本发明专利技术涉及汽车电子和人工智能领域，具体公开一种基于模式识别的车辆防疲劳驾驶智能方向盘及防疲劳驾驶监控方法。包括方向盘壳体（含警报器中断按键）、方向盘骨架、嵌入式系统（含微处理器，应用程序和相关算法固化在内存中）、ＧＰＳ模块、警报器、变压器式传感器、供电系统、集成电路板。该方向盘以嵌入式系统为核心，利用变压器式传感器采集方向盘转矩电压变化，结合模式识别和持续驾驶时间参量监控疲劳驾驶状态，利用ＧＰＳ数据变化判定车辆驻、行状态，以控制持续驾驶时间的计算周期。本发明专利技术用方向盘做载体，在不添加任何额外设施的情况下具备防疲劳驾驶监控功能，突破了国内基于视频信号的司机眼部生理特征的研究范畴，提高了防疲劳驾驶的实用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车电子和人工智能领域。具体公开一种基于模式识别的车辆防疲劳 驾驶智能方向盘及其防疲劳驾驶监控方法，用于驾驶员疲劳驾驶状态安全检测和警示。
技术介绍
国外对于防疲劳驾驶技术都在研究中，开发出了一些产品，但需要改装车辆或重 新设计且价格高昂，目前已经有部分高级轿车在应用。如美国Attention Technologies 公司推出的Driver Fatigue Monitor(DD850)通过红外摄像头采集驾驶人眼部信息， 采用PERCL0S作为疲劳报警指标，可直接安装在仪表盘上，但只有晚上才有效，且眼部 信息采集误差极大，对于眼睛很小的人或戴墨镜的驾驶员几乎不起作用；美国Digital Installations开发的S. Α. Μ.疲劳报警装置利用置于方向盘下方的磁性条检测方向盘转 角，如果一段时间内驾驶员没有对方向盘进行任何修正操作，则系统推断驾驶员进入疲劳 状态，并触发报警。但如果在蛇形路、连续弯道、盘山路、环形路中误报非常严重。国内对驾驶人疲劳状态监测技术的研究起步较晚，相关研究主要在大学等研究机 构进行。相关领域的研究主要集中在基于视频信号的驾驶人眼部生理特征的研究方面，且 目前各种算法在识别精度、可靠性、实时性等基础性能方面尚存在问题。本专利技术设计思想来源于人工智能对于疲劳驾驶监测复杂程度的有效性，目前为国 内外第一款基于模式识别的智能化车辆防疲劳驾驶方向盘。本专利技术采用方向盘作为载体， 成为车辆的一个部件，在不添加任何额外设施的情况下具备疲劳驾驶主动安全监控功能， 本专利技术突破了国内基于视频信号的驾驶人眼部生理特征的研究范畴，提高了防疲劳驾驶的 实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车辆防疲劳驾驶智能方向盘及其防疲劳驾驶监控方法。 该方向盘以嵌入式系统为核心，利用变压器式传感器(转矩式)采集方向盘转矩电压变化， 结合模式识别和持续驾驶时间参量监控疲劳驾驶状态，利用GPS数据变化判定车辆驻、行 状态，以控制持续驾驶时间的计算周期。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是—种车辆防疲劳驾驶智能方向盘，其特征在于包括嵌入式系统(以嵌入式微处 理器为核心，应用程序和相关算法固化在内存芯片中)、GPS模块、存贮器、蜂鸣警报器(含 继电器)、变压器式传感器(转矩式)、供电系统(电力来自车载蓄电池)、方向盘壳体、警报 器中断按键(位于壳体上)、方向盘骨架、集成电路板。