專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車(chē)駕駛安全領(lǐng)域，尤其涉及一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置。
背景技術(shù)：
疲勞駕駛是引發(fā)交通事故的重要因素，成為當(dāng)今交通安全的重要隱患之一。駕駛?cè)嗽谄跁r(shí)，其對(duì)周?chē)h(huán)境的感知能力、形勢(shì)判斷能力和對(duì)車(chē)輛的操控能力都有不同程度的下降，因此很容易發(fā)生交通事故，大約每年有9000人死于疲勞駕駛。駕駛員在發(fā)生事故之前一般并不知道自己處于危險(xiǎn)的疲勞駕駛狀態(tài)而繼續(xù)駕駛，駕駛疲勞不是一種病態(tài)，而是一種生理上的自我保護(hù)性反應(yīng)，只要經(jīng)適當(dāng)休息，即可解除，體力和能力可得到完全的恢復(fù)。疲勞駕駛檢測(cè)系統(tǒng)的重要作用之一就是提醒駕駛員正處危險(xiǎn)的疲勞駕駛狀態(tài)，并產(chǎn)生信號(hào)催促駕駛員立即休息。因此，研究開(kāi)發(fā)駕駛疲勞預(yù)警裝置，對(duì)改善我國(guó)交通安全狀況意義重大。Yoshihiro Takei利用FFT對(duì)監(jiān)測(cè)到的駕駛?cè)说姆较虮P(pán)操作數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,研究結(jié)果在一定程度上揭示了駕駛?cè)说姆较虮P(pán)操作與疲勞之間的關(guān)系。駕駛?cè)说牟僮鞒伺c疲勞狀態(tài)有關(guān)外，還受到個(gè)人習(xí)慣、行駛速度、道路環(huán)境、操作技能的影響，因此提高基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置的推測(cè)精度，降低誤判率，對(duì)于提高駕駛安全和降低事故頻率有重大意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，該預(yù)警裝置采用傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)綜合判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)，控制精確度高、使用成本低，并且誤判率低，適合規(guī)?；茝V。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案:一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，其特征在于，包括置于方向盤(pán)下方的轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)比較器與單片機(jī)相連接，在單片機(jī)上還連接有預(yù)警器。本實(shí)用新型的其它特點(diǎn)是:所述的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器的型號(hào)為SP1-315。所述的單片機(jī)型號(hào)為MC9S12DG128。所述的比較器芯片的型號(hào)為T(mén)MS320DM642。所述的預(yù)警器由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，其中，發(fā)光二極管的型號(hào)為SMD0805，蜂鳴器的型號(hào)為CY-12055。本實(shí)用新型的基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，利用單片機(jī)控制，具有可靠性好、自動(dòng)化程度高得特點(diǎn)，并且不需要對(duì)車(chē)身進(jìn)行改裝，可以直接安裝在車(chē)身上，適合規(guī)模化推廣應(yīng)用。
圖1為本實(shí)用新型安裝示意圖。圖2為本實(shí)用新型所依據(jù)的駕駛員操作方向盤(pán)特性曲線(xiàn)圖。以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的解釋。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路是，采用轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器置于方向盤(pán)下方，可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，評(píng)價(jià)駕駛?cè)说姆较虮P(pán)操作特性；采用比較器芯片將傳感器的轉(zhuǎn)角信號(hào)和比較信號(hào)進(jìn)行比較得出標(biāo)準(zhǔn)波形；通過(guò)單片機(jī)利用程序?qū)?biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)進(jìn)行處理，判斷駕駛員疲勞狀態(tài)。根據(jù)清華大學(xué)汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的國(guó)家“八六三”高技術(shù)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，駕駛員的疲勞狀態(tài)可以分為清醒、疲勞和非常疲勞三個(gè)疲勞等級(jí)，各級(jí)狀態(tài)下駕駛員操作方向盤(pán)的特性不同，具體表現(xiàn)為方向盤(pán)的修正頻度和修正幅度的差別，因此本實(shí)用新型采用駕駛員方向盤(pán)的修正頻度和修正幅度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)置檢測(cè)與判斷策略。參照?qǐng)D1，本實(shí)施例給出一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置的硬件結(jié)構(gòu)框圖，包括置于方向盤(pán)下方的轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)比較器與單片機(jī)相連接，在單片機(jī)上還連接有預(yù)警器。轉(zhuǎn)角傳感器向單片機(jī)發(fā)送方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，由于單片機(jī)只能辨別方波信號(hào)，因此需要設(shè)計(jì)比較器芯片將方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器輸出的曲線(xiàn)信號(hào)和比較信號(hào)進(jìn)行比較得出標(biāo)準(zhǔn)波形。本實(shí)施例中 ，比較器選擇TMS320DM642芯片，單片機(jī)采用MC9S12DG128單片機(jī)。