備，而且不會(huì)對(duì)駕駛?cè)说恼ｑ{駛 造成干擾，因此具有很高的實(shí)用價(jià)值。 日本三菱汽車公 司開(kāi)發(fā)了利用車輛橫向位移量、駕駛?cè)瞬僮髁康葟?fù)合參數(shù) 來(lái)識(shí)別駕駛?cè)似跔顟B(tài)的方法，實(shí)驗(yàn)證明該方法的識(shí)別結(jié) 果與利用駕駛?cè)苏Ｑ鄞螖?shù)的識(shí)別結(jié)果基本一致。日本慶應(yīng) 大學(xué)(2005) 中島研究室利用EEG評(píng)價(jià)駕駛?cè)说乃?，研?發(fā)現(xiàn)車輛的橫向位移量、方向盤(pán)操作量可以用來(lái)作為駕駛 人疲勞狀態(tài)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而且可以實(shí)現(xiàn)疲勞早期預(yù)警。 三、國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀 2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 （1） 司機(jī)瞌睡提醒器是配戴在駕駛員耳朵上利用電子平 衡工作原理的

7、警示裝置，產(chǎn)品中設(shè)置了特別靈敏的檢測(cè)調(diào)節(jié)器， 能測(cè)定人低頭幅度，（正常情況下司機(jī)低頭不超過(guò)30度），它 自動(dòng)監(jiān)視司機(jī)的坐姿，當(dāng)司機(jī)開(kāi)車低頭的幅度過(guò)大時(shí)，就會(huì)發(fā) 出報(bào)警聲音,刺激中樞神經(jīng)，消除睡意。行之有效地提醒司機(jī) 注意安全駕駛，從而避免交通事故的發(fā)生。 （2）gogo850是國(guó)內(nèi)唯一已 經(jīng)商業(yè)化的疲勞駕駛預(yù)警 系統(tǒng) 主要檢測(cè)駕駛員的眼睛開(kāi) 合情況，尤其增加了對(duì)瞳 孔的識(shí)別，睜眼睡覺(jué)瞳孔 很暗，即使有駕駛員睜眼 睡覺(jué)也能被識(shí)別出，基于 紅外圖像的處理使得產(chǎn)品 在陽(yáng)光下和黑暗里都能進(jìn) 行識(shí)別，系統(tǒng)還能對(duì)帶各 類眼鏡的駕駛員進(jìn)行識(shí)別， 實(shí)用性很強(qiáng)。 國(guó)外研究現(xiàn)狀 2.2.1 美國(guó)Attention

8、 Technologies 公司推出的 Driver Fatigue Monitor（DD850） 是一款基于駕駛?cè)松?反應(yīng)特征的駕駛?cè)似诒O(jiān)測(cè)預(yù)警產(chǎn)品，產(chǎn)品外形如圖1所 示。該產(chǎn)品通過(guò)紅外攝像頭采集駕駛?cè)搜鄄啃畔ⅲ捎?PERCLOS作為疲勞報(bào)警指標(biāo)，可直接安裝在儀表盤(pán)上，報(bào) 警的敏感度和報(bào)警音量均可調(diào)節(jié)，目前已推廣應(yīng)用。 基于紅外差頻識(shí)別眼睛睜閉情況 2.2.2 美國(guó)AssistWare Technology 公司的 SafeTRAC 利用前置視頻頭 對(duì)車道線進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)車 輛開(kāi)始偏離車道時(shí)進(jìn)行報(bào) 警，該產(chǎn)品也可通過(guò)車道 保持狀態(tài)結(jié)合駕駛?cè)说姆?向盤(pán)操作特性判斷駕駛?cè)?的疲勞狀態(tài)。 缺點(diǎn)

9、：車道偏移報(bào)警系統(tǒng)，技術(shù)上沒(méi)有難度，市場(chǎng)門(mén)檻低， 不僅需要改裝車輛，而且不適合中國(guó)的路況，在超車、被超、 并線、壓線都會(huì)存在誤報(bào)，誤報(bào)一多在關(guān)鍵時(shí)刻該報(bào)警的時(shí)候 人就不再敏感了 比亞迪裝備的疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 被稱為“疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng) （BAWS）”，它是基于駕駛員 生理圖像反應(yīng)，由ECU和攝像頭 兩大模塊組成，利用駕駛員的 面部特征、眼部信號(hào)、頭部運(yùn) 動(dòng)性等推斷駕駛員的疲勞狀態(tài)， 并進(jìn)行報(bào)警提示和采取相應(yīng)措 施的裝置。對(duì)駕乘者給予主動(dòng) 智能的安全保障。 大眾汽車裝備的疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被稱為“疲勞識(shí)別系統(tǒng)”， 它從駕駛開(kāi)始時(shí)便對(duì)駕駛員的操作行為進(jìn)行記錄，并能夠 通過(guò)識(shí)別長(zhǎng)途旅行中駕駛操作的變化，對(duì)駕駛員

