專利名稱：：一種用于對駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)進(jìn)行報警的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于對駕駛員疲勞和注意力分散進(jìn)行報警的裝置，屬于汽車安全
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：在駕駛員實際駕駛車輛的過程中，大多數(shù)的駕駛員不會意識到自身疲勞狀態(tài)和注意力分散狀態(tài)對他們車輛控制力的影響。人們對他們自己的行為能力的判斷通常是不夠的。大多數(shù)駕駛員在其駕駛過程中對其駕駛能力的自我感覺要比實際上好得多，即便有些駕駛員在注意到自身狀態(tài)的變化對車輛的影響后，也沒有及時的引起重視。而根據(jù)交通事故數(shù)據(jù)分析表明，駕駛員的疲勞駕駛及注意力分散是造成交通死亡事故的重要原因。目前針對駕駛員疲勞狀態(tài)和注意力分散狀態(tài)的報警方法很少，有少數(shù)汽車公司有過類似的研究，例如沃爾沃汽車公司針對駕駛員注意力負(fù)荷的管理方法專利中[專利公開號CN1627915A]提到了利用聲音和座椅振動進(jìn)行預(yù)警的方法。相對于注意力分散而言，駕駛員的疲勞程度由淺到深可分為不同的等級，大部分的駕駛員在駕駛過程中會自發(fā)地意識到自身疲勞，并采取適當(dāng)措施來緩解疲勞，例如調(diào)整姿勢、打開車窗等。但這種自我調(diào)節(jié)對疲勞程度較深的駕駛員，往往無法產(chǎn)生預(yù)期的效果。研究表明，處于不同疲勞狀態(tài)的駕駛員對報警信息的反應(yīng)特性有很大的差異，因此需要根據(jù)駕駛員的不同疲勞等級選用不同的報警方式。由于疲勞狀態(tài)和注意力分散狀態(tài)變化的復(fù)雜性，要達(dá)到最佳的報警效果，首先需要考慮各種報警方式的可察覺性，例如閃爍的燈光比沒有變化的燈光更容易被駕駛員感知；其次需要考慮各種報警方式的可理解性，例如語音報警比電子音更容易讓駕駛員理解；另外還需要考慮報警方式的宜人性，即可接受性，例如在重度疲勞狀態(tài)下，過大音量的報警有可能使駕駛員受到驚嚇，從而引發(fā)不安全操作導(dǎo)致交通事故。因此用于駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)的報警系統(tǒng)必須兼具以上各種性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種用于對駕駛員的疲勞和注意力分散狀態(tài)進(jìn)行報警的裝置，針對駕駛員不同的疲勞與注意力分散狀態(tài)，設(shè)計合理的報警策略和報警方式，提高車輛行駛安全性，避免交通事故的發(fā)生。本發(fā)明提出的用于對駕駛員的疲勞和注意力分散進(jìn)行報警的裝置，包括帶有串口通訊模塊的微處理器，用于接收駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)信息的串口通訊數(shù)據(jù)，并對接收的串口通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后根據(jù)通訊協(xié)議輸出至P型場效應(yīng)管，帶有串口通訊模塊的微處理器與P型場效應(yīng)管的柵極相連接；多個P型場效應(yīng)管，用于控制各項報警裝置的啟動和關(guān)閉，多個P型場效應(yīng)管的柵極分別與發(fā)光二極管、發(fā)聲器、振動電機(jī)和氣味發(fā)生器相連，多個P型場效應(yīng)管的柵極與帶有串口通訊模塊的微處理器相連；發(fā)光二極管，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予視覺上的報警信息；發(fā)聲器,用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予聽覺上的報警信息；振動電機(jī)，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予觸覺上的報警信息；氣味發(fā)生器，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予嗅覺上的報警信息。本發(fā)明提出的用于對駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)進(jìn)行報警的裝置，其優(yōu)點是1、采用了分級報警策略。這種報警策略可以針對駕駛員在執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)時疲勞及注意力分散狀態(tài)的程度，使用不同的報警手段進(jìn)行報警。提高了報警針對性，豐富了報警內(nèi)容，使得報警效果相對于普通報警產(chǎn)品而言更加合理、更為有效。