[发明专利]一种基于MQ3传感器和UWB激光雷达的酒驾检测方法

说明书

本发明公开了一种基于MQ3传感器和UWB激光雷达的酒驾检测系统及方法，包括酒精检测模块(100)、呼吸检测模块(200)、信号匹配模块(300)和酒驾报警模块(400)，各模块协作运行完成检测；其中，基于MQ3传感器的所述酒精检测模块(100)用于酒精信号捕获、酒精序列处理和酒驾阈值检测；基于UWB激光雷达的所述呼吸检测模块(200)用于呼吸信号捕获、呼吸信号处理和乘客分离与定位；所述信号匹配模块(300)用于周期信号对齐、序列特征匹配和饮酒者身份确认；所述酒驾报警模块(400)用于系统报警提示、数据可观化界面和酒驾信息上传。与现有技术相比，本发明能够为机动车驾驶场景提供高效准确的酒驾检测，并实时检测车内酒精浓度和所有乘客的呼吸信号。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于MQ3传感器技术和UWB激光雷达技术结合的酒驾检测系统。

背景技术

随着科学技术与社会经济的发展，汽车已经成为了人们日常出行的主要交通工具，随之而来的是交通事故的增多，其中酒驾是交通事故发生的重要诱因。

UWB激光雷达(Ultra Wide Band Radar)或称超宽带雷达，使用1GHz以上频率带宽的无线载波，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，用于定位和测距的UWB脉冲在6.5-8GHz之间的频率范围内工作，不会干扰频谱其他频段发生的无线传输。这意味着UWB能够与现在最流行的无线形式共存，包括卫星导航、Wi-Fi和蓝牙等。它具有数据传输速度高，功耗低，定位精确，安全性高，系统结构的实现比较简单的特点，在检测人体生命体征上具有独特的优势。它不仅不需要任何电极和传感器接触人体，实现真正的无创检测，而且利用超宽带雷达检测人体的生命信号不受环境温度和热物影响的特点，能有效穿透介质，较好地解决了激光和红外探测受温度影响严重、遇物体阻挡失效的问题，也克服了超声探测受环境杂物反射干扰、阻挡失效的问题。利用UWB激光雷达的相关特性，可以避免车内异物的阻挡，准确地获得车内存在的呼吸信号并进行定位，并通过相应处理进行区分，从而提取出每个人的呼吸曲线。

MQ3传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO₂)。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。这种传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的特种传感器。而具有类似功能的近红外光谱酒精检测技术通过检测驾驶员手部透射光线，对透射光线进行特定波段内的光谱分析，得出驾驶员体内酒精透射率，存在血液中大量非目标组分和光谱信号较强噪音的干扰，数据噪声较大，场景要求较高。目前交警所采用的血液酒精浓度检测以及呼吸酒精浓度检测，需工作人员主动采集信息，因此使用MQ3酒精传感器更符合酒驾检测需求。

发明内容

本发明旨在提出一种基于MQ3传感器和UWB激光雷达的酒驾检测方法，借助呼吸信号提取结合酒精浓度匹配的检测方法，使用UWB激光雷达对车内人员的呼吸情况进行检测和区分，并使用MQ-3传感器获取车内酒精浓度，进一步进行酒精浓度与呼吸曲线的匹配，最终实现实时酒精检测及上报的功能，实现了一种非侵入式实时酒驾检测。

一种基于MQ3传感器和UWB激光雷达的酒驾检测方法，利用基于MQ3传感器的酒精检测模块、基于UWB激光雷达的呼吸检测模块、信号匹配模块和酒驾报警模块，各模块协作运行完成检测；该方法具体包括以下步骤：

步骤一、进行呼吸信号分离，具体包括以下步骤：

步骤1-1，利用酒精检测模块所包含的MQ3传感器实时读取驾驶室中因酒精浓度变化导致的中控台输出电压数值，根据MQ3传感器的灵敏度特性曲线和MQ3传感器电路输出电压，计算得到对应的酒精浓度值，表达式如下：

酒精浓度值＝pow(11.5428*35.904*V_RL/(25.5-5.1*V_RL),0.6549)