專利名稱：汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于預(yù)警裝置，具體涉及應(yīng)用于汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞駕駛的預(yù)
目衣且。
技術(shù)背景國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截止2009年，全國汽車保有量達(dá)到7619. 31萬輛，龐大的汽車數(shù)量帶來的交通安全問題已越來越受到人們的重視。而我國所特有的“酒桌文化”，時(shí)常忽略酒后開車的容易肇事的嚴(yán)重性，這使得因酒后駕車肇事的事故層出不窮。另一方面，疲勞駕駛也是引發(fā)交通事故的一個(gè)重要因素。據(jù)美國國家公路交通安全管理局保守估計(jì)，美國每年因疲勞駕駛導(dǎo)致的交通那個(gè)事故至少有10萬起。我國因疲勞駕駛所導(dǎo)致的交通事故也高速遞增。國內(nèi)專利No. 200710051345. X判斷疲勞需要測試項(xiàng)目太多，有幾項(xiàng)傳感器需要身體接觸，安裝非常不方便，并且傳感器都是特殊傳感器，價(jià)格昂貴，測試系統(tǒng)復(fù)雜，不利于實(shí)際推廣和應(yīng)用。國內(nèi)專利No. 200910116929. X只能在駕駛員駕駛前對駕駛員疲勞狀況進(jìn)行檢測判斷，無法實(shí)時(shí)的監(jiān)測駕駛員的疲勞狀況，駕駛員在行駛過程中的精神狀況得不到反饋，達(dá)不到真正消除疲勞駕駛安全隱患的目的。國內(nèi)專利No. 200720201366. 0通過檢測空氣中酒精含量來判斷駕駛員是否酒后駕駛，但這樣可能將飲酒乘客呼出的氣體誤判為駕駛員飲酒，導(dǎo)致駕駛員即使沒有喝酒也無法通過檢測，汽車無法正常啟動(dòng)。本實(shí)用新型提供一種駕駛員預(yù)防酒后駕車及防止疲勞駕駛的報(bào)警控制裝置，裝置使用低功耗的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的檢測和通訊的整體控制，單獨(dú)采用高性能嵌入式平臺進(jìn)行圖像的分析和處理，實(shí)現(xiàn)快速可靠地駕駛員酒精檢測和實(shí)時(shí)疲勞狀態(tài)識別。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基于嵌入式系統(tǒng)的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置。汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，包括疲勞檢測裝置和酒精檢測裝置，其中 疲勞檢測裝置包括檢測控制單元，酒精檢測裝置包括圖像檢測處理單元；檢測控制單元由壓力傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器、繼電器、電機(jī)、單片機(jī)、USB通訊模塊a和UPS組成， 圖像檢測處理單元由攝像頭、圖像采集卡、語音提示器、嵌入式系統(tǒng)、USB通訊模塊b和外部通訊模塊組成；檢測控制單元、USB通訊模塊a和USB通訊模塊b與圖像檢測處理單元通過數(shù)據(jù)線連接。汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其中壓力傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器與單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線雙向連接，USB通訊模塊和外部接口與嵌入式系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線雙向連接。為了實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互，本裝置還包括外部接口、鍵盤、液晶顯示屏等外圍設(shè)備。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有(1)此辨識裝置結(jié)合了酒精濃度檢測及疲勞監(jiān)測雙重主動(dòng)安全功能，一方面有效防止酒后駕駛，另一方面可以實(shí)時(shí)監(jiān)測疲勞駕駛，并予以報(bào)警提示。能夠給駕駛員提供有效的安全保障。(2)本裝置包含傳感器、信息和圖像處理等技術(shù)的綜合利用，以及汽車主動(dòng)安全檢測等專業(yè)知識的結(jié)合。(3)此裝置的可靠性好，利用高精度的傳感器進(jìn)行信號采集，能對駕駛員的飲酒狀態(tài)和疲勞狀況做出精確的判斷。(4)開發(fā)出的檢測系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控，交互性強(qiáng)。