基于Android平臺(tái)的疲勞駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方法
【專利摘要】一種基于Android平臺(tái)的疲勞駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以搭載Android操作平臺(tái)的智能手機(jī)為載體，首先將智能手機(jī)固定在方向盤中央后，利用智能手機(jī)自帶的GPS定位及陀螺儀傳感器，每隔1s計(jì)算并存儲(chǔ)車輛駕駛過程中的加速度及方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后每隔10s利用小波變換從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中提取加速度的db5小波尺度1歸一化能量、方向盤轉(zhuǎn)向角速度標(biāo)準(zhǔn)差、方向盤轉(zhuǎn)向db5小波尺度4歸一化能量作為疲勞程度判定指標(biāo)，接下來將指標(biāo)帶入計(jì)數(shù)模型確定疲勞程度，預(yù)警系統(tǒng)將疲勞程度分為：清醒、輕度疲勞、中度疲勞、深度疲勞四級(jí)。最后根據(jù)計(jì)數(shù)模型判定結(jié)果，對(duì)不同的疲勞程度采取不同的預(yù)警措施。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)成本低，可靠性高，容易實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)推廣，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不涉及車輛改裝，實(shí)現(xiàn)駕駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【專利說明】基于Android平臺(tái)的疲勞駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車載疲勞檢測(cè)及監(jiān)控。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了減少和防止駕駛員疲勞駕駛，《中華人民共和國道路交通安全法實(shí)施條例》第 六十二條第七款規(guī)定：駕駛機(jī)動(dòng)車不得連續(xù)駕駛超過4小時(shí)不停車休息或者停車休息時(shí)間 少于20分鐘。但由于缺乏有效監(jiān)管手段，難以起到減少疲勞駕駛的實(shí)際效果。車載疲勞預(yù) 警系統(tǒng)由于可以對(duì)駕駛員或車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并擇機(jī)進(jìn)行干預(yù)，被視為一種重 要且有效的防疲勞駕駛主動(dòng)安全手段。根據(jù)英國獨(dú)立交通研究機(jī)構(gòu)"交通研究實(shí)驗(yàn)室"一 份回顧車載疲勞檢測(cè)設(shè)別的報(bào)告，目前世界范圍內(nèi)的車載疲勞檢測(cè)設(shè)備達(dá)49種之多。車載 疲勞防治設(shè)備已經(jīng)成為目前相關(guān)行業(yè)（汽車企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)）的研究熱點(diǎn)。
[0003] 目前車載疲勞檢測(cè)設(shè)備的原理主要有：
[0004] 一是利用人臉識(shí)別技術(shù)，通過視頻檢測(cè)駕駛員的眼部運(yùn)動(dòng)規(guī)律來判定駕駛員是否 疲勞駕駛。這種技術(shù)的缺點(diǎn)主要是普通視頻設(shè)備檢測(cè)易受光線、灰塵的影響造成誤判，而利 用紅外視頻設(shè)備監(jiān)控人臉特別是眼部，長期照射存在誘發(fā)眼部疾病的危險(xiǎn)。
[0005] 二是利用多普勒雷達(dá)等生理檢測(cè)設(shè)備，非接觸的采集駕駛員駕駛過程中心跳、呼 吸等數(shù)據(jù)，來判定駕駛員的精神狀態(tài)。這種車載疲勞檢測(cè)方法的缺點(diǎn)主要是成本太高，對(duì)市 場(chǎng)的大量應(yīng)用產(chǎn)生了制約。
[0006] 三是利用傳感設(shè)備，檢測(cè)駕駛員的動(dòng)作和速度，如頭部位置、方向盤運(yùn)動(dòng)等設(shè)計(jì)疲 勞識(shí)別指標(biāo)。這種技術(shù)的缺點(diǎn)主要是涉及到車輛改裝，系統(tǒng)生產(chǎn)成本較高；駕駛員車輛操作 容易受道路既有線形、道路交通環(huán)境等外在因素影響，利用單一指標(biāo)檢測(cè)往往識(shí)別率不高； 相關(guān)疲勞判定指標(biāo)閾值選取無充分科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)個(gè)體差異性考慮不到位。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開一種基于Android平臺(tái)的適用于駕 駛疲勞實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)成本低，可靠性高，容易實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)推廣，系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)不涉及車輛改裝，以廣泛普及的智能手機(jī)為載體，借助智能手機(jī)自帶的定位功能和傳感 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)駕駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0008] 本發(fā)明給出的技術(shù)方案：
