疲勞駕駛預警系統(tǒng)

1、疲勞駕駛預警系統(tǒng) 小組成員：高國峰 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 疲勞駕駛報警系統(tǒng)用到的一些方法及疲勞駕駛報警系統(tǒng)用到的一些方法及 其弊端其弊端 國內(nèi)外駕駛報警系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀國內(nèi)外駕駛報警系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀 對系統(tǒng)整體方案的設計對系統(tǒng)整體方案的設計 我們對于該系統(tǒng)未來的展望及創(chuàng)新我們對于該系統(tǒng)未來的展望及創(chuàng)新 一、疲勞駕駛的現(xiàn)狀及危害 疲勞駕駛是當今交通安全的重要隱患之一。駕駛?cè)嗽谄跁r，其對周 圍環(huán)境的感知能力、形勢判斷能力和對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)計數(shù)據(jù)表明，在2010 年至2011 年我國直 接由疲勞駕駛導致的死亡人數(shù)分別占機

2、動車駕駛?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，研究開發(fā)高性 能的駕駛?cè)似跔顟B(tài)實時監(jiān)測及預警技術，對改善我國交通安全狀況意義 重大。 二、 疲勞駕駛監(jiān)測的一些方法 駕駛?cè)似跔顟B(tài)的檢測方法可大致分為基于駕駛?cè)松硇盘?、基?駕駛?cè)松矸磻卣鳌⒒隈{駛?cè)瞬僮餍袨楹突谲囕v狀態(tài)信息的檢 測方法。 2.1基于駕駛?cè)松硇盘柕臋z測方法 針對疲勞的研究最早始于生理學。相關研究表明，駕駛?cè)嗽谄跔?態(tài)下的生理指標會偏離正常狀態(tài)的指標。因此可以通過駕駛員的生理 指標來判斷駕駛?cè)耸欠襁M入疲勞狀態(tài)。目前較為成熟的檢測方法包括 對駕駛?cè)说哪X電信號EEG、

3、心電信號ECG等的測量。 弊端 基于駕駛?cè)松硇盘柕臋z測方法對疲勞判斷的準確性較 高，但生理信號需要采用接觸式測量，且對個人依賴程度 較大，在實際用于駕駛?cè)似诒O(jiān)測時有很多的局限性，因 此主要應用在實驗階段，作為實驗的對照參數(shù)。 2.2 基于駕駛?cè)松矸磻卣鞯臋z測方法 基于駕駛?cè)说纳矸磻卣鞯臋z測方法是指利用駕駛 人的眼動特性、頭部運動特性等推斷駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)。 駕駛?cè)搜矍虻倪\動和眨眼信息被認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間都可直接用于檢 測疲勞。目前基于眼動機理研究駕駛疲勞的算法有很多種， 廣泛采用的算法包括PERCLOS，即將眼瞼閉合時間占一段 時間的百分比

4、作為生理疲勞的測量指標。 利用面部識別 技術定位眼睛、鼻尖和嘴角位置，將眼睛、鼻尖和嘴角位 置結(jié)合起來，再根據(jù)對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測方法 基于駕駛?cè)瞬僮餍袨榈鸟{駛?cè)似跔顟B(tài)識別技術，是指通過駕駛?cè)?的操作行為如方向盤操作等操作推斷駕駛?cè)似跔顟B(tài)。對于方向盤操對于方向盤操 作頻率的變化可以顯現(xiàn)出來，當駕駛?cè)藛T處于疲勞駕駛狀態(tài)時操作頻作頻率的變化可以顯現(xiàn)出來，當駕駛?cè)藛T處于疲勞駕駛狀態(tài)時操作頻 率會變小且伴有急劇性。率會變小且伴有急劇性。 弊端 總體來說，目前利用駕駛?cè)瞬僮餍袨檫M行疲勞識別的深入研究成果較總體來說，目