2、宜人化報警方式。結(jié)合駕駛員在實際駕駛過程中的感知能力，以察覺性、理解性和接受性為評價指標(biāo)，對本發(fā)明中使用的各項報警手段的具體形式和工作方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。'經(jīng)過大量的試驗得到各項報警手段的具體參數(shù)(如工作頻率、報警強度、設(shè)置位置等)，為實現(xiàn)預(yù)期的報警效果提供了有效的保證。因此本報警裝置具有易察覺、易理解、接受度高等特點，適用于對各種類型車輛在行駛過程中，駕駛員進(jìn)入疲勞或者出現(xiàn)注意力分散狀態(tài)后的報警。圖l是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式本發(fā)明提出的用于對駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)進(jìn)行報警的裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括帶有串口通訊模塊的微處理器，用于接收駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)信息的串口通訊數(shù)據(jù)，并對接收的串口通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后根據(jù)通訊協(xié)議輸出至P型場效應(yīng)管，帶有串口通訊模塊的微處理器與P型場效應(yīng)管的柵極相連接；多個P型場效應(yīng)管，用于控制各項報警裝置的啟動和關(guān)閉，多個P型場效應(yīng)管的漏極分別與發(fā)光二極管、發(fā)聲器、振動電機(jī)和氣味發(fā)生器相連，多個P型場效應(yīng)管的柵極與帶有串口通訊模塊的微處理器相連；發(fā)光二極管，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予視覺上的報警信息；發(fā)聲器，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予聽覺上的報警信息；振動電機(jī)，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予觸覺上的報警信息；氣味發(fā)生器，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予嗅覺上的報警信息。本發(fā)明裝置中，帶有串口通訊模塊的微處理器采用Freescale公司生產(chǎn)的MC9S08DZ60型號的微處理器作為報警裝置中央控制器的主控制芯片。場效應(yīng)管采用IRFZ48N系列PNP型場效應(yīng)管，該型號場效應(yīng)管在給予柵極低電平時導(dǎo)通。發(fā)光二極管和振動電機(jī)采用市場上的普通型號產(chǎn)品。發(fā)聲器和氣味發(fā)生器也可以采用市場上類似的產(chǎn)品。本發(fā)明裝置中，根據(jù)實際駕駛的情況，將駕駛員的疲勞等級分為輕度疲勞、中度疲勞、重度疲勞三個等級，將駕駛員注意力分散分為一個等級。駕駛員的狀態(tài)信息需要借助駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)來獲取，本發(fā)明裝置根據(jù)獲取的駕駛員狀態(tài)信息進(jìn)行報警。在輕度疲勞狀態(tài)，采用氣味發(fā)生器作為主要報警手段。在中度疲勞狀態(tài)下，采用發(fā)聲器作為主要報警手段，輔以發(fā)光二極管作為輔助報警手段，兩種手段同時作用對駕駛員進(jìn)行報警。在重度疲勞狀態(tài)下，采用振動電機(jī)和發(fā)聲器作為主要報警手段，輔以發(fā)光二極管作為輔助報警手段，三種手段同時作用對駕駛員進(jìn)行報警。在駕駛員注意力分散狀態(tài)下，采用發(fā)聲器和振動電機(jī)作為報警手段。上述各種報警裝置的具體工作方式如下。發(fā)光二極管采用三種顏色發(fā)光二極管表示駕駛員的狀態(tài)。其中，綠色表示清醒狀態(tài)，黃色表示中度疲勞狀態(tài)，紅色表示重度疲勞狀態(tài)(由于在報警策略的設(shè)計中，輕度疲勞不采用視覺報警的手段，因此沒有輕度疲勞的顏色表示)。當(dāng)駕駛員處于中度疲勞狀態(tài)時，黃色發(fā)光二極管以1HZ的頻率進(jìn)行閃爍，持續(xù)3秒，然后常亮10秒，再重新進(jìn)行閃爍，以此循環(huán)，直到駕駛員脫離該狀態(tài)；當(dāng)駕駛員處于重度疲勞狀態(tài)時，紅色發(fā)光二極管以2Hz的頻率進(jìn)行閃爍，持續(xù)5秒，然后常亮5秒，再重新進(jìn)行閃爍，以此循環(huán)，直到駕駛員脫離該狀態(tài)。