嵌入式系统以嵌入式微处理器为核心，应用程序和相关算法固化在内存芯片中， 通过集成电路与GPS模块、蜂鸣警报器、变压器式传感器(转矩式)、供电系统、警报器中断 按键连接，接收GPS、变压器式传感器(转矩式)、警报器中断按键的信息，并发送控制信号 给蜂鸣警报器；存贮器为嵌入式系统内存，是数据储存中心，用以存放应用程序、实时和历史数 据，在需要时进程与数据将被调入嵌入式微处理器CACHE.GPS模块通过集成电路与嵌入式微处理器和供电系统连接，接收卫星定位数据并 将格式数据(含经度、纬度、日期、时间、速度、方位角等)不断传送给嵌入式微处理器；蜂鸣警报器(含继电器)通过集成电路与嵌入式微处理器和供电系统连接，接收 嵌入式系统的控制指令发出警报鸣叫；变压器式传感器(转矩式)通过连接电路与集成电路板之嵌入式微处理器、供电 系统连接，将采集到的电压信号传送给嵌入式系统，嵌入式系统利用模式识别技术和算法 进行信息处理和信号检测，判定驾驶员疲劳状态，当达到设定阀值则向蜂鸣警报器发出报 警控制信号；供电系统通过输电电路与集成电路板连接，通过集成电路板与嵌入式微处理器、 存贮器、GPS模块、蜂鸣警报器、变压器式传感器(转矩式)连接起来，提供所需电力；方向盘壳体为智能方向盘外壳，所述警报器中断按键位于外壳上，通过连接电路 和集成电路板上的嵌入式微处理器、供电系统连接。按压警报器中断按键被则继电器断开， 蜂鸣警报器停止鸣叫；集成电路板承载嵌入式微处理器、存贮器、GPS模块、变压器式传感器(转矩式)、 蜂鸣警报器和其它一些辅助电气元件，通过印刷电路与各部件连为一体，嵌入到方向盘内 部；方向盘骨架为镁合金，承载方向盘壳体及附加零部件，起到方向盘转向、受力的作用。所述的车辆防疲劳驾驶智能方向盘，其特征在于智能方向盘根据不同车形定制 设计，与整车电路良好接合，是车辆的一个部件。所述的车辆防疲劳驾驶智能方向盘，其特征在于智能方向盘是一个独立的功能 体，可通过车辆改装替换原车方向盘。所述的车辆防疲劳驾驶智能方向盘的防疲劳驾驶监控方法，其特征在于(1)车辆启动，方向盘上电，防疲劳驾驶程序启动；；(2)变压器式传感器(转矩式)采集方向盘左右摆动转矩，进行电压值转换处理并 将处理后的数据传送给嵌入式系统(疲劳驾驶时，司机控制方向盘能力下降，方向盘出现 低速率、大角度的左右转动，实验发现方向盘转动规律和疲劳驾驶有非常好的相关性)；(3)当司机长时间驾驶，出现疲劳状态，方向盘出现低速率、大角度左右转动；(4)嵌入式系统采用模式识别技术和算法提取方向盘转动电压变化特征并与疲劳 驾驶特征库进行特征比对；(5)另外，GPS将坐标、速度信息不断并传送给嵌入式系统；(6)如果连续一定时间坐标无变化或速度为零则嵌入式系统判定车辆处于停泊状 态，(7)如果停泊状态被打破则嵌入式微处理器开始计时，记录连续驾驶时间(8)嵌入式系统检测驾驶持续时间；(9)当方向盘转矩电压变化数据特征比对符合疲劳驾驶且持续驾驶时间检测值达 到或超过设定阀值，嵌入式系统判定司机疲劳驾驶；(10)嵌入式系统控制接通继电器，蜂鸣警报器接通电路并持续鸣叫；(11)司机可人工按压警报器中断按键关闭警报器，停车休息；(12)当警报器被关闭后，嵌入式系统启动新一轮疲劳驾驶检测。本专利技术的有益效果在于(1)本专利技术采用方向盘作为载体，具备防疲劳驾驶功能，成为汽车的一个部件，不 用额外增加车内设施，对驾驶影响小，操作灵便，成本低，能与汽车其它部件和功能一体化 设计，将成为未来汽车生产商的选择。(2)疲劳驾驶航向修正检测技术。目前国内还没有这方面的研究，国外在这方面的 深入研究成果也较少。车辆智能方向盘是依据变压器传感器(转矩式)、模式识别、GPS辅助 CPU计时的原理。