汽车防疲劳预警系统

郭鹏飞董凯盖海芹张宁（通讯作者）

摘要：汽车防撞预警系统主要用于协助驾驶员避免高速、低速追尾，高速中无意识偏离车道，与行人碰撞等重大交通事故。像第三只眼一样帮助驾驶员，持续不断的检测车辆前方道路状况，系统可以识别判断各种潜在的危险情况，并通过不同的声音和视觉提醒，以帮助驾驶员避免或减缓碰撞事故。

关键词：汽车；传感器；防碰撞

引言：

交通事故是当前世界齐国所面临的严重社会问题之一已被公认为当今世界危害人类生命安全的第一大公害,每年因交通事故的原因至少使50万人死门欧美各同的交通事故统计分析表明,交通事故中80%--90%是人的因素造成的.根据美国国家公路交通安全著的统计,在美国的公路上,每年由于司机在驾驶过程中跌入睡眠状态而导致大约10万起交通事故约有1500起直接导致人员死亡,711万起导致人员伤害在欧洲的情况也大致相同，如在德国境内的商速公路上:25%导致人员伤亡的交通事故,都是由疲劳驾驶引起的.根据2001年中国交通部的统计,我国48%的车祸由驾驶员疲劳驾驶引起,直接经济损失达数十万美元有关汽车驾较员的应劳检测问题,随符高速公路的发展和车速的提高,目前已成为汽车安全研究的重要一环。

一．课题的提出

据统计，从2017年1月至2018年1月期间，国内因交通事故死亡人数达到十万之多，中国成为交通事故多发国家，相当于发达国家来说中国现代汽车文化意识依然比较单薄。

在电视上频繁可以见到有人开车时注意力不集中造成重大人身伤亡事故的报道，究其原因，一驾驶人操作不熟练，操作技术达不到；二开车注意力不集中，没有意识到安全驾驶的重要性三当发生紧急情况时由于心理素质低下而导致交通事故；四是没有一个可以对疲劳驾驶进行安全预警的系统。

二．课题的研究内容

我们的汽车防疲劳预警系统主要通过驾驶人生理信号，驾驶人生理反应特征，驾驶人操作行为和汽车行驶轨迹的检测方法来判断驾驶人的精神状况，是否疲劳驾驶。

1；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。

2；基于驾驶人的生理反应特征的检测方法是指利用驾驶随时查人的眼动特性、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。

3；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。

4；基于车辆行驶轨迹的检测方法是指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．国内外驾驶人疲劳状态开发现状[国外方面]

美国AttentionTechnologies公司推出的(DD850)是一款基于驾驶人生理反应特征的驾驶人疲劳监测预臀产品。该产品道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，H前已推广原用，假只有晚上才有效。美国DigitalItatlations开发的s.A.M.疲劳报路装咒利用盟f方向盘F万方的磁性杀检测方向盘转组。如果--段时阿内驾驶员没有对方网盘进行任何修正操作，则系统推断"软贝进入戒劳状态，并触发报弊。

美国AstWareTechnology公司的SafeTRAC利用前M现频义对车道线进行识别，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万间就豫作特性判断"較人的疲劳状态。

英国的ASTID(AdvisorySystemforTiredDrivers)DriverAle我fl综合考虑驾驶员的睡眼信息、已完成的驾驶时长船类型，以及%驶员的方向盘操作等各种因索州断驾牧人疲劳状态。装置运行前简要%驶员输入自已过去24小时的睡眼信息。当视觉报繁到定程度时，但发声音报警，建议%数员停车并休息。休息-段时间后，内咒闹钟公叫醒驾驶员，并很置%发时间。

欧盟的AWAKE项目对人眼生理反应信息、方胸盘操作转角信息、方向盘转网力信息以及车道线信总进行了检测和记录，通过研究这些信息与疲劳之间的关系，利用信息融合技术实现驾驶人疲劳分级评价，采用声音、光照内烁以及安全借振动等方式对疲劳实现预督，开发了驾驶人疲劳检测报繁系统。

[国内方面]

由清华大学相东南大学的儿位博上:组建的中国单片机公共实验室南京研及中心联合南京远驱科技有限公间研究出来的gogo850是国内唯:已经商业化的疲劳驾顿预警系统，其原理和E用|代望冠标配的临睡报警系统类似，主要检测驾收贝的眼睛开合情况，尤其增加I对脉孔的识别，睁眼睡觉瞪孔很暗，即使有驾伙员睁眼睡觉也能被识别出，店F红外定分图像的处理使得产品在阳光下和然暗里都能进行识别，系统还能对带各类眼镜的驶员进行识别，实用性很强。

以清华大学汽车安全与节能国家R点实验室为核心的团队承扣了国家“十一Ii”863研究课题，开展驾驶人疲劳状态监测及预警技术的研究，以开发具有高准确性和高可杂性的驾驶人疲劳及注意分散状态的实时监测技术，可适用于实际道路环境并实现全天候工作，降低因驾驶人疲劳咒驶或注o分散导致的交通事故。该技术以眼部生理反应特征为主，结合方间盘转角信息和车辆行驶轨迹等特征，充分利用不同信息之间的互补性和冗余性，通过信息搬合提商对%歌人状态判别纺果的准面性与可养性。

结束语：

随着汽车的不断普及，安全问题成了人们关注的重点。我们的防疲劳预警系统通过对各种信息的收集来判断驾驶人的驾驶情况，可以有效的减少疲劳驾驶的发生，对驾驶员的生命安全提供了保障。

参考文献

[1]许文娟赵秋芳郝鹏飞汽车防碰撞预警系统的研究《科技创新导报》2017年第20期

[2]sammyyang汽车疲劳预警系统百度文库2015年1月12日.