一种考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统，包括：疲劳驾驶多参数信息采集模块、疲劳状态检测及分级模块、车辆及安全距离检测模块、疲劳驾驶预警及控制模块，根据疲劳程度等级采用不同的疲劳驾驶控制响应机制。本发明专利技术提出了基于驾驶人驾驶时各参数的个体差异，通过个体差异的自学习方法，建立考虑个体差异性的驾驶疲劳状态检测及疲劳程度分级模型，解决了因驾驶人疲劳特征的个体差异性而造成的疲劳误判问题;同时将驾驶人疲劳状态及反应能力作为安全距离检测模型的建模考虑因素之一，有效解决了因疲劳而造成的反应动作不及时问题，有效避免道路交通事故的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全驾驶领域，特别涉及一种考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的自适应车辆防撞预警系统。
技术介绍
随着公路交通事业的发展，汽车保有量不断增长，同时交通事故的发生率也不断上升，给世界各国造成了巨大的财产损失和人员伤亡。根据交通事故的分析，80%以上追尾事故是由驾驶人未能保持相应的安全距离引起的。欧洲的一项研究表明：汽车驾驶人能在有碰撞危险前0.5s得到“预警”，就可以避免至少60%的追尾事故和30%的迎面撞车事故；若有1s的“预警”时间，则可避免90%的事故发生。可见，若能预知即将发生的交通事故，并做好防范工作，可以极大地减少交通事故的发生。而当驾驶人处于疲劳时，对周围环境的感知能力、行驶判断能力和对车辆的操控能力都大幅度降低，如果此时驾驶人未能保持安全距离，则很容易发生交通事故，严重威胁人们的生命及财产安全。目前，车辆防撞预警系统的研究较多，但大多数安全距离模型的建立及预警方式只针对正常驾驶情况，并未考虑驾驶人当前是否处于疲劳驾驶状态。因此，当检测到驾驶人出现疲劳时，根据驾驶人的疲劳状态建立相应的安全距离模型，以此判断安全距离，并在危险时刻给予有效的预警，必要时进行车辆控制，形成从状态提醒到主动控制干预的系统解决方案，将有效避免道路交通事故的发生。针对疲劳驾驶的危害，各发达国家均把驾驶人疲劳状态的监测和预警技术作为本国先进汽车安全技术发展的重点，如欧洲的AWAKE项目、美国SAVE_IT和IVI项目、日本的ASV项目等。虽然疲劳预警得到了很大程度的研究和发展，但还存在一些问题尚待解决，如疲劳状态下不同驾驶人对预警信息的反应性有很大的差异，很难找到一种能适用于所有疲劳状态预警的方式，目前大部分疲劳预警产品的预警手段都相对固定；其次，同一驾驶人处于不同疲劳状态时对预警信息的反应也存在较大差异，并没有考虑不同疲劳状态对预警效果的影响。由此可见，目前疲劳驾驶时的预警在实际疲劳预警效果方面仍无显著成效。
技术实现思路
本专利技术目的是：在考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的基础上提出了一种自适应车辆防撞预警系统，主要针对驾驶人的面部疲劳特征参数和驾驶人操行为特征作为研究基础，以交通危险状况下驾驶人不同疲劳状态的预警方式和车辆控制为研究对象。当车辆有可能发生碰撞时，针对不同驾驶人的不同疲劳状态给予不同的预警方案，即基于驾驶人驾驶时各参数的个体差异，通过个体差异的自学习方法，建立考虑个体差异性的驾驶疲劳状态检测及疲劳程度分级模型；同时依据驾驶人的疲劳状态等级建立安全距离检测模型。当车辆处于有碰撞危险时，利用此模型对驾驶人的各疲劳状态等级采用相应的预警方式，同时可根据交通危险状况等情况对车辆进行控制，保证了预警方法在实际车辆防碰撞危险发生过程中的有效性，极大程度提高了驾驶的安全性。本专利技术的技术方案是：一种考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统，包括：疲劳驾驶多参数信息采集模块，利用CAN总线采集驾驶人驾驶操作行为数据，利用摄像头采集驾驶人面部特征数据；疲劳状态检测及分级模块，利用驾驶人的特征数据信息，采用在线自学习技术获取驾驶人驾驶特征个性指标，建立疲劳状态检测模型，并对驾驶人疲劳驾驶程度进行分级；车辆及安全距离检测模块，采用摄像头和雷达分别检测前方车辆和测量当前车辆与前方车辆之间的距离，当检测到当前车辆与前方车辆处于临界安全距离时，向疲劳驾驶预警及控制模块发送危险驾驶信号；疲劳驾驶预警及控制模块，当接收到危险驾驶信号时，根据疲劳程度等级采用不同的疲劳驾驶控制响应机制。优选的，所述的驾驶操作行为数据包括但不限于方向盘转向角度、方向盘转向速度、方向盘转向转矩、车速。优选的，所述的面部特征数据包括但不限于面部朝向、眼睛特征。优选的，所述疲劳状态检测及分级模块建立疲劳状态检测模型及分级方法为：利用驾驶人开始驾驶后的一段清醒数据作为参考数据，以参考数据中抽取的疲劳判别指标的均值为参考指标，然后以疲劳判别指标和参考指标的比值获得个性指标，利用个性指标构建驾驶人疲劳模式分类的特征空间，对驾驶人疲劳驾驶程度进行分级，疲劳状态分级为：未疲劳状态，轻度疲劳状态，中度疲劳状态及高度疲劳状态。优选的，所述参考数据包括打哈欠频率、眨眼频率，方向盘修正行为频率、方向盘保持不动时间、方向盘大幅修正频率。优选的，所述车辆及安全距离检测模块，还根据驾驶人所处的不同疲劳状态及相对车速构建安全距离检测模型。