一种驾驶员疲劳状态的监测方法及监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及交通安全技术领域，尤其涉及一种驾驶员疲劳状态的监测方法及监测装置，主要用来解决驾驶员疲劳状态识别的问题。采用能够消除不同驾驶员差异性的心跳间隔变化率为指标，采集驾驶员心跳间隔变化率与详细驾驶行为，之后利用ROC曲线确定清醒与疲劳的最佳临界点，最后以该最佳临界点为判断指标，当实时采集数据与临界点的差值的加权求和大于或者等于零时，判定驾驶员处于疲劳状态。该方法以实际采集的心跳数据为基础，分析间隔、判定指标、疲劳与清醒的临界点确定方法以及最终的疲劳判定方法这四方面对驾驶员的疲劳状态进行监测，疲劳识别的准确率有所提高。

【技术实现步骤摘要】
一种驾驶员疲劳状态的监测方法及监测装置
本专利技术涉及交通安全
，尤其涉及一种驾驶员疲劳状态的监测方法及监测装置，主要用来解决驾驶员疲劳状态识别的问题。
技术介绍
目前关于驾驶疲劳的监测方法主要分为以下三大类：(1)基于驾驶员心理生理数据的疲劳检测方法，即对驾驶员的心跳、呼吸、肌电等数据进行采集、分析，之后进行疲劳判定；(2)基于眼动数据的疲劳检测方法，即对驾驶员眼动的次数，闭合度进行检测，以此来判定疲劳状态；(3)基于驾驶行为的检测以及车辆运行轨迹、方向盘的转动等，来判定疲劳状态。专利CN102013013A“疲劳驾驶监测方法”中采用视频拍摄的方法计算眼球上下两点之间的距离，当其差值超过一定的范围时，认为驾驶员处于疲劳状态。该方法在夜间光线较暗的环境下，采集效果差，其次不同驾驶员眼睛的大小存在差异性，其检测结果存在较大的误判率。专利CN102274032A“一种基于脑电信号的驾驶员疲劳检测系统”，采用脑电信号对驾驶员疲劳状态进行检测，但每个人的脑电信号都存在一定的差异性，对于不同的测试人员需要进行参数调整，此外在进行脑电测试时，对驾驶员具有一定的干扰性，故其在实际的使用推广方面存在一定的局限。专利CN102881117A“一种带有驾驶员疲劳检测的手表”中提出采用脉搏的变化测试来判定驾驶员是否疲劳，例如：“如果脉搏次数是在40-60之间的某个值，那么在驾驶过程中如果脉搏次数小于正常值的95％，则确定为驾驶员进入疲劳状态”。为何是“95％”，在专利中并没有说明其来源依据，也没有给出对应的计算方法。图1为测试人员在2小时测试时间内的心跳间隔RR图(R-RLorenz图)，其中，横轴为第n次心跳间隔，纵轴为第n+1次心跳间隔，从细节处来看，驾驶员每次心跳间隔具有一定的差异性，并不是理想中的逐渐升高或者降低，而是具有一定的波动性。从宏观的心跳次数来看，由于不同驾驶员身体素质的差异性，其心率也具有一定的波动性，例如运动员的心率缓于普通人，在高原环境下藏民的心率明显缓于在平原区生活的驾驶员。因此，单纯的以每分钟心率的差别作为判断标准(如专利CN102163362A，专利CN102406507A等)，所计算的结果只能是适应于特定的驾驶员，无法直接应用于其他驾驶员，其结果可能会存在较高的误判率。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的实施例提供一种驾驶员疲劳状态的监测方法及监测装置，用于驾驶员疲劳状态的监测与判定，可以减少由于驾驶疲劳所引发的交通事故，提升交通安全水平。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种驾驶员疲劳状态的监测方法，所述监测方法包括参数标定阶段和疲劳判定阶段：所述参数标定阶段包括：设置测试时长，然后在驾驶员处于清醒状态时，采集在所述测试时长内驾驶员的测试心跳间隔并依次组成测试心跳间隔序列，根据所述测试心跳间隔序列计算在所述测试时长内的平均测试心跳间隔，将所述平均测试心跳间隔作为基准心跳间隔；设置监测周期，然后在驾驶员处于清醒状态时，采集多个监测周期内驾驶员的清醒心跳间隔并依次组成清醒心跳间隔序列，根据所述清醒心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均清醒心跳间隔；根据多个监测周期的平均清醒心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的清醒心跳间隔变化率；在驾驶员处于疲劳状态时，采集多个监测周期内驾驶员的疲劳心跳间隔并依次组成疲劳心跳间隔序列，根据所述疲劳心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均疲劳心跳间隔；根据多个监测周期的平均疲劳心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率；根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值；所述疲劳判定阶段包括：在驾驶员实际行驶过程中，连续采集多个监测周期内驾驶员的实际心跳间隔并依次组成实际心跳间隔序列，根据所述实际心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均实际心跳间隔；根据多个监测周期的平均实际心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的实际心跳间隔变化率；将连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率分别减去所述心跳间隔变化率阈值，得到所述连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率与所述心跳间隔变化率阈值的差值，将所述差值加权求和，若所述差值加权求和的结果大于或者等于零，则判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。