基于操作行為特征的高等級(jí)公路駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種駕駛?cè)似跔顟B(tài)監(jiān)測(cè)方法，特別是涉及一種基于操作行為特征的 高等級(jí)公路駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)方法，屬于智能車輛安全輔助駕駛領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車業(yè)的快速發(fā)展，與之相關(guān)的交通事故也在快速增加，而這些事故中，疲勞 駕駛所造成的交通事故約占總數(shù)的16%，在高速公路上更是超過了 20%，因此研制疲勞駕駛 預(yù)防和報(bào)警裝置成為當(dāng)今疲勞駕駛研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003] 實(shí)時(shí)有效地檢測(cè)駕駛?cè)说钠谂c注意力分散狀態(tài)是提高行車安全性和改善道路 交通環(huán)境的一項(xiàng)重要措施。
[0004] 目前，進(jìn)行駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)的方法可大致分為五種： 1. 基于駕駛?cè)松硇盘?hào)的檢測(cè)方法，如EEG、ECG、EOG等； 2. 基于駕駛?cè)松矸磻?yīng)特征的檢測(cè)方法，如眨眼頻率、視線方向、面部朝向等； 3. 基于駕駛?cè)瞬僮餍袨榈臋z測(cè)方法，如方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、油門開度等； 4. 基于車輛狀態(tài)信息的檢測(cè)方法，如車速、車道偏移量等； 5. 基于信息融合技術(shù)的檢測(cè)方法，融合以上兩種或多種檢測(cè)方法。
[0005] 其中，基于駕駛?cè)瞬僮餍袨樘卣鞯臋z測(cè)方法，是指在車輛行駛過程中，利用方向盤 轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差以及油門開度變化等信息推斷駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)，已成為現(xiàn)階段 駕駛?cè)似谂c注意力分散狀態(tài)檢測(cè)的重要研究方向。
[0006] 專利200920034413. 6 (-種駕駛?cè)似囻{駛行為的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）建立了一套新 型的駕駛?cè)似囻{駛行為的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過CAN總線分別掛接服務(wù)器、微波雷達(dá)測(cè)距 模塊、紅外激光掃描模塊、制動(dòng)踏板行程測(cè)量模塊、方向盤轉(zhuǎn)角測(cè)試模塊、車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè) 量模塊、車道識(shí)別模塊，分別將駕駛?cè)搜劬\(yùn)動(dòng)測(cè)量模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊通過網(wǎng)線接入服 務(wù)器；服務(wù)器實(shí)時(shí)接收微波雷達(dá)測(cè)距模塊、紅外激光掃描模塊、制動(dòng)踏板行程測(cè)量模塊、方 向盤轉(zhuǎn)角測(cè)試模塊、車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)測(cè)量模塊、車道識(shí)別模塊、駕駛?cè)搜劬\(yùn)動(dòng)測(cè)量模塊和環(huán) 境監(jiān)控模塊的監(jiān)測(cè)信號(hào)，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和顯示。因此，該系統(tǒng)能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛?cè)艘曈X行為， 駕駛?cè)说鸟{駛行為，車輛運(yùn)行狀態(tài)，周圍車輛對(duì)駕駛?cè)说挠绊懀约氨O(jiān)測(cè)車輛周圍道路環(huán) 境。
[0007] 專利200710051345. X (基于駕駛模擬器的駕駛?cè)似跔顟B(tài)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)）提供一 種駕駛模擬器的駕駛?cè)似跔顟B(tài)分析實(shí)驗(yàn)。主要原理是：當(dāng)駕駛?cè)嗽谄囻{駛模擬器上連 續(xù)長(zhǎng)時(shí)間駕駛時(shí)，利用駕駛?cè)藗€(gè)體特征采集設(shè)備、生物反饋系統(tǒng)、車輛信息采集設(shè)備采集相 關(guān)信息：方向盤的握力、油門踏板的踩踏動(dòng)作、腦電、皮膚電阻、肌電、呼吸、車速、加速度。 這些信息被保存到實(shí)驗(yàn)分析計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器中。計(jì)算機(jī)的統(tǒng)計(jì)分析軟件從存儲(chǔ)器中讀取 各種信息，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析篩選并進(jìn)行疲勞狀態(tài)的研究。
[0008] 目前，對(duì)于駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)分析，基于人體生理特征和多傳感器信息融合的 技術(shù)要更加廣泛和成熟一些，但是并無專門基于駕駛?cè)瞬僮餍袨樘卣鞯牡钠跈z測(cè)方法。 同時(shí)，也存在操作行為采集類別過于單一，無法全面反映駕駛?cè)说钠跔顟B(tài)問題。由于駕駛 人不同個(gè)體之間存在一定差異性，又進(jìn)一步降低了現(xiàn)有的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確 率和降低了系統(tǒng)的適用范圍，這也是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于操作行為特征的高等級(jí)公路駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢 測(cè)方法，確定了操作行為特征的指標(biāo)參數(shù)及明確了檢測(cè)步驟，準(zhǔn)確檢測(cè)駕駛?cè)说淖⒁饬?態(tài)并對(duì)駕駛?cè)似谂c注意力分散狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警。適用于高等級(jí)公路下，車速限定在 80km/h-120km/h，其可以通過駕駛?cè)瞬僮餍袨樘卣魅绶较虮P的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差、油門開 度變化等特征參數(shù)準(zhǔn)確檢測(cè)駕駛?cè)说牟僮餍袨椴?duì)駕駛?cè)似跔顟B(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，避 免或減少因駕駛?cè)似跔顟B(tài)導(dǎo)致的一系列交通事故的發(fā)生。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：基于操作行為特征的 高等級(jí)公路駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)方法，其特征在于具體的檢測(cè)步驟如下： 1.