一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法及系统技术方案

技术编号:22558295 阅读:44 留言:0更新日期:2019-11-16 01:36
本发明专利技术实施例公开了一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法及系统,系统包括FMCW雷达子系统、生物特征提取及分析子系统和告警子系统,FMCW雷达子系统用于发射电磁波信号,并将获取驾驶员反馈的电磁波信号与发射信号进行混频后得到基带信号;生物特征提取及分析子系统用于对基带信号进行信号处理后提取驾驶员的运动特征,对运动特征进行分析后,获取驾驶员的姿态,并根据驾驶员的姿态确定是否生成告警信号;告警子系统用于在接收告警信号,根据告警信号进行告警操作。本发明专利技术实施例可提取驾驶员的生物特征信息,综合分析和监视驾驶员的健康和驾驶行为,并对驾驶员的异常驾驶情况做出预警,提高驾驶安全性。

A method and system of driver status monitoring based on FMCW Radar

The embodiment of the invention discloses a driver status monitoring method and system based on FMCW radar. The system includes FMCW radar subsystem, biometric extraction and analysis subsystem and alarm subsystem. FMCW radar subsystem is used to transmit electromagnetic wave signal, and mixes the electromagnetic wave signal obtained from driver feedback with the transmitted signal to obtain baseband signal; biometric extraction and The analysis subsystem is used to extract the driver's motion characteristics after signal processing of baseband signals, analyze the motion characteristics, obtain the driver's attitude, and determine whether to generate an alarm signal according to the driver's attitude; the alarm subsystem is used to receive the alarm signal and conduct alarm operation according to the alarm signal. The embodiment of the invention can extract the driver's biometric information, comprehensively analyze and monitor the driver's health and driving behavior, and make an early warning for the abnormal driving situation of the driver, so as to improve the driving safety.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法及系统
本专利技术涉及安全驾驶
,尤其涉及一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法及系统。
技术介绍
截止2018年上半年,中国机动车保有量达3.19亿辆,其中汽车2.29亿辆,机动车驾驶人达3.96亿人,其中汽车驾驶人3.42亿人。如此大规模的机动车辆与驾驶人员,势必对道路交通安全提出了严峻的考验。驾驶员与车辆的人机交互主要是基于传统的触摸屏的二维交互方式。所以基于驾驶员状态监测的人机交互系统是研发的重点之一。现有的驾驶员状态监测主要是基于视觉传感器,监视驾驶员的状态和驾驶行为进行人机交互等。但是现有的基于视觉传感器的解决方案存在以下的一些问题:1)易受到光照变化的影响,特别是在光照较弱的环境下,系统就不能准确的提取出驾驶员的各类物理信息;2)不能提取出驾驶员微小的运动变化信息,例如呼吸和心跳、眼球的转动、头部和手部的运动等;3)镜头被遮挡的情况下,系统不能正常工作,例如镜头不小心被纸张、布匹遮挡;基于接触式传感器的状态监测需要驾驶员主动配合,使得驾驶员的舒适度降低。若采用视觉和接触式传感器结合的方式提取驾驶员的生物信息,并做综合分析和判断,势必会增大系统的复杂程度,增加系统的成本。因此现有技术还有待于进一步发展。
技术实现思路
针对上述技术问题,本专利技术实施例提供了一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法及系统,能够解决现有技术中基于视觉传感器或接触式传感器对驾驶员状态进行监测,监测精度低的技术问题。>本专利技术实施例的第一方面提供一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统,系统包括FMCW雷达子系统、生物特征提取及分析子系统和告警子系统,所述生物特征提取及分析子系统分别与所述FMCW雷达子系统、告警子系统连接;所述FMCW雷达子系统用于发射电磁波信号,并接收到驾驶员反射的目标回波,将目标回波与发射信号经过混频后生成基带信号;所述生物特征提取及分析子系统用于对基带信号进行信号处理后提取驾驶员的运动特征,对运动特征进行分析后,获取驾驶员的姿态,并根据驾驶员的姿态确定是否生成告警信号;所述告警子系统用于在所述生物特征提取及分析子系统生成告警信号后,接收所述告警信号,根据告警信号进行告警操作。