專利名稱：基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種通過方向盤握力和溫度變化來監(jiān)測駕駛員疲勞的裝置，特別涉及安裝在汽車上的符合人的生理和心理的安全駕駛裝置，人體的疲勞狀態(tài)導(dǎo)致手部放松方向盤受力和溫度發(fā)生變化，能夠監(jiān)測駕駛員的疲勞狀態(tài)。
背景技術(shù)：
交通事故是一種致命性的災(zāi)難，它給無數(shù)原本幸福的家庭造成了悲劇。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，在人類死亡和發(fā)病的原因中，車禍排第九位。目前，世界各國都十分重視駕駛員疲勞狀態(tài)的檢測與預(yù)警技術(shù)的研究，特別是在西方發(fā)達國家，投入大量的人力、物力資源，廣泛開展了駕駛疲勞的研究工作，且已有部分產(chǎn)品推向了市場，實現(xiàn)了商業(yè)化。近年來，美國、日本以及西歐各國競相開展了監(jiān)測駕駛員疲勞的車載電子測量系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。在現(xiàn)有研究成果中具有代表性的產(chǎn)品有(1)美國研制了駕駛員瞌睡偵探系統(tǒng) DDDS (Drowsy Driver Detection System)。 該系統(tǒng)采用多普勒雷達偵測和復(fù)雜的圖像信號處理方法，根據(jù)獲取的駕駛員煩躁不安的情緒活動、眨眼頻率和持續(xù)時間等信號進行疲勞判別。(2)美國Electronic Safety Products公司開發(fā)了一種方向盤監(jiān)視裝置 SAM (steering attention monitor)，SAM是一種監(jiān)測方向盤非正常運動的傳感器裝置。若方向盤持續(xù)4s不運動，SAM會發(fā)出警報，直到方向盤繼續(xù)正常運動為止。(3)美國Ellison Research Labs實驗室研制的DAS2000型路面警告系統(tǒng)是一種設(shè)置在高速公路上的紅外線監(jiān)測裝置。當(dāng)車輛偏離道路中線時，會向駕駛員發(fā)出警告。(4)瑞典汽車廠商沃爾沃推出了一項“駕駛員警示系統(tǒng)”。它由一個攝像頭、若干傳感器和一個控制單元組成。攝像頭裝在風(fēng)擋和車內(nèi)后視鏡之間，不斷測量汽車與車道標(biāo)志之間的距離；傳感器檢測汽車的運動；控制單元儲存信息并計算是否有失去對汽車控制的危險。它參照公路上的各種線來辨別車輛的行駛狀態(tài)，一旦路面狀況不好，誤報率就會很尚ο
實用新型內(nèi)容為了減少車禍發(fā)生的次數(shù)，克服現(xiàn)有疲勞監(jiān)測裝置的局限性，本實用新型提供一種通過駕駛員握力和溫度變化來監(jiān)測駕駛員疲勞狀態(tài)的裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞駕駛監(jiān)測裝置，該裝置包括車載電源、握力傳感器、溫度傳感器、采集裝置、A/D 轉(zhuǎn)換模塊和CPU處理芯片；其特征在于，握力傳感器安裝在方向盤的外表面，溫度傳感器安裝在握力傳感器外表面。傳感器引線與A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置相連，A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置與CPU處理芯片判別裝置通過電纜相連，監(jiān)測裝置的電源由車載電源提供。本實用新型所述的一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞駕駛監(jiān)測裝置中，還包括方向盤外涂層順序依次為導(dǎo)電材料涂層1、橡膠層2 (柔軟的橡膠)、導(dǎo)電材料涂層1，這三層構(gòu)成握力傳感器；防護層為溫度傳感器均勻分布層3。本實用新型所述的一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞駕駛監(jiān)測裝置中，還包括傳感器電纜引線可經(jīng)過方向盤連接軸接到感應(yīng)信號輸入口即A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置上，轉(zhuǎn)換裝置接CPU處理芯片判別裝置，電源輸入由車載電源提供。本實用新型所述的一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞駕駛監(jiān)測裝置中，還包括握力傳感器安裝在方向盤外表面，溫度傳感器安裝在握力傳感器外表面即駕駛員手指觸及的最外層表面位置。實施疲勞監(jiān)測裝置，將傳感器設(shè)置在方向盤上，當(dāng)駕駛員出現(xiàn)疲勞狀態(tài)時，其全身肌緊張力降低，肌腱反射減弱，手指自然松開方向盤，方向盤受力會減小，握力傳感器中橡膠層受壓力減小，發(fā)生變形，兩層導(dǎo)電涂層之間極距發(fā)生變化，根據(jù)公式C= ε S/δ可以得出電容發(fā)生變化，信號輸出具有明顯變化，在上述駕駛員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)中，電源來源為車載電源，感應(yīng)裝置與A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置連接，疲勞信號由轉(zhuǎn)換裝置輸出，通過CPU處理芯片判別裝置判定疲勞狀態(tài)至預(yù)警系統(tǒng)。根據(jù)人的生理特征現(xiàn)象，人在疲勞時的體溫與清醒時的體溫有顯著差異，可以得知溫度傳感器信號可表現(xiàn)出明顯的疲勞特征。當(dāng)駕駛員主觀將手離開方向盤時，該裝置為原始狀態(tài)，輸出報警信號。當(dāng)駕駛員不需要疲勞監(jiān)測時，可以直接切斷電源。本實用新型具有實時監(jiān)控駕駛員疲勞狀態(tài)，防止車禍發(fā)生，同時該監(jiān)測裝置具有一定的智能性，在實際應(yīng)用中操作簡單，使用方便，并且結(jié)構(gòu)合理，布置緊湊，特別實用于駕駛?cè)藛T操作的各種動力車輛上。