發(fā)聲器采用標(biāo)準(zhǔn)普通話的女聲作為報警語音。當(dāng)駕駛員進(jìn)入中度疲勞狀態(tài)時，在報警語音播放前Z首先播放頻率較慢的模擬音(例如"嘟嘟"聲)，以引起駕駛員注意，然后以中等語速重復(fù)播放以下報警信息2遍"請注意！您已進(jìn)入疲勞狀態(tài)！"。當(dāng)駕駛員進(jìn)入重度疲勞狀態(tài)時，在報警語音播放前，首先播放頻率較快的兩聲模擬音，以引起駕駛員的注意，然后以中等偏快語速重復(fù)播放以下報警信息2遍"注意！您已進(jìn)入嚴(yán)重疲勞狀態(tài)，請馬上停車休息！"。當(dāng)駕駛員處于注意力分散狀態(tài)時，和中度疲勞報警過程類似，只改變報警語音信息為"請您注意前方！"。針對以上三種情況，如果報警后駕駛員的狀態(tài)沒有發(fā)生改變，卿將間隔一定時間后重復(fù)報警，間隔時間隨駕駛員的實際狀態(tài)而不同。振動電機(jī)電機(jī)本身的額定轉(zhuǎn)速為9000rpm，以1Hz的頻率重復(fù)開啟和關(guān)閉振動電機(jī)，直到駕駛員脫離該狀態(tài)。氣味發(fā)生器采用薄荷味香氣，在得到駕駛員處于輕微疲勞狀態(tài)時啟動，連續(xù)噴射3次停止。在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明裝置在汽車中的安裝位置如下氣味發(fā)生器，l個，安置于方向盤的下方，香氣朝駕駛員的臉部噴射。發(fā)光二極管，3個，安置于駕駛員的最佳視覺區(qū)間內(nèi)。大體區(qū)域為駕駛員正常坐姿狀態(tài)下，以雙目視線中心為準(zhǔn)，左右各30度，上下各25度的區(qū)間。發(fā)聲器，2個，安置于駕駛員座椅底部，左右兩側(cè)各有一個發(fā)聲處。振動電機(jī)，8個，安置于駕駛座椅內(nèi)部，位置在駕駛員的大腿底部和腰部，其中4個位于左右大腿關(guān)節(jié)后約IOCM，另外4個位于腰靠處。本報警裝置通過Freescale公司生產(chǎn)的MC9S08DZ60型號微處理器中的串口通訊功能，采用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232-C串口電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議，和專門的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行通訊以獲取駕駛員的狀態(tài)信息。下面結(jié)合串口的具體通信過程說明其通訊協(xié)議的定義。駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)檢測到駕駛員的疲勞或注意力分散狀態(tài)后，利用串口向微處理器發(fā)送信息報文，為了防止干擾數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，在通訊協(xié)議設(shè)計的第一步采用了驗證機(jī)制，即監(jiān)測系統(tǒng)必須首先發(fā)送已經(jīng)定義好的兩幀數(shù)據(jù)，微處理器只有接收到該兩幀數(shù)據(jù)并驗證無誤后才開始接受其后面發(fā)送的數(shù)據(jù)，即真正的疲勞和注意力分散狀態(tài)的信息數(shù)據(jù)，如果監(jiān)測系統(tǒng)沒有發(fā)送用于驗證的這兩幀數(shù)據(jù)，則微處理器不接受監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)過來的任何數(shù)據(jù)。這兩幀數(shù)據(jù)的定義為第一幀數(shù)據(jù)0xFF(0x代表16進(jìn)制，下同)，即<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>微處理器確認(rèn)無誤后，始開始準(zhǔn)備接收第3幀，否則清串口數(shù)據(jù)寄存器。在接收到該幀數(shù)據(jù)后，微處理器要給監(jiān)測系統(tǒng)回復(fù)接受狀態(tài)，是一幀確認(rèn)數(shù)據(jù)0x01;如下所示表示已經(jīng)可以接受其對駕駛員狀態(tài)的監(jiān)測信息了。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>監(jiān)測系統(tǒng)在接收到微處理器發(fā)送的確認(rèn)信息后，開始發(fā)送控制幀，即所有對報警手段的控制信息都包含在這一幀里面，其內(nèi)容如下所示，其中x表示O或者l中的某一個值，括號中數(shù)字表示信息的位數(shù)，在沒有接收到微處理器的確認(rèn)信息時，監(jiān)測系統(tǒng)不斷重復(fù)發(fā)送以上兩幀數(shù)據(jù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>控制幀具體的含義如下-第一位控制振動電機(jī)。