一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统及方法技术方案
A bus driver's working state detection and fatigue warning system and method
The invention discloses a bus driver's working state detection and fatigue warning system and method. The working state detection module, the warning sound storage and playback module, the GPS module and the parking brake detection sensor are connected with the micro controller respectively. The working state detection module includes four pressure sensors and one infrared displacement sensor. Four pressure sensors are arranged in the outer edge of the bus steering wheel, the acceleration pedal plate center, the brake pedal plate center and the clutch pedal plate center. The infrared displacement sensor is arranged on the vertical symmetry line of the driver's seat backrest surface and the 50mm position on the back surface, and the parking brake detection sensor cloth is used. The system can detect the driver's key driving maneuver and the change of sitting posture in real time. The system can determine the driver's Fatigue Grade accurately and improve the safety of the driver.
【技术实现步骤摘要】
一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统及方法
本专利技术属于汽车主动安全设备领域，涉及一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统及方法，具体地说是一种基于多传感器数据融合技术的客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统及方法。
技术介绍
客车驾驶员劳动强度较大，连续驾驶时间长，得不到有效的休息，经常出现驾驶疲劳的现象，除此以外，驾驶员的一些不安全或不规范的驾驶动作与驾驶习惯也会导致危险的发生。现有的客车驾驶员工作状态检测或疲劳驾驶检测系统大多利用传感器或摄像机来采集与记录驾驶员在驾驶过程中的心律、面部表情等生理状态的变化，从而判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，这类检测系统由于未考虑驾驶员实际操纵动作等对车辆行驶有直接影响的肢体变化所代表的含义，对驾驶员驾驶状态的监测与判断并不充分。目前，根据客车驾驶员实际操纵动作及坐姿变化而采取合适的判断算法判断驾驶员驾驶状态的相关系统及方法并未见报道。如今，客车工作状态检测系统在检测到驾驶员处于疲劳驾驶状态时，多对驾驶员进行声音提醒以尽量避免交通事故的发生并安排驾驶员进行适当休息，但是，对于不同的驾驶人员及驾驶条件，相同的疲劳驾驶警示音...
【技术保护点】
一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统，其特征在于，该系统包括工作状态检测模块(1)、警示音存储播放模块(2)、微控制器(3)、扬声器阵列装置(4)、GPS模块(10)和驻车制动检测传感器(11)，工作状态检测模块(1)、警示音存储播放模块(2)、GPS模块(10)和驻车制动检测传感器(11)通过线束与微控制器(3)的数据端口相连接，警示音存储播放模块(2)的音频接口通过线束与扬声器阵列装置(4)中的扬声器阵列(14)相连接；所述的工作状态检测模块(1)包括第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、第三压力传感器(7)、第四压力传感器(8)和红外位移传感器(9)，上述四...
【技术特征摘要】
