本實(shí)用新型涉及一種汽車疲勞駕駛實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，屬于檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前,中國道路交通安全形勢(shì)嚴(yán)峻,疲勞駕駛所造成的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失是十分巨大的。從我國歷年交通事故的大量案例分析中得出結(jié)論駕駛員因疲勞駕駛所造成的道路交通事故約占總數(shù)的10％到25％，那么對(duì)其采取必要的措施已成當(dāng)務(wù)之急。但是，目前各種檢測(cè)方法都不盡如人意,因此對(duì)疲勞駕駛檢測(cè)的研究既具有學(xué)術(shù)價(jià)值又具有實(shí)用價(jià)值。

早期的駕駛疲勞測(cè)評(píng)主要是從醫(yī)學(xué)角度出發(fā)，借助醫(yī)療器件進(jìn)行的，隨著科技的發(fā)展，疲勞程度測(cè)量方法的研究有了很大的進(jìn)展。美國華盛頓大學(xué)John Stern博士領(lǐng)導(dǎo)的研究所通過自行開發(fā)的專用照相機(jī)、腦電圖儀和其他儀器來精確測(cè)量頭部運(yùn)動(dòng)、瞳孔直徑變化和眨眼頻率，用以研究駕駛行為等問題。該方法雖然能夠判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)，但是監(jiān)測(cè)所用腦電圖儀為接觸性的，在行車過程中會(huì)造成駕駛員不適或影響駕駛員操作。

非接觸式生命體征(包括心率、呼吸等)疲勞檢測(cè)方法及檢測(cè)設(shè)施由于其方便性、安全性以及靈活性，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。多普勒雷達(dá)式非接觸測(cè)量方法對(duì)心跳和呼吸造成的人體體表微動(dòng)進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)而獲取人體心率與呼吸信息。

連續(xù)波雷達(dá)利用電磁波的多普勒效應(yīng)檢測(cè)目標(biāo)的位移、速度等運(yùn)動(dòng)信息，結(jié)構(gòu)簡單，接收信號(hào)易處理，連續(xù)波生物雷達(dá)向人體目標(biāo)發(fā)射連續(xù)電磁波，同時(shí)接收人體體表反射的回波，通過回波信號(hào)的頻率或相位的變化，提取和計(jì)算得到體表的微動(dòng)信息，連續(xù)波雷達(dá)容易區(qū)分活動(dòng)目標(biāo)，適合于檢測(cè)單一活動(dòng)目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在下文中給出了關(guān)于本實(shí)用新型的簡要概述，以便提供關(guān)于本實(shí)用新型的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本實(shí)用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確定本實(shí)用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實(shí)用新型的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

鑒于此為了克服已有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型旨在提出一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，采用生物雷達(dá)技術(shù)檢測(cè)生命信息，不僅彌補(bǔ)了接觸式檢測(cè)疲勞駕駛技術(shù)的局限性，而且保障了交通安全。

本實(shí)用新型所采取的方案為：一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，包括連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達(dá)、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理模塊和聲光預(yù)警裝置；

其中，連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達(dá)安裝在汽車方向盤上，包括振蕩器、耦合器、功率放大器、低噪聲放大器、帶通濾波器、環(huán)形器、天線、正交混頻器和模擬濾波器；所述振蕩器、耦合器、功率放大器、環(huán)形器、低噪聲放大器、帶通濾波器、正交混頻器和模擬濾波器依次連接，耦合器還直接與正交混頻器連接，天線與環(huán)形器連接，天線用于接收人體信號(hào)；

所述模擬濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理模塊和聲光預(yù)警裝置依次連接，所述信號(hào)處理模塊是一個(gè)以DSP為核心的通用CAN總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)與汽車CAN總線相連。

所述連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達(dá)利用多普勒效應(yīng)獲取人體的心跳和呼吸信號(hào)。采用連續(xù)波系統(tǒng)和正交結(jié)構(gòu)的接收機(jī)結(jié)合理論上可恢復(fù)出基帶信號(hào)的全部相位信息。

進(jìn)一步地：所述振蕩器采用壓控振蕩器，型號(hào)為XQ1001-BD-000V；所述帶通濾波器型號(hào)為SiMF5R6/R4-2；所述功率放大器型號(hào)為CHA4107-99F；所述低噪聲放大器型號(hào)為R03M03GSB；所述正交混頻器型號(hào)為HMC292LC3B；所述環(huán)形器型號(hào)為UIYCC1522A；所述天線型號(hào)為ZT3102；所述耦合器型號(hào)為A3245-20；所述正交混頻器型號(hào)為HMC620LC4；所述的模擬濾波器采用Linear公司的LTC1068。

進(jìn)一步地：所述DSP采用TI公司的TMS320VC5410A；所述A/D轉(zhuǎn)換器選用TI公司的ADS1251。

本實(shí)用新型所達(dá)到的效果為：

1、能夠通過檢測(cè)駕駛者的心跳和呼吸頻率自行判斷疲勞度，根據(jù)疲勞程度提醒駕駛者，有效地避免了疲勞駕駛帶來的危害；

2、若疲勞駕駛時(shí)間過長，可以控制車輛減速，一旦發(fā)生碰撞事故，可以在氣囊打開的同時(shí)解鎖所有車門，便于車內(nèi)駕乘人員逃生。

3、采用生物雷達(dá)技術(shù)檢測(cè)疲勞狀態(tài)，具有非接觸性，且結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