圖1為監(jiān)測裝置外形結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為本實用新型的方向盤的橫截面圖；圖3為本實用新型的方向盤受力圖；圖4為基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置工作原理圖。圖2中1-導(dǎo)電物質(zhì)2-橡膠3-溫度傳感器4-方向盤5-A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置6-CPU處理芯片判別裝置。
具體實施方式
參見圖1是監(jiān)測裝置外形結(jié)構(gòu)方框圖，基于方向盤握力和溫度變化的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置包括汽車車載電源，握力傳感器和溫度傳感器，A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置和CPU處理芯片判別裝置。圖3是方向盤受力圖，握力彈傳感器均勻分布在方向盤外表面，人的手掌可以全面接觸方向盤，不論人手抓在什么地方傳感器感應(yīng)信號的靈敏度相同。方向盤受握力時，握力傳感器發(fā)生形變，圖3表示出傳感器內(nèi)部的形變狀態(tài)，中間層橡膠為彈性體，當(dāng)橡膠發(fā)生變形時兩層導(dǎo)電涂層之間極距發(fā)生變化，根據(jù)公式C= ε S/δ,電容信號輸出隨之發(fā)生改變，以此作為特征輸出至CPU處理芯片判斷駕駛員疲勞狀態(tài)。本實用新型具有實時監(jiān)控駕駛員疲勞狀態(tài)，防止車禍發(fā)生，同時該監(jiān)測裝置具有一定的智能性，在實際應(yīng)用中操作簡單，使用方便，能廣泛應(yīng)用于各種車輛上。
權(quán)利要求1.一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞駕駛監(jiān)測裝置，該裝置包括車載電源、 握力傳感器、溫度傳感器、采集裝置、A/D轉(zhuǎn)換模塊和CPU處理芯片；其特征在于，握力傳感器安裝在方向盤外表面，溫度傳感器安裝在握力傳感器外表面。傳感器弓I線與A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置相連，A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置與CPU處理芯片判別裝置通過電纜相連，監(jiān)測裝置的電源由車載電源提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置，其特征在于，方向盤外涂層順序依次為導(dǎo)電材料涂層(1)；橡膠層O)為柔軟的橡膠層；導(dǎo)電材料涂層(1)；防護層為溫度傳感器分布層(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置，其特征在于，傳感器引線可經(jīng)過方向盤連接軸接到感應(yīng)信號輸入口即A/D模塊采集轉(zhuǎn)換裝置上，轉(zhuǎn)換裝置接CPU處理芯片判別裝置，電源輸入由車載電源提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置，其特征在于，握力傳感器安裝在方向盤外表面，溫度傳感器安裝在握力傳感器外表面即駕駛員手指觸及的最外層表面位置。
專利摘要本實用新型涉及一種基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置，其特征在于監(jiān)測裝置由握力傳感器和溫度傳感器組成，由車載電源供電。握力傳感器由兩面均涂有導(dǎo)電物質(zhì)1的彈性體2構(gòu)成，彈性體材料為軟橡膠，導(dǎo)電層為含有特殊導(dǎo)電材料的涂層，當(dāng)施加于方向盤4的握力發(fā)生變化時，其兩層導(dǎo)電體之間隨著彈性體的變形電容發(fā)生變化；溫度傳感器3均勻分布在方向盤最外側(cè)。信號經(jīng)由A/D模塊5采集，通過CPU處理芯片6將判別結(jié)果輸出至預(yù)警系統(tǒng)。基于方向盤握力和溫度的駕駛員疲勞監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，是一種有效反映駕駛員疲勞狀態(tài)的先進裝置。
文檔編號A61B5/18GK202010160SQ20102053561
公開日2011年10月19日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者楊雪翠, 王倩, 王創(chuàng)榮, 祁宇明, 苗德華, 蔣永翔, 謝雷, 鄧三鵬, 郭士杰 申請人:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)