可选地,所述生物特征提取及分析子系统包括生物特征提取模块、生物特征分析模块以及决策模块,所述生物特征分析模块分别与所述生物特征提取模块、所述决策模块连接;所述生物特征提取模块将FMCW雷达子系统生成的基带信号作为模块的输入,并将基带信号经过信号处理后提取出驾驶员的运动特征;所述生物特征分析模块用于对生物特征提取模块提取的运动特征进行分析,获取驾驶员当前的姿态;所述决策模块,用于根据所述驾驶员的姿态判断是否生成告警信号。可选地,所述FMCW雷达子系统包括射频前端模块以及信号处理模块,所述信号处理模块与所述射频前端模块连接;所述射频前端模块用于产生线性调频信号,经过能量转换后辐射到自由空间中,接收目标回波并与发射波进行混频后得到高信噪比的基带信号;所述信号处理模块用于根据高信噪比的基带信号,经过信号处理后得到驾驶员身体部位的运动状态和位置信息。可选地,所述射频前端模块包括天线、信号发生器、放大器、匹配滤波器、混频器及A/D采样器,所述天线包括发射天线阵列和接收天线阵列,所述接收信号天线阵列与所述放大器连接,所述放大器还与所述匹配滤波器连接,所述匹配滤波器还与所述混频器连接,所述混频器还与所述A/D采样器连接;信号发生器生成线性调频信号,经发射天线阵列的能量转换,将线性调频信号辐射到自由空间中;电磁场在自由空间中遇到驾驶员后,部分的电磁能沿原路返回进入到接收天线阵列中,接收天线阵列通过能量转换,放大器进行信号放大,匹配滤波器获取最到大信噪比信号,混频器进行混频、A/D采样器进行A/D采样后,将采样数据发送至信号处理模块。可选地,所述告警子系统包括语音播报器、视频显示器、警告灯以及处理器,所述处理器分别与所述语音播报器、视频显示器、警告灯连接;所述处理器用于接收到所述告警信号后,决定告警的方式及级别,由对应的告警级别采用语音播报器、视频显示器、警告灯中一种或多种的结合进行告警。可选地,所述告警信号包括注意力分散预警信号、危险驾驶预警信号及疲劳驾驶预警信号。可选地,所述FMCW雷达子系统还用于获取驾驶员人体表面振动的波形图,并将波形图分别与预先设置的滤波器分别进行卷积,卷积后选择波形幅度最大所对应的人体状态,生成驾驶员的当前振动状态对应的时域信号。可选地,所述处理器还用于预先对告警的方式和级别进行设置,所述告警级别至少包括两个告警级别。本专利技术实施例第二方面提供了一种基于上述基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统的监视方法,所述方法包括:FMCW雷达子系统发射电磁波,并接收到驾驶员反馈的目标回波,将目标回波与发射信号经过混频后生成基带信号;生物特征提取及分析子系统获取所述基带信号,对基带信号进行处理后提取驾驶员的运动特征,对运动特征进行分析后,获取驾驶员的姿态,并根据驾驶员的姿态确定是否生成告警信号;告警子系统检测到所述生物特征提取及分析子系统生成告警信号后,接收所述告警信号,根据告警信号进行告警操作。本专利技术实施例第三方面提供了一种非易失性计算机可读存储介质,其特征在于,所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时,可使得所述一个或多个处理器执行上述的基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法。本专利技术实施例提供的技术方案中,提出了一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视方法及系统,系统包括FMCW雷达子系统、生物特征提取及分析子系统和告警子系统,FMCW雷达子系统用于发射电磁波信号,并并接收到驾驶员反射的目标回波,将目标回波与发射信号经过混频后生成基带信号;生物特征提取及分析子系统用于对基带信号进行信号处理后提取驾驶员的运动特征,对运动特征进行分析后,获取驾驶员的姿态,并根据驾驶员的姿态确定是否生成告警信号;告警子系统用于在生物特征提取及分析子系统生成告警信号后,接收告警信号,根据告警信号进行告警操作。因此相对于现有技术,本专利技术实施例可提取驾驶员的呼吸、心跳、手势、头部姿态、嘴部运动、眼球转动和眼睑运动等各类生物特征信息,综合分析和监视驾驶员的健康和驾驶行为,并对驾驶员的异常驾驶情况做出预警,提高驾驶安全性。附图说明图1为本专利技术实施例中一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统的一实施例的系统结构示意图;图2为本专利技术实施例中一种FMCW雷达子系统的一实施例的天线波束示意图;图3为本专利技术实施例中一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统的监视方法的另一实施例的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统,其特征在于,系统包括FMCW雷达子系统、生物特征提取及分析子系统和告警子系统,所述生物特征提取及分析子系统分别与所述FMCW雷达子系统、告警子系统连接;/n所述FMCW雷达子系统用于发射电磁波信号,并接收到驾驶员反射的目标回波,将目标回波与发射信号经过混频后生成基带信号;/n所述生物特征提取及分析子系统用于对基带信号进行信号处理后提取驾驶员的运动特征,对运动特征进行分析后,获取驾驶员的姿态,并根据驾驶员的姿态确定是否生成告警信号;/n所述告警子系统用于在所述生物特征提取及分析子系统生成告警信号后,接收所述告警信号,根据告警信号进行告警操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统,其特征在于,系统包括FMCW雷达子系统、生物特征提取及分析子系统和告警子系统,所述生物特征提取及分析子系统分别与所述FMCW雷达子系统、告警子系统连接;
所述FMCW雷达子系统用于发射电磁波信号,并接收到驾驶员反射的目标回波,将目标回波与发射信号经过混频后生成基带信号;
所述生物特征提取及分析子系统用于对基带信号进行信号处理后提取驾驶员的运动特征,对运动特征进行分析后,获取驾驶员的姿态,并根据驾驶员的姿态确定是否生成告警信号;
所述告警子系统用于在所述生物特征提取及分析子系统生成告警信号后,接收所述告警信号,根据告警信号进行告警操作。


