[发明专利]基于生理信息分析的疲劳驾驶远程监测与报警系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学工程和机械电子工程的交叉领域，具体涉及一种基于生理信息分析的疲劳驾驶远程监测与报警系统和方法。

背景技术

在我国，由于汽车安全意识的欠缺，疲劳驾驶、超速行驶、酒后驾车等现象十分突出，成为引发重大交通事故的重要原因，其中，每年因为疲劳驾驶导致的死亡人数都是上千人。在国外，情况也很严峻，美国全国睡眠基金会2009年11月4日发表新闻公告说，全国每年因疲劳驾驶导致近200万起车祸。法国国家警察总署事故报告表明，因为驾驶疲劳导致的意外占人身伤害事故的14．9％，死亡事故的20．6％。据英国汽车协会统计，英国每年有十分之一的交通事故是由于司机疲劳驾驶而造成；来自德国联邦道路交通部门的统计显示，在德国每五起交通事故就有一起是因为疲劳驾驶引发的，此类交通事故造成的损失每年高达50亿欧元。近年来，由于计算机视觉和集成电路技术的发展，给驾驶疲劳检测的研究拓宽了空间，使之进入了黄金时期。下面是国外对疲劳检测取得的一些研究成果。

美国Attention Technologies公司研制出Driver Fatigue Monitor(DD850)疲劳检测预警系统，主要是通过红外摄像头去采集驾驶员眼睛信息，然后利用PERCLOS准则进行疲劳判定，最后起到预警的目的。这种装置受司机驾驶方位的局限，当司机在适当的位置时才能正常检测。

据法国媒体报道，及时发现驾驶员出现疲劳和睡意的关键是捕捉到其眼皮停止张合的状态。为此，雷诺汽车公司耗时5年研制成功了一种红外线装置。这一装置需要安装在汽车前方，与驾驶员的双眼直接对视。当驾驶员眼皮停止张合，即出现困意时，红外线装置会立即发出警报，使驾驶员惊醒，并继续保持正常驾驶。这种装置的缺点是：对驾驶员疲劳预警较晚，等到驾驶员眼睛停止张合的时候，已属于睡眠期，这对驾车相当不利，为了驾驶员安全驾驶，必须做到提前预警。

另外，以上涉及的成果都无法实现驾驶员疲劳驾驶远程报警与驾驶状态查询的功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于生理信息分析的疲劳驾驶远程监测与报警系统和方法，以达到快速实时监测、远程报警与查询、较早检测出驾驶员疲劳状态，提高检测预警能力的目的。

一种基于生理信息分析的疲劳驾驶远程监测与报警系统，该系统包括脑电采集装置、上位机和下位机，该系统还包括手机模块，其中，脑电采集装置输入端连接驾驶员的大脑皮层，脑电采集装置输出端传输脑电信号至上位机，上位机对采集脑电信号进行处理并提取α频带信号，根据α频带信号变化范围输出相应驾驶员状态数据至下位机，下位机输出报警信号至手机模块。

采用基于生理信息分析的疲劳驾驶远程监测与报警系统进行远程监测与报警的方法，包括步骤如下：

步骤1、脑电采集装置实时采集驾驶员在驾车时的脑电信号；

步骤2、上位机对采集驾驶员脑电信号进行处理，并将驾驶员状态数据发给下位机；

步骤2-1、对采集的驾驶员脑电信号进行小波变换并提取脑电信号；

步骤2-2、对处理后的脑电信号中8～13Hzα频带信号进行提取；

步骤2-3、并判断脑电信号中α频带信号的变化幅度，当α频带信号幅值变化在6%～15%范围时，确认为出现驾驶疲倦症状，输出状态数据至下位机并返回执行步骤2-1；

步骤2-4、当α频带信号幅值变化在16%～25%范围时，确认为出现严重驾驶疲劳症状，输出状态数据至下位机并返回执行步骤2-1；

步骤2-5、当α频带信号幅值变化小于6%时，确认为司机可以正常驾车状态，输出状态数据至下位机并返回执行步骤2-1。

步骤3、下位机根据状态数据对驾驶员状况进行正常驾驶、轻度疲劳和严重疲劳的分类，并根据不同的状态数据控制车内报警装置和手机模块发送相应的短信信息至驾驶员监控人员手机；

步骤3-1、接收上位机发送数据；

步骤3-2、在下位机中判断接收驾驶员状态数据，若为驾驶疲倦症状，则控制车内报警装置；

步骤3-3、若为严重驾驶疲劳症状，则控制车内报警装置并执行步骤3-5；

步骤3-4、若为正常驾车状态，则返回执行步骤3-1；

步骤3-5、手机模块给驾驶员监控人员发送短信报警。

采用基于生理信息分析的疲劳驾驶远程监测与报警系统进行查询的方法，包括步骤如下：

步骤1、手机模块实时判断有无检测查询信息，若有，则执行步骤2，若无，则返回执行步骤1；

步骤2、由下位机至上位机发送查询指令；