疲劳驾驶时，司机进入瞌睡状态，方向盘操作会出现符合一定规律的忽左 忽右的现象。正常直线驾驶角度变化值小，左右变化频率快，转弯或环行时单向角度变化。 当疲劳驾驶时，角度变化增大，左右变化频率减慢，呈规律性。变压器传感器采集到这种电 压变化，通过模式识别算法进行特征比对，同时结合CPU记录连续驾驶时间参量，如果达到 阀值则判定疲劳驾驶，启动警报器。本项目开发的航向修正技术利用内置变压器式传感器， 采集方向盘修正时的角度变化和左右角度变化频率的电压值，检测容易，算法易设计，特征 库易建立，误差小。附图说明图1是基于模式识别的车辆防疲劳驾驶智能方向盘结构框2是防疲劳驾驶警示技术原理3是转矩传感器+模式识别+连续驾驶时间检测数据流程图 具体实施例方式如图1所示，为本专利技术设计的车辆防疲劳驾驶智能方向盘结构图。由方向盘壳体、 方向盘骨架、集成电路板、供电系统几部分组成。方向盘壳体是方向盘的外壳，设有警报器 中断按键；方向盘骨架为镁合金，承载方向盘壳体及附加零部件。集成电路板是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车辆防疲劳驾驶智能方向盘，其特征在于：包括嵌入式系统（以嵌入式微处理器为核心，应用程序和相关算法固化在内存芯片中）、ＧＰＳ模块、存贮器、蜂鸣警报器、变压器式传感器（转矩式）、供电系统（电力来自车载蓄电池）、方向盘壳体、警报器中断按键（位于壳体上）、方向盘骨架、集成电路板。所述嵌入式系统以嵌入式微处理器为核心，应用程序和相关算法固化在内存芯片中，通过集成电路与ＧＰＳ模块、存贮器、蜂鸣警报器、变压器式传感器（转矩式）、供电系统、警报器中断按键连接，接收ＧＰＳ、变压器式传感器（转矩式）、警报器中断按键的信息，并发送控制信号给蜂鸣警报器；所述存贮器为嵌入式系统内存，是数据储存中心，用以存放应用程序、实时和历史数据，在需要时进程与数据将被调入嵌入式微处理器ＣＡＣＨＥ．所述ＧＰＳ模块通过集成电路与嵌入式微处理器和供电系统连接，接收卫星定位数据并将格式数据（含经度、纬度、日期、时间、速度、方位角等）不断传送给嵌入式微处理器；所述蜂鸣警报器通过集成电路与嵌入式微处理器和供电系统连接，接收嵌入式系统的控制指令发出警报鸣叫；所述变压器式传感器（转矩式）通过连接电路与集成电路板之嵌入式微处理器、供电系统连接，将采集到的电压信号传送给嵌入式系统，嵌入式系统利用模式识别技术和算法进行信息处理和信号检测，判定驾驶员疲劳状态，当达到设定阀值则向蜂鸣警报器发出报警控制信号；所述供电系统通过输电电路与集成电路板连接，通过集成电路板与嵌入式微处理器、存贮器、ＧＰＳ模块、蜂鸣警报器、变压器式传感器（转矩式）连接起来，提供所需电力；所述方向盘壳体为智能方向盘外壳，所述警报器中断按键位于外壳上，通过连接电路和集成电路板上的嵌入式微处理器、供电系统连接。按压警报器中断按键则继电器断开，蜂鸣警报器停止鸣叫；所述集成电路板承载嵌入式微处理器、存贮器、ＧＰＳ模块、变压器式传感器（转矩式）、蜂鸣警报器和其它一些辅助电气元件，通过印刷电路与各部件连为一体，嵌入到方向盘内部；所述方向盘骨架为镁合金，承载方向盘壳体及附加零部件，起到方向盘转向、受力的作用。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：路军，王立颖，
申请(专利权)人：路军，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。