优选的，所述疲劳驾驶预警及控制模块，根据疲劳程度等级采用不同的疲劳驾驶控制响应机制包括：（1）未疲劳状态下，驾驶人处于清醒状态，采用正常音量语音提示报警方式；（2）轻度疲劳状态下，驾驶人虽注意力不集中，但是人比较清醒，采用加大音量语音提示报警方式；（3）中度疲劳状态下，驾驶人注意力已非常不集中，人处于疲倦状态，对路况、安全标识的识别程度降低；为提醒驾驶人处于危险驾驶状态，通过座椅振动，开启车窗，播放音乐等报警方式；（4）高度疲劳状态下，驾驶人处于极度疲劳状态，甚至出现长期闭眼现象，属于极度危险驾驶阶段，此时开启车辆危险警示灯，并根据车速、道路情况控制车辆适当减速。本专利技术的优点是：1．本专利技术所提供的考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统，提出了基于驾驶人驾驶时各参数的个体差异，通过个体差异的自学习方法，建立考虑个体差异性的驾驶疲劳状态检测及疲劳程度分级模型，解决了因驾驶人疲劳特征的个体差异性而造成的疲劳误判问题；这种机制可以为每位驾驶人在线生成个性化参数，能够自适应不同驾驶人之间的个体差异性；2.本专利技术提出了根据驾驶人实时疲劳程度等级建立安全距离模型，有效避免了因疲劳而造成的反应动作不及时的问题；3.本专利技术提出当驾驶人处于临界安全距离时，根据不同驾驶人的疲劳程度等级采用相应的疲劳预警方案，保证了预警方法在实际驾驶过程中的有效性，特别是对减少恶性事故的发生率，具有重大的现实意义，与此同时将会产生巨大的社会效益和经济效益；4．本专利技术采用CAN总线采集操作行为及车辆状态数据，并通过CAN总线通信实现危险预警与车辆控制，达到精准检测与控制。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例，一起用于解释本专利技术，并不构成本专利技术的限制，在附图中：图1为考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统的结构框图；图2为考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统工作流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术所揭示的考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统，主要包括疲劳驾驶多参数信息采集模块、疲劳状态检测及分级模块、前方车辆及安全距离检测模块、疲劳驾驶预警及控制模块：疲劳驾驶多参数信息采集模块：利用CAN总线采集驾驶操作行为特征数据，利用摄像头采集面部特征数据。疲劳状态检测及分级模块，利用驾驶人多参数信息，采用在线自学习技术获取驾驶人驾驶特征个性指标，建立疲劳状态检测模型，并对驾驶人疲劳驾驶程度进行分级。车辆及安全距离检测模块，采用摄像头和雷达分别检测前方车辆和测量当前车辆与前方车辆之间的距离，根据驾驶人所处的不同疲劳状态及相对车速构建安全距离检测模型，当检测到当前车辆与前方车辆处于临界安全距离时，向疲劳驾驶预警及控制模块发送危险驾驶信号。疲劳驾驶预警及控制模块：当接收到危险驾驶信号时，根据不同疲劳程度采用不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统，其特征在于，包括：疲劳驾驶多参数信息采集模块，利用CAN总线采集驾驶人驾驶操作行为数据，利用摄像头采集驾驶人面部特征数据；疲劳状态检测及分级模块，利用驾驶人的特征数据信息，采用在线自学习技术获取驾驶人驾驶特征个性指标，建立疲劳状态检测模型，并对驾驶人疲劳驾驶程度进行分级；车辆及安全距离检测模块，采用摄像头和雷达分别检测前方车辆和测量当前车辆与前方车辆之间的距离，当检测到当前车辆与前方车辆处于临界安全距离时，向疲劳驾驶预警及控制模块发送危险驾驶信号；疲劳驾驶预警及控制模块，当接收到危险驾驶信号时，根据疲劳程度等级采用不同的疲劳驾驶控制响应机制。

【技术特征摘要】
1.一种考虑驾驶人疲劳状态及反应能力的车辆防撞预警系统，其特征在于，包括：疲劳驾驶多参数信息采集模块，利用CAN总线采集驾驶人驾驶操作行为数据，利用摄像头采集驾驶人面部特征数据；疲劳状态检测及分级模块，利用驾驶人的特征数据信息，采用在线自学习技术获取驾驶人驾驶特征个性指标，建立疲劳状态检测模型，并对驾驶人疲劳驾驶程度进行分级；车辆及安全距离检测模块，采用摄像头和雷达分别检测前方车辆和测量当前车辆与前方车辆之间的距离，当检测到当前车辆与前方车辆处于临界安全距离时，向疲劳驾驶预警及控制模块发送危险驾驶信号；疲劳驾驶预警及控制模块，当接收到危险驾驶信号时，根据疲劳程度等级采用不同的疲劳驾驶控制响应机制。2.根据权利要求1所述的车辆防撞预警系统，其特征在于：所述的驾驶操作行为数据包括但不限于方向盘转向角度、方向盘转向速度、方向盘转向转矩、车速。3.根据权利要求2所述的车辆防撞预警系统，其特征在于：所述的面部特征数据包括但不限于面部朝向、眼睛特征。4.根据权利要求3所述的车辆防撞预警系统，其特征在于：所述疲劳状态检测及分级模块建立疲劳状态检测模型及分级方法为：利用驾驶人开始驾驶后的一段清醒数据作为参考数据，以参考数据中抽取的疲劳判别指标的均值为参考指标，然后以疲劳判别指标和参...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤超，张伟，
申请(专利权)人：苏州清研微视电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32