[0009] -種基于Android平臺(tái)的適用于駕駛疲勞實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方法，其特征在于，系 統(tǒng)設(shè)計(jì)以搭載Android操作平臺(tái)的智能手機(jī)為載體，首先將智能手機(jī)固定在方向盤中央 后，利用智能手機(jī)自帶的GPS定位及陀螺儀傳感器，每隔Is計(jì)算并存儲(chǔ)車輛駕駛過程中的 加速度及方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后每隔l〇s利用小波變換（Wavelet transform)從存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 中提取加速度的db5小波尺度1歸一化能量、方向盤轉(zhuǎn)向角速度標(biāo)準(zhǔn)差、方向盤轉(zhuǎn)向db5 小波尺度4歸一化能量作為疲勞程度判定指標(biāo)，接下來將指標(biāo)帶入計(jì)數(shù)模型（Data Count Model)確定疲勞程度，預(yù)警系統(tǒng)將疲勞程度分為：清醒、輕度疲勞、中度疲勞、深度疲勞四 級(jí)。最后根據(jù)計(jì)數(shù)模型判定結(jié)果，對(duì)不同的疲勞程度采取不同的預(yù)警措施。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0011] 1.實(shí)現(xiàn)成本低，可靠性高，容易實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)推廣。本系統(tǒng)不涉及車輛改裝，以廣泛普 及的智能手機(jī)為載體，借助智能手機(jī)自帶的定位功能和傳感設(shè)備，實(shí)現(xiàn)駕駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān) 控。
[0012] 2.系統(tǒng)所采用疲勞檢測(cè)算法運(yùn)算速度快，識(shí)別精度高。檢測(cè)算法采用計(jì)數(shù)模型算 法，可實(shí)現(xiàn)疲勞判定的快速性要求；算法同時(shí)對(duì)車輛加速度及方向盤修正進(jìn)行監(jiān)控，利用小 波變換分析數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)較高精度的識(shí)別率，實(shí)驗(yàn)顯示平均精度可達(dá)93. 6%。
[0013] 3.系統(tǒng)能根據(jù)疲勞程度的不同有針對(duì)性的采取不同的預(yù)警措施，緩解駕駛員疲 勞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明的軟件流程圖。
[0016] 圖3.小波變換二通道濾波器組實(shí)現(xiàn)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 基于Android平臺(tái)的適用于駕駛疲勞實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng) 以搭載Android操作平臺(tái)的智能手機(jī)為載體，首先將智能手機(jī)固定在方向盤中央后，利用 智能手機(jī)自帶的GPS定位及陀螺儀傳感器，每隔Is計(jì)算并存儲(chǔ)車輛駕駛過程中的加速度及 方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后每隔l〇s利用小波變換（Wavelet transform)從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中提取加 速度的db5小波尺度1歸一化能量、方向盤轉(zhuǎn)向角速度標(biāo)準(zhǔn)差、方向盤轉(zhuǎn)向db5小波尺度4 歸一化能量作為疲勞程度判定指標(biāo)，接下來將指標(biāo)帶入計(jì)數(shù)模型（Data Count Model)確定 疲勞程度，預(yù)警系統(tǒng)將疲勞程度分為：清醒、輕度疲勞、中度疲勞、深度疲勞四級(jí)。最后根據(jù) 計(jì)數(shù)模型判定結(jié)果，對(duì)不同的疲勞程度采取不同的預(yù)警措施。駕駛疲勞實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警系 統(tǒng)工作具體包括以下步驟：
[0018] a)開始駕駛，將智能手機(jī)固定在方向盤中央，啟動(dòng)駕駛疲勞實(shí)時(shí)監(jiān)控與緩解的預(yù) 警系統(tǒng)；
[0019] b)系統(tǒng)進(jìn)入"績效獲取"模塊：駕駛lmin后，待駕駛操作穩(wěn)定進(jìn)入該模塊。該模塊 下系統(tǒng)將進(jìn)行3min的車輛加速度及方向盤轉(zhuǎn)角變化數(shù)據(jù)采集工作，采集頻率為Is ;并每隔 10s計(jì)算和存儲(chǔ)一次加速度的db5小波尺度1歸一化能量、方向盤轉(zhuǎn)向角速度標(biāo)準(zhǔn)差、方向 盤轉(zhuǎn)向db5小波尺度4歸一化能量值；
[0020] (1)加速度級(jí)方向盤轉(zhuǎn)向角度的小波尺度歸一能量值計(jì)算包括兩個(gè)步驟：
[0021] ?加速度及方向盤轉(zhuǎn)向角度小波尺度分解與重構(gòu)：采用二通道濾波器組與 Daubechies小波對(duì)加速度及方向盤信號(hào)分別進(jìn)行1層和4層分解與重構(gòu)。將指標(biāo)信號(hào){xn} 與低通濾波器R做卷積，再向下抽樣得到低頻系數(shù){a n};信號(hào)與高通濾波器g做卷積后再向 下抽樣，得到高頻系數(shù){dn}。重構(gòu)過程與此相反，重構(gòu)后的信號(hào)為{y n}。對(duì)于Daubechies 小波，其低通濾波器和高通濾波器系數(shù)為：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于Android平臺(tái)的疲勞駕駛實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)警方法，其特征在于，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以 搭載Android操作平臺(tái)的智能手機(jī)為載體， 首先將智能手機(jī)固定在方向盤中央后，利用智能手機(jī)自帶的GPS定位及陀螺儀傳感 器，每隔Is計(jì)算并存儲(chǔ)車輛駕駛過程中的加速度及方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)； 然后每隔l〇s利用小波變換從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中提取加速度的db5小波尺度1歸一化能量、 方向盤轉(zhuǎn)向角速度標(biāo)準(zhǔn)差、方向盤轉(zhuǎn)向db5小波尺度4歸一化能量作為疲勞程度判定指 標(biāo)； 接下來將指標(biāo)帶入計(jì)數(shù)模型確定疲勞程度，預(yù)警系統(tǒng)將疲勞程度分為：清醒、輕度疲 勞、中度疲勞、深度疲勞四級(jí)； 最后根據(jù)計(jì)數(shù)模型判定結(jié)果，對(duì)不同的疲勞程度采取不同的預(yù)警措施。
【文檔編號(hào)】G08B21/06GK104269026SQ201410495326
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】吳志周, 岳李圣颯, 汪杉, 魏川登, 安孝宇, 孫陽 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)