10、的疲勞程 度進(jìn)行判斷。駕駛員轉(zhuǎn)向操作頻率變低，并伴隨輕微但急 驟的轉(zhuǎn)向動(dòng)作以保持行駛方向是駕駛精力不集中的典型表 現(xiàn)。根據(jù)以上動(dòng)作的出現(xiàn)頻率，并綜合諸如旅途長(zhǎng)度、轉(zhuǎn) 向燈使用情況、駕駛時(shí)間等其他參數(shù)，系統(tǒng)對(duì)駕駛員的疲 勞程度進(jìn)行計(jì)算和鑒別，如果計(jì)算結(jié)果超過(guò)某一定值，儀 表盤(pán)上就會(huì)閃爍一個(gè)咖啡杯的圖案，提示駕駛員需要休息， 駕駛員疲勞識(shí)別系統(tǒng)將駕駛員注意力集中程度作為衡量駕 駛員駕駛狀態(tài)的重要考慮因素，以致力于道路安全的提高。 此外，只要打開(kāi)疲勞識(shí)別系統(tǒng)，無(wú)論系統(tǒng)是否進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 系統(tǒng)每隔4小時(shí)都會(huì)提醒駕駛員需要休息了。 奔馳裝備的疲勞監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)被稱為“注意力輔助系 統(tǒng)”，這套系統(tǒng)會(huì)不斷偵測(cè) 駕駛

11、員的行車方式。車輛 上有71個(gè)傳感器，在80- 180km/h間的車速范圍內(nèi) 檢測(cè)縱向和橫向加速度的 方向盤(pán)和踏板傳感器，系 統(tǒng)可以感知到駕駛員正在 疲勞駕駛，之后提示應(yīng)當(dāng) 適當(dāng)休息。 沃爾沃裝備的疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被稱為“駕駛員安全警告系 統(tǒng)（DAC）” 。該。該系統(tǒng)由一個(gè)攝像頭、若干傳感器和一個(gè) 控制單元組成。攝像頭裝在風(fēng)擋和車內(nèi)后視鏡之間，不斷 測(cè)量汽車與車道標(biāo)志之間的距離，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)發(fā)出的 信號(hào)以及來(lái)自方向盤(pán)運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)車輛行駛的路線， DAC可把異常行駛狀況和您的正常駕駛風(fēng)格進(jìn)行對(duì)比；傳 感器記錄汽車的運(yùn)動(dòng)；控制單元儲(chǔ)存該信息并計(jì)算是否有 失去對(duì)汽車控制的危險(xiǎn)。如果檢測(cè)到您的駕駛行為

12、有疲態(tài) 或分心的跡象出現(xiàn)，評(píng)估的結(jié)果是高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，即通過(guò)聲音 信號(hào)向司機(jī)發(fā)出警示。視頻 2.2.3 利用壓力傳感器，原理是在方向盤(pán)四周安裝壓力傳利用壓力傳感器，原理是在方向盤(pán)四周安裝壓力傳 感器，司機(jī)一旦處于瞌睡狀態(tài)，握方向盤(pán)的手會(huì)放松，由感器，司機(jī)一旦處于瞌睡狀態(tài)，握方向盤(pán)的手會(huì)放松，由 此產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。此產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：方向盤(pán)觸摸式，利用在方向盤(pán)上安裝一些傳感器來(lái) 感知駕駛員是否握住方向盤(pán)，這和疲勞其實(shí)也沒(méi)有直接關(guān) 系，有些人睡著了你還難從他手里取下東西呢，等人松弛 了才報(bào)警估計(jì)也已經(jīng)掛了，實(shí)在有些牽強(qiáng)附會(huì)，并且有安 裝傳感器會(huì)使方向盤(pán)操作不方便。 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 三、系統(tǒng)整體方

13、案設(shè)計(jì) 2.2.4 美國(guó)Digital Installations 開(kāi)發(fā)的S.A.M.疲勞報(bào) 警裝置利用置于方向盤(pán)下方的磁性條檢測(cè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角， 如果一段時(shí)間內(nèi)駕駛員沒(méi)有對(duì)方向盤(pán)進(jìn)行任何修正操作， 則系統(tǒng)推斷駕駛員進(jìn)入疲勞狀態(tài)，并觸發(fā)報(bào)警。 缺點(diǎn)：容易誤報(bào) 除了上述這些產(chǎn)品之外，還有通過(guò)手腕運(yùn)動(dòng)檢測(cè)疲 勞的疲勞報(bào)警手鐲和可掛在眼睛腿上的利用加速度運(yùn) 動(dòng)信息檢測(cè)頭部運(yùn)動(dòng)的疲勞檢測(cè)眼鏡等其它一些疲勞 檢測(cè)預(yù)警產(chǎn)品。 幾種常見(jiàn)的疲勞駕駛檢測(cè)方法的優(yōu)劣 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)可分為三部分： 1駕駛員人臉圖像信息的采集與存儲(chǔ) 2圖像的處理（人臉檢測(cè)及人眼定位） 3疲勞駕駛判定及預(yù)警 四 對(duì)疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)未來(lái)的展望 對(duì)駕駛?cè)似跔顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法與裝置的研究, 對(duì)于預(yù)防 由疲勞駕駛引起的交通事故有重要意義, 其應(yīng)用前景廣闊, 可以預(yù)見(jiàn)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將是汽車安全技術(shù)領(lǐng)域 的一個(gè)熱點(diǎn)方向。但是，駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)受多種因素影 響，到目前為止還