基于方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)； 2.基于方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)； 3.基于油門開度變化的駕駛?cè)似陬A(yù)警狀態(tài)檢測(cè)； 4.駕駛?cè)似跔顟B(tài)的預(yù)警； 其中所述的基于方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)包括如下步驟： 1. 針對(duì)不同駕駛?cè)瞬町?，駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤的波動(dòng)閾值初始化的步驟如下： a. 針對(duì)不同駕駛?cè)?，在正常駕駛一定時(shí)間（2；)內(nèi)，統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間窗（4s)內(nèi)控制方向盤 不動(dòng)時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度（6A)值； b. 以方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(巧）中最大值(?%ΗΧ)作為方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度閾值； 如果不進(jìn)行初始化，系統(tǒng)將采用默認(rèn)值； 2. 基于方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)如下： a. 駕駛時(shí)，若方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度在閾值范圍內(nèi)時(shí)開始計(jì)時(shí)（I )，否則停止計(jì)時(shí)； b. 正常駕駛時(shí)，控制方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度在閾值范圍內(nèi)的時(shí)間上限為動(dòng)，若
，則為疲勞駕駛，否則為正常駕駛。 所述的基于方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)包括如下步驟： 1.基于方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)步驟如下： a. 提取單位時(shí)間窗（IOs)方向盤轉(zhuǎn)角漢， b. 計(jì)算方向盤轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差I(lǐng) :
其中N為單位時(shí)間內(nèi)方向盤轉(zhuǎn)角_的個(gè)數(shù)，μ為方向盤轉(zhuǎn)角的均值， c. 兩個(gè)連續(xù)時(shí)間窗重復(fù)率為9s; d. 正常駕駛時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角標(biāo)準(zhǔn)差上限值為％，若方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度落在正常駕駛 狀態(tài)變化范圍內(nèi)，即小于戌> 度則駕駛?cè)颂幱谡ｑ{駛，如果大于4度則駕駛?cè)颂幱谄隈{ 駛。
[0011] 所述的基于油門開度變化的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)包括如下步驟： 1. 針對(duì)不同駕駛?cè)藛挝粫r(shí)間內(nèi)油門波動(dòng)閾值的初始化步驟如下： a. 針對(duì)不同駕駛?cè)?，在正常駕駛一定時(shí)間Clp內(nèi)，讀取兩相鄰油門開度值(1% J1M. )； b. 兩個(gè)連續(xù)時(shí)間窗重復(fù)率為4min; c. 以相鄰兩次油門開度差值的最大值作為油門開度波動(dòng)閾值即：
如果不進(jìn)行初始化，系統(tǒng)將采用默認(rèn)值； 2. 基于油門開度變化的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)如下： a. 駕駛?cè)笋{駛時(shí)，讀取兩相鄰油門開度值(鳥,H b. 兩個(gè)連續(xù)時(shí)間窗重復(fù)率為4min; c. 若相鄰兩次油門開度變化差值I Ab.i;aJ，則計(jì)數(shù)一次，統(tǒng)計(jì)5min內(nèi)油門變化 次數(shù)，計(jì)算公式如下：
其中：內(nèi)油門開度變化差值超過閾值的次數(shù)，每次開始計(jì)數(shù)的初始值為0 ; d. 設(shè)正常駕駛時(shí)，駕駛?cè)丝刂朴烷T變化次數(shù)上限為Ν0,若··&、> t則駕駛?cè)颂幱谄?駕駛，否則為正常駕駛。
[0012] 所述的駕駛?cè)似跔顟B(tài)的預(yù)警包括如下步驟： 1. 當(dāng)駕駛?cè)颂幱谡ｑ{駛狀態(tài)時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)的綠色指示燈亮，顯示"正常駕駛"； 2. 當(dāng)駕駛?cè)颂幱谄隈{駛狀態(tài)時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)的紅色指示燈亮，播放警告聲音，同時(shí)顯 示"疲勞駕駛"，直到正常駕駛為止； 3. 預(yù)警系統(tǒng)安裝在儀表盤處，所發(fā)出預(yù)警易被駕駛?cè)死斫夂徒邮堋?br>[0013] 本發(fā)明的積極效果是通過對(duì)不同駕駛?cè)瞬僮鞣较虮P時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度波動(dòng)閾值的確 定，解決了駕駛?cè)藗€(gè)體差異性的問題，提高了系統(tǒng)的通用性和檢測(cè)準(zhǔn)確率；通過對(duì)不同駕駛 人操作油門時(shí)開度波動(dòng)閾值的確定，解決了駕駛?cè)藗€(gè)體差異性的問題，提高了系統(tǒng)的通用 性和檢測(cè)準(zhǔn)確率；基于操作行為特征的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度及油門變化次數(shù)等參 數(shù)較容易獲得，成本低，控制可靠，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)改動(dòng)較少，比較容易實(shí)現(xiàn)；基于操作行為特征 的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)方法對(duì)不同駕駛狀態(tài)進(jìn)行不同預(yù)警，預(yù)警方法更易被駕駛?cè)死斫夂?接受。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明所述的基于操作行為的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)方法中的操作行為特 征參數(shù)初始化流程框圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明所述的基于操作行為的駕駛?cè)似跔顟B(tài)檢測(cè)方法的流程框圖。
[0016] 圖3為本