1.一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统，其特征在于，该系统包括工作状态检测模块(1)、警示音存储播放模块(2)、微控制器(3)、扬声器阵列装置(4)、GPS模块(10)和驻车制动检测传感器(11)，工作状态检测模块(1)、警示音存储播放模块(2)、GPS模块(10)和驻车制动检测传感器(11)通过线束与微控制器(3)的数据端口相连接，警示音存储播放模块(2)的音频接口通过线束与扬声器阵列装置(4)中的扬声器阵列(14)相连接；所述的工作状态检测模块(1)包括第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、第三压力传感器(7)、第四压力传感器(8)和红外位移传感器(9)，上述四个压力传感器各自的数据端口以及红外位移传感器(9)的数据端口分别通过线束与微控制器(3)的数据端口相连接，其中，第一压力传感器(5)布置在客车的转向盘外缘上的驾驶员持握处，第二压力传感器(6)布置在客车的加速踏板板面中心位置处，第三压力传感器(7)布置在客车的制动踏板板面中心位置处，第四压力传感器(8)布置在客车的离合器踏板板面中心位置处，红外位移传感器(9)布置在客车的驾驶员座椅靠背表面上的竖直方向对称线上且距驾驶员座椅靠背上表面50mm位置处，所述的驻车制动检测传感器(11)也选用红外位移传感器，布置在客车未处于驻车制动状态即处于行车状态时驾驶室驻车制动操纵杆头部正下方。2.根据权利要求1所述的一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统，其特征在于，所述的驻车制动检测传感器(11)通过检测驻车制动操纵杆头部是否位于驻车制动检测传感器(11)正上方并将检测信息输入微控制器(3)，来判断客车是否处于驻车制动状态。3.根据权利要求1所述的一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统，其特征在于，所述的型号为STC12C5A60S2的微控制器(3)的ADC0端接第一压力传感器(5)的数据端口，微控制器(3)的ADC1端接第二压力传感器(6)的数据端口，微控制器(3)的ADC4端接第三压力传感器(7)的数据端口，微控制器(3)的ADC5端接第四压力传感器(8)的数据端口，微控制器(3)的ADC6端接红外位移传感器(9)的数据端口，微控制器(3)的ADC7端接驻车制动检测传感器(11)的数据端口，微控制器(3)的RXD1端接警示音存储播放模块(2)的TXD端，微控制器(3)的TXD1端接警示音存储播放模块(2)的RXD端,微控制器(3)的RXD2端接GPS模块(10)的TXD端，微控制器(3)的TXD2端接GPS模块(10)的RXD端。4.根据权利要求1所述的一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统，其特征在于，所述的扬声器阵列装置(4)包括固定底板(12)、轨道组(13)、扬声器阵列(14)与两个薄盖板(15)，所述的固定底板(12)为abs塑料材质的矩形平板；所述的固定底板(12)布置在客车驾驶员座椅头枕内部，其整体长度及宽度尺寸小于座椅头枕尺寸以保证完全位于头枕之内；所述的固定底板(12)下端左右对称地设置有两个结构相同的底板螺栓孔，两个结构相同的底板螺栓孔与座椅头枕内部两根立柱上端左右对称地设置的两个结构相同的立柱螺栓孔对正，固定底板(12)采用螺栓与头枕内部两根立柱上端固定连接；所述的轨道组(13)由对称布置在固定底板(12)左右两侧的两个圆弧形轨道即1号圆弧形轨道(16)、2号圆弧形轨道(17)组成；所述的1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)结构相同且对称相等，皆为与固定底板(12)相同材质的弧形部件，且1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)均为槽口朝向弧形圆心的槽型件，；1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)的两端面采用端面盖板粘接封闭，1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)的槽口处粘接有薄盖板(15)；所述的薄盖板(15)与固定底板(12)材质相同且均匀地设置有结构相同的方形孔，以起到减小对扬声器声场影响及装饰作用；所述的轨道组(13)与固定底板(12)的两侧端面通过粘接连接为一个整体且从头枕两侧伸出于头枕之外；其中，1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)分别与固定底板(12)的左、右两侧端面的中部粘接，水平布置在固定底板(12)的两侧；所述的1号圆弧形轨道(16)的圆心在空间上位于驾驶员乘坐于座椅上时的右耳位置处，所述的2号圆弧形轨道(17)的圆心在空间上位于驾驶员乘坐于座椅上时的左耳位置处，通过这样的位置布置方式可以使播放的警示音聚焦于驾驶员双耳，构成相对独立的声场环境，提高警示音对驾驶员的警示效果，同时减少对乘客的影响；所述的扬声器阵列(14)包括夹持在1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)的槽内的各三个扬声器，同一圆弧形轨道内的三个扬声器分别夹持在该圆弧形轨道所对应的圆弧段两端点及中点位置，所述的扬声器阵列(14)播放警示音存储播放模块(2)内的相应内容，所述的扬声器阵列(14)所用扬声器选用索尼公司生产的型号为SRS-X11的扬声器。