[发明专利]一种汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测系统及其监测方法

说明书

本发明公开了一种汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测系统，包括：压电薄膜传感器，其设置在驾驶员座位下，用于检测驾驶员心跳和呼吸信号；电荷放大电路，其输入端与所述压电薄膜传感器连接，用于放大所述心跳和呼吸信号；低通滤波电路，其输入端与所述电荷放大电路的输出端连接，用于提高心跳和呼吸信号的信噪比；微控制器，其与所述低通滤波电路的输出端连接，用于分离心跳和呼吸信号并分析驾驶员的疲劳程度，采用非接触式测量汽车驾驶员的生理信号，结构简单，测量准确。本发明还公开了汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测方法，通过压电薄膜传感器采集驾驶员的心跳、呼吸等混合信号并进行分离，计算驾驶员的疲劳指数而分析驾驶员的疲劳状态。

技术领域

本发明涉及汽车主动安全监测领域，更具体的是，本发明涉及一种汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测系统及其监测方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，汽车保有量呈现高速增长的趋势，与此同时，交通事故的发生量也在逐年递增。公安部交管局的统计数据显示，截止到2016年底，我国的汽车保有量将超过2亿辆，同时2016年全国共发生货车责任道路交通事故5.04万起，造成2.5万人死亡、4.68万人受伤，已经连续十余年居世界第一。引发交通事故的原因多种多样，疲劳驾驶便是其中最为重要的一种。不同于其它危险驾驶，疲劳驾驶具有隐蔽性，不易检测，严重威胁了广大驾驶员的人身安全。因此，研究如何有效地防止疲劳驾驶，对于减少交通事故，保护驾驶员的人身安全具有重要意义。

驾驶疲劳作为一种生理现象，与人体的生理参数紧密相关。通过传感器检测驾驶员的生理信号，如心电信号、呼吸信号等，来评估驾驶员的疲劳状态是现今最准确的检测方法。传统驾驶员生理信号监测需要全身佩戴采用多个传感器电极和复杂的连线，对驾驶员造成极大的身心压力，会导致监测数据缺乏真实性，不能有效反映被测者的实际心电生理状况。因此，采用非接触式测量汽车驾驶员的心电生理信号成为了研究热点和创新应用领域。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测系统，采用非接触式测量汽车驾驶员的生理信号，结构简单，测量准确。

本发明的另一个目的是设计开发了一种汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测方法，通过压电薄膜传感器采集驾驶员的心跳、呼吸等混合信号并进行分离，计算驾驶员的疲劳指数进而分析驾驶员的疲劳状态，测量结果更准确。

本发明提供的技术方案为：

一种汽车驾驶员疲劳驾驶主动安全监测系统，包括：

压电薄膜传感器，其设置在驾驶员座位下，用于检测驾驶员心跳和呼吸信号；

电荷放大电路，其输入端与所述压电薄膜传感器连接，用于放大所述心跳和呼吸信号；

低通滤波电路，其输入端与所述电荷放大电路的输出端连接，用于提高心跳和呼吸信号的信噪比；

微控制器，其与所述低通滤波电路的输出端连接，用于分离心跳和呼吸信号并分析驾驶员的疲劳程度。

优选的是，所述电荷放大电路包括：

电荷放大器芯片，其为四路轨道集成电路TLV2460的第1路；

第一电容和第一电阻，其设置在电荷放大电路的输入端组成阻容耦合网络；

反馈电容和反馈电阻，其设置在电荷放大电路的输出端组成电荷放大器功能电路。

优选的是，所述低通滤波电路为四阶巴特沃斯低通有源滤波器电路，其由第一二阶巴特沃斯低通滤波器电路和第二二阶巴特沃斯低通滤波器电路串联而成。

优选的是，所述第一二阶巴特沃斯低通滤波器电路包括：

第一集成运算放大器芯片，其为四路轨道集成电路TLV2460的第2路；