基于腦電波的安全駕駛眼鏡“安全魔鏡”設(shè)計(jì)

鄧增 牛東義

摘要：酒駕、毒駕和疲勞駕駛以及駕駛?cè)藛T情緒不穩(wěn)定等都是交通肇事的主要原因。預(yù)防此類交通事故，除了依靠法律規(guī)范、強(qiáng)化駕駛?cè)藛T的素養(yǎng)外，還要依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)?；谀X電波的安全駕駛眼鏡“安全魔鏡”設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的要素：首先是通過駕駛員的現(xiàn)象來判斷駕駛?cè)藛T狀態(tài)，其次是用什么設(shè)備來確認(rèn)駕駛員的狀態(tài)，第三是根據(jù)駕駛?cè)藛T的狀態(tài)怎樣控制車輛狀態(tài)的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：安全魔鏡，腦電波，車載電腦，人和車的狀態(tài)，無人駕駛

一、選題背景：

1、現(xiàn)代汽車已成為人們生活出行的重要工具。

2、駕駛?cè)藛T的素養(yǎng)令人擔(dān)憂，尤其酒駕、毒駕和疲勞駕駛已嚴(yán)重的危害公共安全。

3、目前還沒有一種能夠有效預(yù)先判斷酒駕、毒駕和疲勞駕駛的方法和手段，是交管人員現(xiàn)場(chǎng)初步判斷，再對(duì)嫌疑對(duì)象進(jìn)一步進(jìn)行尿檢和血檢來確認(rèn)。這種方法具有滯后性和危險(xiǎn)性

二、選題的目的和意義：

其目的是有針對(duì)性的提出一種能夠有效防止或杜絕酒駕、毒駕以及疲勞駕駛行為發(fā)生的技術(shù)設(shè)想。其意義在于建立一個(gè)安全文明的交通環(huán)境，維護(hù)公共安全，切實(shí)保護(hù)個(gè)人的生命和財(cái)產(chǎn)。

三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于預(yù)防酒駕、疲勞駕駛的研究較多，比如利用“酒精鎖[1]”，這種方式不足在于他是被動(dòng)檢測(cè)；有人提出用“人面部表情[2]”判斷疲勞駕駛，也有人提出針對(duì)“眼睛狀態(tài)變化情況[3]”來判斷疲勞駕駛，這兩種都要用到攝像頭，攝像頭易受車內(nèi)霧氣和駕駛員穿戴等（戴墨鏡、面紗）的干擾；還有人提出利用“腦電波來判斷酒駕[4]”和“疲勞駕駛[5]、[6]”。

從現(xiàn)象看酒后、疲勞時(shí)人表現(xiàn)出的行為與正常時(shí)不同，研究表明人在酒后和疲勞時(shí)腦電波都與正常時(shí)不同。醫(yī)學(xué)研究證明癲癇患者在發(fā)病時(shí)有抽搐、吐白沫等現(xiàn)象且腦電波與正常時(shí)不同，這說明現(xiàn)象是本質(zhì)的外在表現(xiàn)?，F(xiàn)有資料中還沒有關(guān)于吸毒后腦電波的研究?jī)?nèi)容。然吸毒者吸毒后易產(chǎn)生幻覺，極度興奮等行為與正常時(shí)明顯不同。則通過酒駕、疲勞駕駛、癲癇患者發(fā)病時(shí)的腦電波與正常情況不同的特例，可推斷人在吸毒后腦電波應(yīng)該與正常時(shí)不同。因此就可以用腦電波的特點(diǎn)來判斷人的狀態(tài)。

資料反映對(duì)腦電波的采集方式除了醫(yī)院用的機(jī)器外，一種是“便攜式腦電儀[5]”，一種是“帶電極的便攜頭套[6]”這兩種設(shè)備若用在汽車上既不美觀也不實(shí)用。所以設(shè)計(jì)一款能采集腦電波且具有無線傳輸功能的眼鏡“安全魔鏡”，車載電腦用它采集的腦電波判斷駕駛?cè)藛T的狀態(tài)，并根據(jù)不同的狀態(tài)使車輛在有人駕駛和無人駕駛或者停車狀態(tài)之間切換，確保道路交通安全。

四、模型設(shè)計(jì)：如圖右所示

設(shè)計(jì)一款眼鏡。鏡片可根據(jù)駕駛?cè)藛T的情況和個(gè)人喜好定制，眼鏡腿設(shè)置為樹枝狀，在樹枝末端裝上采集腦電波的傳感器，在左側(cè)眼鏡腿內(nèi)安裝信號(hào)處理、發(fā)送和通信的芯片，右邊眼鏡腿安裝工作電源和開關(guān)。