在下文中將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會(huì)隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的，但對(duì)得益于本實(shí)用新型公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。

在此，還需要說明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實(shí)用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實(shí)用新型的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本實(shí)用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。

本實(shí)施方式的一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，參見圖1可知，其包括連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達(dá)、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理模塊和聲光預(yù)警裝置；

其中，連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達(dá)安裝在汽車方向盤上，包括振蕩器、耦合器、功率放大器、低噪聲放大器、帶通濾波器、環(huán)形器、天線、正交混頻器和模擬濾波器；所述振蕩器、耦合器、功率放大器、環(huán)形器、低噪聲放大器、帶通濾波器、正交混頻器和模擬濾波器依次連接，耦合器還直接與正交混頻器連接，天線與環(huán)形器連接，天線用于接收人體信號(hào)；

所述模擬濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理模塊和聲光預(yù)警裝置依次連接，所述信號(hào)處理模塊是一個(gè)以DSP為核心的通用CAN總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)與汽車CAN總線相連。

連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達(dá)安裝在方向盤上，人體的胸腔作為雷達(dá)的探測(cè)目標(biāo)，胸壁的位移對(duì)雷達(dá)載波相位產(chǎn)生成比例調(diào)制。在理想情況下，通過相位解調(diào)，將得到與胸壁時(shí)變位移成比例的時(shí)變相位信息，進(jìn)而可以從中檢測(cè)出與呼吸和心跳運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信息。同時(shí)，由于雷達(dá)信號(hào)容易受到目標(biāo)其它活動(dòng)和背景環(huán)境的干擾，因此常常應(yīng)用基于傅里葉變換的頻譜分析，以及多種時(shí)頻聯(lián)合分析的方法來消除其他活動(dòng)或背景的影響。

更具體地：雷達(dá)前端電路的信號(hào)除經(jīng)耦合器耦合出一小部分送雷達(dá)接收機(jī)作為本振信號(hào)外，其余大部分送至功率放大器，信號(hào)經(jīng)放大后經(jīng)環(huán)形器送至雷達(dá)天線向空間輻射。輻射電磁波照射到人體后，帶有人體疲勞參數(shù)信息的反射信號(hào)部分散射波返回，并被雷達(dá)天線接收。接收到的人體散射回波信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器放大和帶通濾波器濾波后與本振信號(hào)進(jìn)行正交混頻檢波，輸出正交基帶信號(hào)。再經(jīng)過濾波、放大、電平搬移等模擬信號(hào)處理，使得基帶信號(hào)滿足A/D轉(zhuǎn)換的條件。

更具體地：將基帶輸出信號(hào)送至A/D變換轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，后將其送入信號(hào)處理模塊。采用精密的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)獲得的心跳和呼吸信號(hào)進(jìn)行一系列相應(yīng)的處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員疲勞的探測(cè)及參數(shù)測(cè)量的識(shí)別。

更具體地：HRV的頻域指標(biāo)用于駕駛疲勞評(píng)價(jià)表現(xiàn)出顯著性，當(dāng)處于疲勞狀態(tài)時(shí)LF、SD、LF/HF明顯上升，HF明顯下降，而HR、VLF、VLF/HF無顯著性差異，其中以LF對(duì)駕駛疲勞程度的反映最為敏感。在實(shí)際應(yīng)用中，可以認(rèn)為LF聚類閾值在(43.8，60.4)之間處于駕駛疲勞過渡狀態(tài)。LF聚類中心值在51.2以上時(shí)，判斷駕駛員處于疲勞狀態(tài)。同時(shí)，當(dāng)駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，呼吸平均值的皮爾遜相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值均大于0.8。

更具體地：以CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)與汽車CAN總線相連可實(shí)現(xiàn)的功能為：若疲勞駕駛時(shí)間過長，汽車即可通過CAN總線自行控制車速，一旦發(fā)生事故，通過CAN總線可以獲取碰撞信息并打開安全氣囊，在氣囊打開的同時(shí)解鎖所有車門，便于車內(nèi)駕乘人員逃生。

本實(shí)用新型的一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，工作原理為：以人的胸腔為探測(cè)目標(biāo)，在方向盤上安裝多普勒雷達(dá)非接觸式疲勞參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，收集駕駛員行車過程中的心跳和呼吸信號(hào)，通過信號(hào)處理模塊對(duì)獲得的基帶信號(hào)進(jìn)行處理和分析，并將結(jié)果通過CAN總線傳到汽車CAN總線上，實(shí)時(shí)判斷駕駛員的疲勞情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)入疲勞駕駛的駕駛員并進(jìn)行聲光報(bào)警。一旦疲勞駕駛時(shí)間過長或者發(fā)生事故，使用總線連接可實(shí)現(xiàn)一些智能化的控制。

雖然本實(shí)用新型所揭示的實(shí)施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案而采用的實(shí)施方式，并非用于限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實(shí)施的形式和細(xì)節(jié)上做任何修改與變化，但本實(shí)用新型所限定的保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。