技术方案一的特点和进一步的改进为：(1)所述测试时长设置为10分钟。(2)所述监测周期设置为2分钟。(3)根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，采用受试者工作特征曲线确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值。(4)将连续三个监测周期的实际心跳间隔变化率分别减去所述心跳间隔变化率阈值，得到所述连续三个监测周期的实际心跳间隔变化率与所述心跳间隔变化率阈值的差值，将所述差值加权求和，若所述差值加权求和的结果大于或者等于零，则判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。技术方案二：一种驾驶员疲劳状态的监测装置，所述监测装置包括：设置模块，用于设置测试时长；采集模块，用于在驾驶员处于清醒状态时，采集在所述测试时长内驾驶员的测试心跳间隔并依次组成测试心跳间隔序列；计算模块，用于根据所述测试心跳间隔序列计算在所述测试时长内的平均测试心跳间隔，将所述平均测试心跳间隔作为基准心跳间隔；所述设置模块，还用于设置监测周期；所述采集模块，还用于在驾驶员处于清醒状态时，采集多个监测周期内驾驶员的清醒心跳间隔并依次组成清醒心跳间隔序列；所述计算模块，还用于根据所述清醒心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均清醒心跳间隔；所述计算模块，还用于根据多个监测周期的平均清醒心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的清醒心跳间隔变化率；所述采集模块，还用于在驾驶员处于疲劳状态时，采集多个监测周期内驾驶员的疲劳心跳间隔并依次组成疲劳心跳间隔序列；所述计算模块，还用于根据所述疲劳心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均疲劳心跳间隔；所述计算模块，还用于根据多个监测周期的平均疲劳心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率；确定模块，用于根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值；所述采集模块，还用于在驾驶员实际行驶过程中，连续采集多个监测周期内驾驶员的实际心跳间隔并依次组成实际心跳间隔序列；所述计算模块，还用于根据所述实际心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均实际心跳间隔；所述计算模块，还用于根据多个监测周期的平均实际心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的实际心跳间隔变化率；判定模块，用于将连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率分别减去所述心跳间隔变化率阈值，得到所述连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率与所述心跳间隔变化率阈值的差值，将所述差值加权求和，若所述差值加权求和的结果大于或者等于零，则判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。技术方案二的特点和进一步的改进为：(1)所述测试时长设置为10分钟。(2)所述监测周期设置为2分钟。(3)根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，采用受试者工作特征曲线确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驾驶员疲劳状态的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括参数标定阶段和疲劳判定阶段：所述参数标定阶段包括：设置测试时长，然后在驾驶员处于清醒状态时，采集在所述测试时长内驾驶员的测试心跳间隔并依次组成测试心跳间隔序列，根据所述测试心跳间隔序列计算在所述测试时长内的平均测试心跳间隔，将所述平均测试心跳间隔作为基准心跳间隔；设置监测周期，然后在驾驶员处于清醒状态时，采集多个监测周期内驾驶员的清醒心跳间隔并依次组成清醒心跳间隔序列，根据所述清醒心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均清醒心跳