五、工作原理如右圖所示

六、工作過程：

（一）、“安全魔鏡”與車載電腦相互匹配。當(dāng)駕駛?cè)藛T啟動(dòng)車輛后，車載電腦先控制車輛怠速，再與“安全魔鏡”通信匹配（如手機(jī)與藍(lán)牙耳機(jī)匹配一樣），確認(rèn)駕駛?cè)藛T已打開“安全魔鏡”。

（二）、對(duì)駕駛員的狀態(tài)初檢?！鞍踩хR”與車載電腦匹配完成后，進(jìn)入對(duì)駕駛員狀態(tài)的初檢程序。

1、若駕駛員沒有按要求佩戴“安全魔鏡”，則沒有信號(hào)傳輸給車載電腦，車載電腦就會(huì)發(fā)出燈光和聲音信號(hào)提示駕駛員正確佩戴“安全魔鏡”或切換到無人駕駛模式。

2、若狀態(tài)初檢中如判斷駕駛?cè)藛T是醉酒狀態(tài)，則車載電腦會(huì)發(fā)出安全警報(bào)同時(shí)提醒駕駛?cè)藛T選擇無人駕駛模式，如果駕駛?cè)藛T選擇有人駕駛，則車載電腦提示“您已醉酒，不適合駕車，請(qǐng)選擇無人駕駛模式”。若駕駛?cè)藛T堅(jiān)持選擇有人駕駛，車載電腦控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，使車輛無法起步。

3、若狀態(tài)初檢中發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)藛T涉嫌吸毒，車載電腦除了控制發(fā)動(dòng)機(jī)熄火還會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使設(shè)計(jì)好的特定信號(hào)傳輸?shù)浇煌ü芾聿块T或公安部門。

4、若狀態(tài)初檢中判斷駕駛?cè)藛T狀態(tài)疲勞則于酒駕的處理方式相同。

（三）、“安全魔鏡”與車載電腦建立時(shí)時(shí)通信。能時(shí)時(shí)采集駕駛?cè)藛T的腦電波，使車載電腦能及時(shí)的確認(rèn)駕駛?cè)藛T的狀態(tài)。

1、當(dāng)駕駛?cè)藛T半途摘下或者沒有正確佩戴“安全魔鏡”，車載電腦會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)提醒駕駛?cè)藛T正確佩戴“安全魔鏡”。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有正確佩戴“安全魔鏡”，車載電腦會(huì)強(qiáng)制將車輛切換到無人駕駛狀態(tài)，并尋找最近的停車地點(diǎn)停車。

2、在車輛行駛中如果車載電腦根據(jù)“安全魔鏡”傳輸?shù)哪X電波信息判斷駕駛?cè)藛T進(jìn)入疲勞狀態(tài)，車載電腦通過聲音和燈光信號(hào)提醒駕駛?cè)藛T主動(dòng)切換到無人駕駛，并輸入目的地，當(dāng)駕駛?cè)藛T狀態(tài)不佳且對(duì)車載電腦的提示沒有反應(yīng)時(shí)，車載電腦則予以強(qiáng)制切換并找最近停車點(diǎn)停車。

3、車輛在行駛中，車載電腦判斷“安全魔鏡”傳輸?shù)鸟{駛員腦電波異常，是癲癇病發(fā)作或者是其他疾病發(fā)作，則會(huì)立即切換到無人駕駛，并打開安全警報(bào)燈同時(shí)通過設(shè)定的信號(hào)發(fā)送SOS求救信號(hào)，并將病人帶到最近的醫(yī)院。

七、基本功能

1、如普通眼鏡

2、能進(jìn)行駕駛?cè)藛T狀態(tài)初檢

3、能時(shí)時(shí)確認(rèn)駕駛?cè)藛T的狀態(tài)

4、若每個(gè)人的腦電部不同，則可以融入車輛防盜系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)：

[1]讓汽車識(shí)別酒駕助力打擊酒駕風(fēng)暴[J]，特別報(bào)道 2012.2.16

[2]楊秋鳳、桂衛(wèi)華、周書仁，疲勞駕駛面部表情識(shí)別算法[J]，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2008.10，第25卷第10期

[3]王瓊、王歡、趙春霞、楊靜宇，基于眼睛狀態(tài)識(shí)別的駕駛員疲勞檢測(cè)[J]，南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.8，第34卷第40期

[4]歐居尚，基于腦電波分析技術(shù)的安全駕駛實(shí)驗(yàn)研究[J]，西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011.8，第46卷第4期

[5]周佳萍、張朋柱，基于可穿戴式腦電儀傳感器的疲勞狀態(tài)研究[J]，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2017.7.21

[6]張博陽、蘇寶林、盛桂敏，基于腦電波的駕駛員疲勞駕駛監(jiān)測(cè)研究[J]，河南科技，2015（11）