5.根据权利要求4所述的一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示系统，其特征在于，所述的1号圆弧形轨道(16)与2号圆弧形轨道(17)所对应的圆弧段的确定均在驾驶员座椅靠背为铅垂位置时进行，所述的1号圆弧形轨道(16)和2号圆弧形轨道(17)所对应的圆弧段的具体确定过程为：已知成年驾驶员正常坐在座椅上时，两耳之间的距离为2c，两耳连线中点与同一高度座椅头枕内固定底板(12)水平截面中心的距离为d，根据汽车座椅头枕尺寸已选定固定底板(12)与1号圆弧形轨道(16)、2号圆弧形轨道(17)相接点距离为2n；以驾驶员右耳O1作为圆的中心，以O1为坐标原点，两耳连线所在直线为x轴，在水平面内建立平面直角坐标系，在所建坐标系内，可设圆O1方程为：x2+y2＝R2，由上述的已知条件可知点D1(c-n，d)在圆O1上，将点D1的坐标代入圆O1的方程中，可解出即得到圆O1方程，在所得到的圆O1中，截取圆弧段A1D1即为1号圆弧形轨道(16)所对应的圆弧段；2号圆弧形轨道(17)与1号圆弧形轨道(16)结构相同且对称相等。6.一种客车驾驶员工作状态检测与疲劳警示方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1：在行车过程中，由驻车制动检测传感器(11)实时检测客车驻车制动操纵杆头部位置，并将检测信息输入微控制器(3)，由微控制器(3)判断车辆是否处于驻车制动状态，当客车未处于驻车制动状态即处于行车状态时，驻车制动检测传感器(11)位于驻车制动操纵杆头部正下方，驻车制动检测传感器(11)检测到的距离数据为其与驻车制动操纵杆头部之间的距离，当客车需要处于驻车制动状态时，驾驶员操纵驻车制动操纵杆头部使其移动至驻车制动位置，此时驻车制动操纵杆头部不再位于驻车制动检测传感器(11)正上方，驻车制动检测传感器(11)检测到的距离数据为其与客车车内位于驻车制动检测传感器(11)正上方且距离驻车制动检测传感器(11)最近的物体之间的距离，微控制器(3)根据驻车制动检测传感器(11)检测到的距离数据判断客车是否处于驻车制动状态，若处于驻车制动状态，则不进行下面步骤，若未处于驻车制动状态，则正常进行下面步骤；步骤2：若车辆未处于驻车制动状态，在客车驾驶员驾驶过程中，由工作状态检测模块(1)中的各个传感器实时检测驾驶员驾驶过程中的各个测定参数的值，各个测定参数的值定义为测定参数值，由GPS模块(10)实时检测客车在此次营运过程中从营运起点出发后的累计行驶路程，并将检测到的各个测定参数的测定参数值及车辆累计行驶路程输入微控制器(3)；所述的各个测定参数包括：由第一压力传感器(5)检测的驾驶员施加于转向盘的握力F1，由第二压力传感器(6)检测的驾驶员踩踏加速踏板的踏板力F2及每次踩踏持续时间T1，由第三压力传感器(7)检测的驾驶员踩踏制动踏板的踏板力F3及每次踩踏持续时间T2，由第四压力传感器(8)检测的驾驶员踩踏离合器踏板的踏板力F4及每次踩踏持续时间T3，由红外位移传感器(9)检测的驾驶员脊背与红外位移传感器(9)之间的相对距离s，所述的各个测定参数的值定义为测定参数值；步骤3：微控制器(3)实时接收由第一压力传感器(5)、第二压力传感器(6)、第三压力传感器(7)、第四压力传感器(8)及红外位移传感器(9)输入的各个测定参数的测定参数值以及GPS模块(10)输入的客车在此次营运过程中从营运起点出发后的累计行驶路程，并计算当前状态下的驾驶员疲劳程度打分值f；步骤4：根据步骤3计算得到的驾驶员疲劳程度打分值f，微控制器(3)判断驾驶员所处的疲劳等级并控制警示音存储播放模块(2)通过扬声器阵列(14)播放针对不同疲劳程度的警示音，以在尽可能减小对驾驶员正常驾驶影响的前提下提高警示效果；所述的疲劳等级划分如下：当0.6≤f＜0.75时，判定驾驶员为轻度疲劳；当0.75≤f＜0.85时，判定驾驶员为中度疲劳；当0.85≤f＜1时，判定驾驶员为重度疲劳；当0＜f＜0.6时，判定驾驶员处于正常驾驶状态；所述的针对不同疲劳程度的警示音在客车驾驶员开始驾车前，依据自身情况通过警示音存储播放模块(2)进行设置，由于将疲劳等级划分为三级，故警示音也为三级，且驾驶员进行设置时应保证随着疲劳程度的提高，所设置的该级别警示音对驾驶员的警示效果增强；步骤5：播放警示音过程中，工作状态检测模块(1)继续实时检测驾驶员的驾驶状态信息，若微控制器(3)判断驾驶员处于正常驾驶状态达到5s时，微控制器(3)控制警示音存储播放模块(2)停止播放警示音，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓琳，潘健，王双维，王登峰，赵永生，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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