MC9S12DG128單片機(jī)利用程序處理方波信號(hào)，得到駕駛員操作方向盤(pán)的修正頻度與修正幅度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而判斷駕駛員疲勞狀態(tài)等級(jí)，并給出不同的預(yù)警提示。當(dāng)駕駛員處于清醒狀態(tài)等級(jí)時(shí)，無(wú)預(yù)警提示；當(dāng)駕駛員處于疲勞狀態(tài)等級(jí)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出黃色警告，蜂鳴器發(fā)出中等強(qiáng)度蜂鳴聲，提示駕駛員及時(shí)休息；當(dāng)駕駛員處于非常疲勞狀態(tài)等級(jí)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出紅色警告，蜂鳴器發(fā)出尖銳的蜂鳴聲，提示駕駛員立即休息。參照?qǐng)D2，本實(shí)施例中轉(zhuǎn)角傳感器選擇KMT32B角位移傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的方向盤(pán)操作狀態(tài)，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器為多圈絕對(duì)角度輸出方式，可以測(cè)量方向盤(pán)多圈旋轉(zhuǎn)時(shí)的絕對(duì)角度。通過(guò)對(duì)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理可以得到駕駛員的方向盤(pán)操作特性，即方向盤(pán)修正頻度與修正幅度。從圖中可以看出當(dāng)駕駛員處于清醒狀態(tài)時(shí)，駕駛員較為頻繁的修正方向盤(pán)，且修正幅度較小，左右變化頻率快；當(dāng)駕駛員進(jìn)入疲勞狀態(tài)時(shí)，駕駛員修正方向盤(pán)的頻度降低，且呈規(guī)律性，修正幅度基本不變；當(dāng)駕駛員進(jìn)入非常疲勞的狀態(tài)時(shí)，駕駛員修正方向盤(pán)的頻度更低，修正幅度急劇增大。本實(shí)施例中，預(yù)警器使用兩個(gè)發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，發(fā)光二極管的型號(hào)為SMD0805,蜂鳴器的型號(hào)為CY-12055。當(dāng)MC9S12DG128單片機(jī)判斷駕駛員處于清醒狀態(tài)時(shí)，無(wú)預(yù)警信號(hào)；iMC9S12DG128單片機(jī)判斷駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，蜂鳴器發(fā)出中等強(qiáng)度蜂鳴聲，同時(shí)一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出黃光提示駕駛員及時(shí)休息，防止疲勞；當(dāng)控制單元判斷駕駛員處于非常疲勞的狀態(tài)時(shí)，蜂鳴器發(fā)出尖銳的蜂鳴聲，同時(shí)一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出紅光警告駕駛員立即休息，緩解疲勞。[0024]本實(shí)施例中使用單片機(jī)通過(guò)程序計(jì)算判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)，如果駕駛員處與疲勞狀態(tài)，單片機(jī)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，并發(fā)送到預(yù)警裝置。本實(shí)用新型采用單片機(jī)作為控制器，因此其具有可靠性好、自動(dòng)化程度高得特點(diǎn)，同時(shí)本實(shí)用新型成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便安裝 。
權(quán)利要求1.一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，其特征在于，包括置于方向盤(pán)下方的轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)比較器與單片機(jī)相連接，所述的比較器選擇TMS320DM642芯片，在單片機(jī)上還連接有預(yù)警器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)角傳感器選擇KMT32B角位移傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，其特征在于，所述的單片機(jī)采用MC9S12DG128單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，其特征在于，所述的預(yù)警器由兩個(gè)發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，其中，發(fā)光二極管的型號(hào)為SMD0805，蜂鳴器的型號(hào)為CY-1 2055。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于方向盤(pán)操作的駕駛疲勞狀態(tài)預(yù)警裝置，包括置于方向盤(pán)下方的轉(zhuǎn)角傳感器，轉(zhuǎn)角傳感器通過(guò)比較器與單片機(jī)相連接，在單片機(jī)上還連接有預(yù)警器。轉(zhuǎn)角傳感器檢測(cè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，并將信號(hào)通過(guò)比較器芯片比較轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)。單片機(jī)利用程序?qū)D(zhuǎn)向角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出駕駛員的方向盤(pán)操作特性，進(jìn)而判斷駕駛員疲勞狀態(tài)。當(dāng)控制單元判斷駕駛員處于清醒狀態(tài)時(shí)，無(wú)預(yù)警信號(hào)；當(dāng)單片機(jī)判斷駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，預(yù)警器發(fā)出蜂鳴聲和光電閃爍，提示駕駛員及時(shí)休息，防止疲勞。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，利用單片機(jī)控制，具有可靠性好、自動(dòng)化程度高得特點(diǎn)，并且不需要對(duì)車(chē)身進(jìn)行改裝，可以直接安裝在車(chē)身上，適合規(guī)?；茝V應(yīng)用。
文檔編號(hào)B60K28/02GK203093752SQ201220616988
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者王鵬, 閆娟, 任帥, 周曉桐, 白新龍, 沈明輝 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)