2.根据权利要求1所述的基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统,其特征在于,所述生物特征提取及分析子系统包括生物特征提取模块、生物特征分析模块以及决策模块,所述生物特征分析模块分别与所述生物特征提取模块、所述决策模块连接;
所述生物特征提取模块将FMCW雷达子系统生成的基带信号作为模块的输入,并将基带信号经过信号处理后提取出驾驶员的运动特征;
所述生物特征分析模块用于对生物特征提取模块提取的运动特征进行分析,获取驾驶员当前的姿态;
所述决策模块,用于根据所述驾驶员的姿态判断是否生成告警信号。


3.根据权利要求2所述的基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统,其特征在于,所述FMCW雷达子系统包括射频前端模块以及信号处理模块,所述信号处理模块与所述射频前端模块连接;
所述射频前端模块用于产生线性调频信号,经过能量转换后辐射到自由空间中,接收目标回波并与发射波进行混频后得到高信噪比的基带信号;
所述信号处理模块用于根据高信噪比的基带信号,经过信号处理后得到驾驶员身体部位的运动状态和位置信息。


4.根据权利要求3所述的基于FMCW雷达的驾驶员状态监视系统,其特征在于,所述射频前端模块包括天线、信号发生器、放大器、匹配滤波器、混频器及A/D采样器,所述天线包括发射天线阵列和接收天线阵列,所述接收信号天线阵列与所述放大器连接,所述放大器还与所述匹配滤波器连接,所述匹配滤波器还与所述混频器连接,所述混频器还与所述A/D采样器连接;
信号发生器生成线性调频信号,经发射天线阵列的能量转换,将线性调频信号辐射到自...

【专利技术属性】
技术研发人员:戴勇周朝阳李志超黄永红蒋卫刚
申请(专利权)人:深圳普捷利科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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