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本實(shí)用新型的工作原理圖；圖3是本實(shí)用新型的控制單元與圖像處理單元的通訊電路圖；圖4是本實(shí)用新型的酒精采樣裝置結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實(shí)用新型的圖像采集裝置結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記壓力傳感器1、氣敏傳感器2、紅外傳感器3、繼電器4、電機(jī)5、UPS6、電源7、攝像頭 8、圖像采集卡9、鍵盤10、單片機(jī)11、USB通訊模塊aUa、USB通訊模塊bl2b、外部通訊模塊 13、外部接口 14、嵌入式系統(tǒng)15、液晶顯示屏16、語音提示器17、氣孔18、外壁19、葉片20、 紅外接收器21、紅外發(fā)射器22、紅外補(bǔ)光燈23、疲勞檢測裝置A、酒精檢測裝置B、檢測控制單元I、圖像檢測處理單元II。實(shí)施例1、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，包括疲勞檢測裝置A和酒精檢測裝置B，其中疲勞檢測裝置A包括檢測控制單元I，酒精檢測裝置B包括圖像檢測處理單元II ；檢測控制單元I由壓力傳感器1、氣敏傳感器2、紅外傳感器3、繼電器4、電機(jī)5、單片機(jī)11、USB通訊模塊alh和UPS6組成，圖像檢測處理單元II由攝像頭8、圖像采集卡9、語音提示器17、嵌入式系統(tǒng)15、USB通訊模塊bUb和外部通訊模塊13組成；檢測控制單元I、 USB通訊模塊alh和USB通訊模塊bUb與圖像檢測處理單元II通過數(shù)據(jù)線連接。實(shí)施例2、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，由壓力傳感器1、氣敏傳感器2、 紅外傳感器3、單片機(jī)11、USB通訊模塊aUa、USB通訊模塊bl2b、嵌入式系統(tǒng)15和外部通訊模塊13組成，其中壓力傳感器1、氣敏傳感器2、紅外傳感器3與單片機(jī)11通過數(shù)據(jù)線雙向連接，USB通訊模塊bl2b和外部接口 14與嵌入式系統(tǒng)15通過數(shù)據(jù)線雙向連接。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例3、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其中該裝置可以外接外圍設(shè)備，外圍設(shè)備包括外部接口 14、鍵盤10、液晶顯示屏16 ；外部接口 14、鍵盤10、液晶顯示屏 16通過數(shù)據(jù)線與嵌入式系統(tǒng)15連接。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例4、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其中氣孔18、外壁19和葉片20 設(shè)置在疲勞檢測裝置A上；紅外接收器21、紅外發(fā)射器22和紅外補(bǔ)光燈23設(shè)置在酒精檢測裝置B上。其余同實(shí)施例1。實(shí)施例5、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其中紅外傳感器3包括紅外接收器21、紅外發(fā)射器22 ；包括紅外接收器21與紅外發(fā)射器22通過紅外信號聯(lián)絡(luò)。其余同實(shí)施例1或4。實(shí)施例6、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其中外部通訊模塊13可以是無線網(wǎng)絡(luò)模塊。其余同實(shí)施例1或2。本實(shí)用新型的工作原理駕駛室左前車門開啟，UPS6開啟，同時(shí)汽車蓄電池電源7給檢測控制單元I上電復(fù)位，檢測控制單元I啟動(dòng)，壓力傳感器1檢測駕駛員座上座位上的信號，當(dāng)壓力傳感器1檢測不到壓力信號時(shí)，檢測控制單元I進(jìn)行兩次循環(huán)檢測后進(jìn)入節(jié)能待機(jī)狀態(tài)，等待下一次激活。當(dāng)壓力傳感器1檢測到一定的壓力信號時(shí)，單片機(jī)11控制紅外傳感器3發(fā)射管發(fā)出紅外射線，接收管循環(huán)檢測接收信號，根據(jù)接收管收到的反射回來的紅外信號的波長值判斷駕駛員是否進(jìn)入駕駛位置。如果接收管檢測不到紅外信號，系統(tǒng)會自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能待機(jī)狀態(tài)。系統(tǒng)確認(rèn)駕駛員進(jìn)入駕駛位置后，圖像檢測處理單元II開始工作，USB通訊模塊alh 開始工作，電機(jī)5開始向容器內(nèi)吸入空氣，氣敏傳感器2檢測吸入空氣的酒精濃度，當(dāng)檢測到酒精濃度超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出語音提示，并通過繼電器4帶動(dòng)電機(jī)5鎖死油門，汽車無法啟動(dòng)。當(dāng)酒精濃度正常時(shí)，圖像檢測處理單元II啟動(dòng)。攝像頭8實(shí)時(shí)采集駕駛員頭部圖像， 并通過圖像采集卡9采集圖像信息，采集到的圖像信號將通過USB通訊模塊bl2b傳給嵌入式處理器15，通過嵌入式處理器15中的圖像處理軟件及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，分析駕駛員的疲勞狀態(tài)。