间隔；根据多个监测周期的平均清醒心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的清醒心跳间隔变化率；在驾驶员处于疲劳状态时，采集多个监测周期内驾驶员的疲劳心跳间隔并依次组成疲劳心跳间隔序列，根据所述疲劳心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均疲劳心跳间隔；根据多个监测周期的平均疲劳心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率；根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值；所述疲劳判定阶段包括：在驾驶员实际行驶过程中，连续采集多个监测周期内驾驶员的实际心跳间隔并依次组成实际心跳间隔序列，根据所述实际心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均实际心跳间隔；根据多个监测周期的平均实际心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的实际心跳间隔变化率；将连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率分别减去所述心跳间隔变化率阈值，得到所述连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率与所述心跳间隔变化率阈值的差值，将所述差值加权求和，若所述差值加权求和的结果大于或者等于零，则判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。...

【技术特征摘要】
1.一种驾驶员疲劳状态的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括参数标定阶段和疲劳判定阶段：所述参数标定阶段包括：设置测试时长，所述测试时长设置为10分钟，然后在驾驶员处于清醒状态时，采集在所述测试时长内驾驶员的测试心跳间隔并依次组成测试心跳间隔序列，根据所述测试心跳间隔序列计算在所述测试时长内的平均测试心跳间隔，将所述平均测试心跳间隔作为基准心跳间隔；设置监测周期，所述监测周期设置为2分钟，然后在驾驶员处于清醒状态时，采集多个监测周期内驾驶员的清醒心跳间隔并依次组成清醒心跳间隔序列，根据所述清醒心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均清醒心跳间隔；根据多个监测周期的平均清醒心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的清醒心跳间隔变化率；在驾驶员处于疲劳状态时，采集多个监测周期内驾驶员的疲劳心跳间隔并依次组成疲劳心跳间隔序列，根据所述疲劳心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均疲劳心跳间隔；根据多个监测周期的平均疲劳心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率；根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值；所述疲劳判定阶段包括：在驾驶员实际行驶过程中，连续采集多个监测周期内驾驶员的实际心跳间隔并依次组成实际心跳间隔序列，根据所述实际心跳间隔序列计算对应多个监测周期的平均实际心跳间隔；根据多个监测周期的平均实际心跳间隔和所述基准心跳间隔，计算对应多个监测周期的实际心跳间隔变化率；将连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率分别减去所述心跳间隔变化率阈值，得到所述连续多个监测周期的实际心跳间隔变化率与所述心跳间隔变化率阈值的差值，将所述差值加权求和，若所述差值加权求和的结果大于或者等于零，则判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。2.根据权利要求1所述的一种驾驶员疲劳状态的监测方法，其特征在于，根据多个监测周期的清醒心跳间隔变化率和多个监测周期的疲劳心跳间隔变化率，采用受试者工作特征曲线确定驾驶员疲劳状态临界点的心跳间隔变化率阈值。3.根据权利要求1所述的一种驾驶员疲劳状态的监测方法，其特征在于，将连续三个监测周期的实际心跳间隔变化率分别减去所述心跳间隔变化率阈值，得到所述连续三个监测周期的实际心跳间隔变化率与所述心跳间隔变化率阈值的差值，将所述差值加权求和，若所述差值加权求和的结果大于或者等于零，则判定驾驶员处于疲劳驾驶状态。4.一种驾驶员疲劳状态的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：设置模块，用于设置测试时长，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建蓓，张志伟，马小龙，史恒，邱磊，王恒，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61