防疲勞駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

傅天宇，馮國紅，張猛猛，胡定林

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150040)

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸成為人們出行必不可少的交通工具，但是與此同時交通事故的發(fā)生頻率也在不斷上升。交通運(yùn)輸安全問題已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會安全問題。據(jù)文獻(xiàn)介紹[1-2]，全世界每年因?yàn)榻煌ㄊ鹿识鴮?dǎo)致的死亡人數(shù)達(dá)60萬，世界衛(wèi)生組織2009年的研究分析表明，37.91%的交通事故是由疲勞駕駛引起的。疲勞駕駛已經(jīng)成為交通事故的重要因素，嚴(yán)重威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全[3-4]。

為了減少因疲勞駕駛造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，本文將設(shè)計(jì)出一套具有一定實(shí)用價值的集疲勞駕駛計(jì)時功能、疲勞駕駛檢測功能、疲勞駕駛警示燈顯示功能、GPS疲勞語音提示功能及GPS定位功能于一體的防疲勞駕駛系統(tǒng)。

1 防疲勞駕駛系統(tǒng)的總體框架

防疲勞駕駛系統(tǒng)包括計(jì)時系統(tǒng)、疲勞駕駛檢測系統(tǒng)、語音和警示系統(tǒng)及GPS定位系統(tǒng)四個部分。其中計(jì)時系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)測定駕駛員是否進(jìn)入疲勞駕駛時間，如果是，就啟動疲勞檢測系統(tǒng)；疲勞檢測系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)檢測駕駛員的疲勞程度，并把疲勞程度通過不同燈光顏色反映在車體外部警示燈上，以提醒周圍車主注意安全；語音提示系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)提醒車主保持清醒，安全行車；GPS系統(tǒng)負(fù)責(zé)定位，尋找最近的停車休息點(diǎn)。其具體流程如圖1所示。

圖1 防疲勞駕駛系統(tǒng)總體框架

2 最優(yōu)疲勞駕駛檢測方法的選定

目前研究的疲勞駕駛檢測方法主要有[5-8]：頭部位置檢測系統(tǒng)、車道偏離報警系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向盤監(jiān)測系統(tǒng)、駕駛員警示系統(tǒng)、PERCLOS系統(tǒng)等。哪種檢測方法更適合應(yīng)用于本系統(tǒng)？為此，本文通過模擬駕駛器(如圖2所示)模擬實(shí)際駕駛，對各種檢測方法進(jìn)行了比較分析。

圖2 模擬駕駛器

模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頭部位置檢測系統(tǒng)會因?yàn)轳{駛員身高不同以及駕駛員在駕駛時的個人原因(如吸煙、喝水、電話等)而使頭部位置偏離，致使檢測結(jié)果不準(zhǔn)確；車道偏離報警系統(tǒng)檢測時，由于疲勞時眼睛閉合，此時方向盤一般不會動，這樣就會導(dǎo)致駕駛員雖然已經(jīng)疲勞，汽車卻并沒有偏離車道，從而使檢測失效；轉(zhuǎn)向盤監(jiān)測系統(tǒng)檢測時，由于疲勞駕駛多發(fā)生在高速公路或者長途行駛時，這樣的路段多為直線，可能經(jīng)常保持方向盤4秒不動，這就會造成駕駛員沒有疲勞駕駛，卻一直報警，不能真正發(fā)揮作用；駕駛員警示方法要涉及對駕駛員的行為進(jìn)行記錄，這在無人的情況下實(shí)施難度很大，沒有現(xiàn)行的裝備可供使用參考，所以該方法可行性不高；PERCLOS系統(tǒng)通過實(shí)時監(jiān)測眼睛閉合情況，并實(shí)時比較前后閉眼情況，來判斷駕駛員是否疲勞，符合身體疲勞特征，受外界干擾小，比較有科學(xué)依據(jù)，可行性較高。

因此，PERCLOS系統(tǒng)為最優(yōu)疲勞駕駛檢測方法。

3 車外部警示燈設(shè)計(jì)方案選定

3.1 警示燈位置的設(shè)計(jì)

警示燈可以放置在車頂四角、前后窗角、與車前后大燈布置在一起、車窗骨架上，如圖3所示。

圖3 警示燈位置

圖3(a)的車燈放置位置比較醒目，但是影響外觀美觀，而且并排車輛不容易注意；圖3(b)的車燈布置會影響外觀，技術(shù)難度較高，不容易實(shí)現(xiàn)；圖3(c)的車燈可實(shí)踐性強(qiáng)，但是并排車輛不容易發(fā)現(xiàn)；圖3(d)車燈布置不影響外觀，能使前后左右車輛及時發(fā)現(xiàn)，并且車燈與車體結(jié)合，電線內(nèi)置，比較有可行性和實(shí)踐性。

因此，圖3(d)為最佳布置方案。

3.2 警示燈顏色的設(shè)計(jì)

通過人因工程相關(guān)知識可知[9]，綠色代表安全、可通行，黃色代表警示，紅色代表禁止。本文選用這三種顏色作為警示燈的顏色。當(dāng)檢測到駕駛員為正常行駛時，警示燈顯示為綠色；當(dāng)檢測到駕

駛員為一般疲勞駕駛時，警示燈顯示為黃色，提醒周圍車輛該車駕駛員已經(jīng)駕駛疲勞，請保持車距和提高警惕；當(dāng)檢測到駕駛員為嚴(yán)重疲勞駕駛時，警示燈顯示為紅色，告訴周圍車輛應(yīng)該遠(yuǎn)離，不要尾隨或并排行駛。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的防疲勞駕駛系統(tǒng)，一方面能夠由內(nèi)防止司機(jī)疲勞駕駛，由外提醒周圍車主注意周邊疲勞車輛；另一方面，該系統(tǒng)將疲勞測定方法及GPS定位系統(tǒng)結(jié)合起來，能同時獲得駕駛者的疲勞狀態(tài)及駕駛者的位置，當(dāng)檢測到駕駛者處于疲勞狀態(tài)時，利用GPS的定位功能能迅速找到安全休息位置。該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價值，能夠更有效的預(yù)防疲勞駕駛帶來的危害。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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