[发明专利]汽车疲劳驾驶警示系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车疲劳驾驶警示系统，属于汽车电子技术领域。

背景技术

随着汽车业的快速发展，与之相关的交通事故也在快速增高，而这些事故中，疲劳驾驶所造成的交通事故约占总数的16％，在高速公路上更是超过了20％，因此研制疲劳驾驶预防和报警装置成为当今疲劳驾驶研究的重点和难点。随着新技术的出现和发展，本发明提出了基于无线传感网络技术与信息融合决策技术相结合的疲劳驾驶系统。通过将单片机控制技术与之结合，引入到车辆传感器的设计中，不仅可以省去通信电缆的安装，降低安装工程量，还可以安全可靠地实现数据传输和网络互联，从而开发出适用性更强的车辆传感器。

发明内容

为了解决如何研制疲劳驾驶预防和报警装置这一技术问题，本发明公开了一种汽车疲劳驾驶警示系统。

基于车内各节点通信距离比较短，无需路由器扩展网络覆盖面，本发明采用星形网络结构，只需要协调器和各传感器设备即可构成网络，从而降低整个系统的组网复杂程度。中间的协调器负责发起和维护网络，并将收集到得信息交给高性能处理器完成信息的融合决策，再由处理器把疲劳判断结果传给警示器。

(1)车道偏离检测、眼睛频率检测、眼睛闭合时间检测、打哈欠这4处先由传感器收集原始图像的信息，再将信息传给各自的DSP芯片去处理，得到疲劳信息，最后将采集信号处理的结果传输给中央处理模块。这里采用TI公司的CC2430，单个CC2430芯片上整合了射频(RF)前端、内存和微控制器。在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA。CC2430对于车载系统要求非常长电池寿命的要求来说是比较适合的。这4处的信息最后都由CC2430发送给协调器。

2)协调器/网关负责组网和管理各终端传感器，组网基本流程为：首先进行能量扫描和激活扫描信道，如果发现合适的信道，则创建一个唯一的16位网络PAN ID，在ZigBee网络系统协调器/网关的网络短地址固定设置为0，然后开始向四周广播网络信息，并接受处理其网络覆盖范围内的加入网络的请求，然后加入新节点的信息。

协调器并不处理和保存传感器节点发来的信息，它直接将疲劳信息交给高性能处理器处理，这样协调器能更好地管理网络。处理器负责实现多个疲劳特征的融合判断。该模型将协调器与信号汇聚节点(网关)统一设计，协调器/网关负责与各个终端设备的通信与外网的通信。如果驾驶员疲劳驾驶情况严重，易于造成交通事故的时候，协调器将驾驶员信息送入网关，然后转化成外部网络的信息格式，最后通过GSM/GPRS方式与公路安全网通信，发往远程监控设备。

驾驶员面部图像通过红外摄像机和LED来获取，其中用于照明的LED能够发出光谱分别为850nm和950nm的光线。当使用不同红外光谱的时候，眼睛瞳孔会呈现出不同颜色。当用850nm红外光照明，瞳孔呈现出红色，即俗称的红眼效应；而用950nm红外光照明，瞳孔却呈现出黑色。两幅图像除了瞳孔以外，脸部其它部位都是一样的。通过比较这两幅图像，就可以很容易定位到眼部，再通过一系列图像处理来得到面部的参数和实现眼部跟踪。另外，使用红外LED在减少周围光线干扰确保图像质量的同时，还能减少对驾驶员视觉的干扰，因为它的光线几乎是看不到的。

为了在有限的时间内完成大量图像数据的处理，DSP图像处理芯片采用TMS320DM642，它的图像处理速度能达到每秒25帧以上，也就是能在40ms内完成对一帧图像的运算处理，再加上CCD摄像头是PAL制每秒25帧的，这些设备足够完成实时的图像处理，完成对驾驶员眨眼频率加快、眼睛闭合缓慢、打哈欠的疲劳特征的提取和计算。

车道偏移检测即基于车辆的行为来间接地反应司机的疲劳迹象。我们将CCD摄像头朝向汽车行驶方向，监测车辆的行驶方向，同时监测转向灯。如果汽车方向改变而转向灯没有开启，则认为驾驶员有进入疲劳驾驶的可能。车辆行为的检测不是基于人为表现活动，这样能互补面部检测的不足和人为差异，同时在驾驶员不是由于疲劳而是因为其他因素(如手机、音乐、小孩)造成注意力不集中判断错误的时候，也能给予一定得提醒。