5、前利用駕駛?cè)瞬僮餍袨檫M行疲勞識別的深入研究成果較 少。駕駛?cè)说牟僮鞒伺c疲勞狀態(tài)有關外，還受到個人習慣、行駛速少。駕駛?cè)说牟僮鞒伺c疲勞狀態(tài)有關外，還受到個人習慣、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，因此如何提高駕駛?cè)藸顟B(tài)的推測精度是此類路等很多環(huán)境因素有關，因此如何提高駕駛?cè)藸顟B(tài)的推測精度是此類 間接測量技術的關鍵問題。間接測量技術的關鍵問題。 2.4 基于車輛行駛軌跡的檢測方法 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)識別技術一樣，都以車輛現(xiàn)有的裝置為基礎， 不需添加過多的硬件設備，而且不會對駕駛?cè)说恼ｑ{駛 造成干擾，因此具有很高的實用價值。 日本三菱汽車公 司開發(fā)了利用車輛橫向位移量、駕駛?cè)瞬僮髁康葟秃蠀?shù) 來識別駕駛?cè)似跔顟B(tài)的方法，實驗證明該方法的識別結(jié) 果與利用駕駛?cè)苏Ｑ鄞螖?shù)的識別結(jié)果基本一致。日本慶應 大學(2005) 中島研究室利用EEG評價駕駛?cè)说乃猓芯?發(fā)現(xiàn)車輛的橫向位移量、方向盤操作量可以用來作為駕駛 人疲勞狀態(tài)的評價指標，而且可以實現(xiàn)疲勞早期預警。 三、國內(nèi)外開發(fā)現(xiàn)狀 2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀 （1） 司機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)品中設置了特別靈敏的檢測調(diào)節(jié)器， 能測定人低頭幅度，（正常情況下司機低頭不超過30度），它 自動監(jiān)視司機的坐姿，當司機開車低頭的幅度過大時，就會發(fā) 出報警聲音,刺激中樞神經(jīng)，消除睡意。行之有效地提醒司機 注意安全駕駛，從而避免交通事故的發(fā)生。 （2）gogo850是國內(nèi)唯一已 經(jīng)商業(yè)化的疲勞駕駛預警 系統(tǒng) 主要檢測駕駛員的眼睛開 合情況，尤其增加了對瞳 孔的識別，睜眼睡覺瞳孔 很暗，即使有駕駛員睜眼 睡覺也能被識別出，基于 紅外圖像的處理使得產(chǎn)品 在陽光下和黑暗里都能進 行識別，系統(tǒng)還能對帶各 類眼鏡的駕駛員進行識別， 實用性很強。 國外研究現(xiàn)狀 2.2.1 美國Attention

8、 Technologies 公司推出的 Driver Fatigue Monitor（DD850） 是一款基于駕駛?cè)松?反應特征的駕駛?cè)似诒O(jiān)測預警產(chǎn)品，產(chǎn)品外形如圖1所 示。該產(chǎn)品通過紅外攝像頭采集駕駛?cè)搜鄄啃畔?，采?PERCLOS作為疲勞報警指標，可直接安裝在儀表盤上，報 警的敏感度和報警音量均可調(diào)節(jié)，目前已推廣應用。 基于紅外差頻識別眼睛睜閉情況 2.2.2 美國AssistWare Technology 公司的 SafeTRAC 利用前置視頻頭 對車道線進行識別，當車 輛開始偏離車道時進行報 警，該產(chǎn)品也可通過車道 保持狀態(tài)結(jié)合駕駛?cè)说姆?向盤操作特性判斷駕駛?cè)?的疲勞狀態(tài)。 缺點

9、：車道偏移報警系統(tǒng)，技術上沒有難度，市場門檻低， 不僅需要改裝車輛，而且不適合中國的路況，在超車、被超、 并線、壓線都會存在誤報，誤報一多在關鍵時刻該報警的時候 人就不再敏感了 比亞迪裝備的疲勞監(jiān)測系統(tǒng) 被稱為“疲勞駕駛預警系統(tǒng) （BAWS）”，它是基于駕駛員 生理圖像反應，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、頭部運 動性等推斷駕駛員的疲勞狀態(tài)， 并進行報警提示和采取相應措 施的裝置。對駕乘者給予主動 智能的安全保障。 大眾汽車裝備的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)被稱為“疲勞識別系統(tǒng)”， 它從駕駛開始時便對駕駛員的操作行為進行記錄，并能夠 通過識別長途旅行中駕駛操作的變化，對駕駛員