0:振動電機(jī)停止；l:振動電機(jī)開啟。第二位控制香氣發(fā)生器。0:香氣發(fā)生器不噴射；h香氣發(fā)生器噴射香氣-第三位控制發(fā)聲器。0:發(fā)聲器工作；1:發(fā)聲器停止。第四位控制紅色發(fā)光二極管。0:發(fā)光二極管熄滅；第五位控制黃色發(fā)光二極管。0:發(fā)光二極管熄滅；第六位控制綠色發(fā)光二極管。0:發(fā)光二極管熄滅；第七、八位備用。當(dāng)微處理器接收到以上定義的串口信息，由此獲取到駕駛員的具體疲勞和注意力分散狀態(tài)后就可以進(jìn)行下一步的控制。在控制報警手段的過程中，微處理器的串口一直在接受監(jiān)測系統(tǒng)對駕駛員狀態(tài)的判斷信息，隨時轉(zhuǎn)換報警手段，直到監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到駕駛員回復(fù)到清醒狀態(tài)或者注意力集中狀態(tài)，發(fā)送代表停止的串口信息。即停止幀0x00，如下h發(fā)光二極管開啟。1:發(fā)光二極管開啟。h發(fā)光二極管開啟。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>一旦接收到該幀數(shù)據(jù)，微處理器也回復(fù)一幀表示接收到該命令，控制報警手段停止工作的信息0x02,如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>監(jiān)測系統(tǒng)在接收到該幀數(shù)據(jù)后，也停止發(fā)送停止幀，整個通訊結(jié)束。權(quán)利要求1、一種用于對駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)進(jìn)行報警的裝置，其特征在于，該裝置包括帶有串口通訊模塊的微處理器，用于接收駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)信息的串口通訊數(shù)據(jù)，并對接收的串口通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后根據(jù)通訊協(xié)議輸出至P型場效應(yīng)管，帶有串口通訊模塊的微處理器與P型場效應(yīng)管的柵極相連接；多個P型場效應(yīng)管，用于控制各項報警裝置的啟動和關(guān)閉，多個P型場效應(yīng)管的漏極分別與發(fā)光二極管、發(fā)聲器、振動電機(jī)和氣味發(fā)生器相連，多個P型場效應(yīng)管的柵極與帶有串口通訊模塊的微處理器相連；發(fā)光二極管，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予視覺上的報警信息；發(fā)聲器，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予聽覺上的報警信息；振動電機(jī)，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予觸覺上的報警信息；氣味發(fā)生器，用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予嗅覺上的報警信息。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于對駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)進(jìn)行報警的裝置，屬于汽車安全
技術(shù)領(lǐng)域：
。包括帶有串口通訊模塊的微處理器，用于接收駕駛員疲勞和注意力分散狀態(tài)信息的串口通訊數(shù)據(jù)，并對接收的串口通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷后根據(jù)通訊協(xié)議輸出至P型場效應(yīng)管，多個P型場效應(yīng)管用于控制各項報警裝置的啟動和關(guān)閉，發(fā)光二極管、發(fā)聲器、振動電機(jī)和氣味發(fā)生器用于對駕駛員在疲勞和注意力分散時給予報警信息。本發(fā)明裝置的優(yōu)點是具有易察覺、易理解、接受度高等特點，適用于對各種類型車輛在行駛過程中，駕駛員進(jìn)入疲勞或者出現(xiàn)注意力分散狀態(tài)后的報警。文檔編號A61B5/18GK101416877SQ200810225789公開日2009年4月29日申請日期2008年11月13日優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日發(fā)明者馮睿嘉,康若谷,維張,張廣淵,波成,李家文申請人:清華大學(xué)