圖像檢測處理單元II對經(jīng)過預(yù)處理之后的駕駛員頭部圖像進(jìn)行霍夫變換，以定位眼睛的位置。然后由連續(xù)的圖像序列，計(jì)算出PERCL0S值。嵌入式處理器15根據(jù)所得數(shù)值判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)，如果判斷出駕駛員已經(jīng)出現(xiàn)疲勞狀況，嵌入式處理器15對語音提示器17發(fā)出指令，使語音提示器17發(fā)出語音信號，以提醒駕駛員注意駕駛安全，同時(shí)打開車身危險(xiǎn)信號燈提醒周圍路過汽車注意行車安全。系統(tǒng)中的通訊模塊14可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)短信息通訊，外部接口 13可以使系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級擴(kuò)展等功能。輸入設(shè)備鍵盤10方便用戶設(shè)置一些系統(tǒng)參數(shù)，如時(shí)間，日期等。該裝置配備液晶顯示屏16，這些外設(shè)設(shè)備為駕駛員提供友好的人機(jī)交互的界面。PERCL0S值the percentage of eyelid closure over the pupilover time，是指在一定的時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)所占的時(shí)間比例。UPS Uninterrupted Power Supply，不間斷電源。
權(quán)利要求1.汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，包括疲勞檢測裝置(A)和酒精檢測裝置(B)， 其特征在于疲勞檢測裝置(A)包括檢測控制單元(I)，酒精檢測裝置(B)包括圖像檢測處理單元(II)；檢測控制單元(I)由壓力傳感器(1)、氣敏傳感器O)、紅外傳感器(3)、繼電器(4)、電機(jī)(5)、單片機(jī)(11)、USB通訊模塊a(12a)和UPS(6)組成，圖像檢測處理單元(II) 由攝像頭(8)、圖像采集卡(9)、語音提示器(17)、嵌入式系統(tǒng)(15)、USB通訊模塊b(12b)和外部通訊模塊(13)組成；檢測控制單元⑴、USB通訊模塊a (12a)和USB通訊模塊b (12b) 與圖像檢測處理單元(II)通過數(shù)據(jù)線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其特征在于壓力傳感器(1)、氣敏傳感器O)、紅外傳感器C3)與單片機(jī)(11)通過數(shù)據(jù)線雙向連接，USB通訊模塊b(12b)和外部接口(14)與嵌入式系統(tǒng)(15)通過數(shù)據(jù)線雙向連接。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其特征在于該裝置可以外接外圍設(shè)備，外圍設(shè)備包括外部接口(14)、鍵盤(10)、液晶顯示屏(16)；外部接口 (14)、鍵盤(10)、液晶顯示屏(16)通過數(shù)據(jù)線與嵌入式系統(tǒng)(15)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其特征在于氣孔(18)、 外壁(19)和葉片(20)設(shè)置在疲勞檢測裝置(A)上；紅外接收器(21 紅外發(fā)射器(22)和紅外補(bǔ)光燈設(shè)置在酒精檢測裝置(B)上。
5.如權(quán)利要求1或4中的任意一項(xiàng)所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，其特征在于紅外傳感器C3)包括紅外接收器(21)、紅外發(fā)射器0 ；包括紅外接收器與紅外發(fā)射器0 通過紅外信號聯(lián)絡(luò)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預(yù)警裝置，裝置由壓力傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器、繼電器、電機(jī)、單片機(jī)、兩個(gè)USB通訊模塊、攝像頭、圖像采集卡、語音提示器、嵌入式系統(tǒng)及外部通訊模塊，并由電源及UPS供電。本實(shí)用新型裝置結(jié)合傳感器、信息和圖像處理等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對駕駛員呼出氣體的酒精濃度的檢測，由此判斷汽車能否開啟，并通過駕駛員的面部圖像監(jiān)測駕駛員的疲勞狀況，達(dá)到預(yù)防汽車駕駛員酒后駕駛與預(yù)警駕駛員疲勞駕駛的雙重目的，有效保障駕駛員的人身安全及行車安全。
文檔編號G01N33/497GK202049584SQ20102055442
公開日2011年11月23日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者孫法雄, 張楊, 張鑫, 戴廣鋒, 羅茶根 申請人:華東交通大學(xué)