10、的疲勞程 度進行判斷。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)以上動作的出現(xiàn)頻率，并綜合諸如旅途長度、轉(zhuǎn) 向燈使用情況、駕駛時間等其他參數(shù)，系統(tǒng)對駕駛員的疲 勞程度進行計算和鑒別，如果計算結(jié)果超過某一定值，儀 表盤上就會閃爍一個咖啡杯的圖案，提示駕駛員需要休息， 駕駛員疲勞識別系統(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，只要打開疲勞識別系統(tǒng)，無論系統(tǒng)是否進行監(jiān)測， 系統(tǒng)每隔4小時都會提醒駕駛員需要休息了。 奔馳裝備的疲勞監(jiān)測系 統(tǒng)被稱為“注意力輔助系 統(tǒng)”，這套系統(tǒng)會不斷偵測 駕駛

11、員的行車方式。車輛 上有71個傳感器，在80- 180km/h間的車速范圍內(nèi) 檢測縱向和橫向加速度的 方向盤和踏板傳感器，系 統(tǒng)可以感知到駕駛員正在 疲勞駕駛，之后提示應當 適當休息。 沃爾沃裝備的疲勞監(jiān)測系統(tǒng)被稱為“駕駛員安全警告系 統(tǒng)（DAC）” 。該。該系統(tǒng)由一個攝像頭、若干傳感器和一個 控制單元組成。攝像頭裝在風擋和車內(nèi)后視鏡之間，不斷 測量汽車與車道標志之間的距離，通過數(shù)字攝像機發(fā)出的 信號以及來自方向盤運動的數(shù)據(jù)監(jiān)測車輛行駛的路線， DAC可把異常行駛狀況和您的正常駕駛風格進行對比；傳 感器記錄汽車的運動；控制單元儲存該信息并計算是否有 失去對汽車控制的危險。如果檢測到您的駕駛行為

12、有疲態(tài) 或分心的跡象出現(xiàn)，評估的結(jié)果是高風險時，即通過聲音 信號向司機發(fā)出警示。視頻 2.2.3 利用壓力傳感器，原理是在方向盤四周安裝壓力傳利用壓力傳感器，原理是在方向盤四周安裝壓力傳 感器，司機一旦處于瞌睡狀態(tài)，握方向盤的手會放松，由感器，司機一旦處于瞌睡狀態(tài)，握方向盤的手會放松，由 此產(chǎn)生感應信號。此產(chǎn)生感應信號。 缺點：缺點：方向盤觸摸式，利用在方向盤上安裝一些傳感器來 感知駕駛員是否握住方向盤，這和疲勞其實也沒有直接關 系，有些人睡著了你還難從他手里取下東西呢，等人松弛 了才報警估計也已經(jīng)掛了，實在有些牽強附會，并且有安 裝傳感器會使方向盤操作不方便。 系統(tǒng)的總體設計 三、系統(tǒng)整體方

13、案設計 2.2.4 美國Digital Installations 開發(fā)的S.A.M.疲勞報 警裝置利用置于方向盤下方的磁性條檢測方向盤轉(zhuǎn)角， 如果一段時間內(nèi)駕駛員沒有對方向盤進行任何修正操作， 則系統(tǒng)推斷駕駛員進入疲勞狀態(tài)，并觸發(fā)報警。 缺點：容易誤報 除了上述這些產(chǎn)品之外，還有通過手腕運動檢測疲 勞的疲勞報警手鐲和可掛在眼睛腿上的利用加速度運 動信息檢測頭部運動的疲勞檢測眼鏡等其它一些疲勞 檢測預警產(chǎn)品。 幾種常見的疲勞駕駛檢測方法的優(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 2圖像的處理（人臉檢測及人眼定位） 3疲勞駕駛判定及預警 四 對疲勞駕駛預警系統(tǒng)未來的展望 對駕駛?cè)似跔顟B(tài)監(jiān)測方法與裝置的研究, 對于預防 由疲勞駕駛引起的交通事故有重要意義, 其應用前景廣闊, 可以預見在未來很長一段時間內(nèi)都將是汽車安全技術領域 的一個熱點方向。但是，駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)受多種因素影 響，到目前為止還