防疲勞駕駛技術(shù)的發(fā)展與研究

邵明虎　王慧　鳳鵬飛　吳陵生

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的數(shù)量急劇增加，相應(yīng)的，行車安全問題漸漸的受到關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，疲勞駕駛已經(jīng)成為影響道路安全的重要因素。文章就疲勞駕駛技術(shù)的發(fā)展與研究做如下詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：疲勞駕駛；交通安全；控制模塊；語音模塊

國內(nèi)外已有的一些疲勞駕駛識(shí)別方法，如一些車載監(jiān)測(cè)裝置利用專用設(shè)備精確測(cè)量頭部運(yùn)動(dòng)、瞳孔直徑變化和眨眼頻率，或者使用視覺和方向盤操縱傳感器，利用人工智能判斷駕駛員清醒狀態(tài)。這些方法和設(shè)備由于過于復(fù)雜，價(jià)格昂貴等原因一直無法得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于利用后臺(tái)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控的預(yù)防疲勞駕駛方法，因?yàn)橐ㄟ^無線信道傳送視頻，使用費(fèi)用較高。而且上述兩種疲勞駕駛識(shí)別方法都存在一定的虛報(bào)警概率，因此有必要發(fā)明一種簡單、有效的、虛報(bào)警概率較低的識(shí)別疲勞駕駛的方法和裝置，提醒駕駛員安全駕駛。

一、疲勞駕駛的具體表現(xiàn)

疲勞駕駛是長期處于一種心理或者生理機(jī)能失調(diào)的狀態(tài)下，依然繼續(xù)長時(shí)間開車的，進(jìn)而進(jìn)一步加劇疲勞駕駛的行為。疲勞駕駛是一個(gè)抽象的行為，具體來說有很多表現(xiàn)。例如：第一、注意力下降，生理心理機(jī)能失調(diào)。長期的疲勞駕駛會(huì)導(dǎo)致駕駛員的注意力下降，操作車輛的穩(wěn)定性受到影響，難以集中注意力，在接受外界信號(hào)的時(shí)候，常出現(xiàn)遲鈍表現(xiàn)。第二、疲倦打瞌睡。當(dāng)人體出現(xiàn)頭腦不清醒時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)意識(shí)模糊，昏昏沉沉，四肢無力，進(jìn)而想閉眼、打瞌睡。這種情況在駕駛時(shí)候是非常危險(xiǎn)的，尤其是高速行駛的時(shí)候。還有操作緩慢、反應(yīng)遲鈍，駕駛技術(shù)下降，知覺感知功能減弱，肢體無力，以及思維能力減弱、記憶力下降等。

二、汽車安全駕駛系統(tǒng)及方法研究

為了進(jìn)一步提高汽車駕駛安全性，我們針對(duì)上述情況，設(shè)計(jì)優(yōu)化了一種防疲勞駕駛系統(tǒng)及方法，有效提醒駕駛員安全駕駛。

防疲勞駕駛系統(tǒng)包括車載電腦、面部采集攝像頭、ECU電子控制模塊、語音模塊、無線模塊和客服終端，如圖1所示。其特征在于：面部采集攝像頭連接車載電腦；ECU電子控制模塊連接車載電腦；語音模塊連接車載電腦；車載電腦通過無線模塊連接客服終端。

面部采集攝像頭用于采集駕駛員的面部及頭部信息，并將采集到的信息上傳至車載電腦。車載電腦是本系統(tǒng)的核心，車載電腦可用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、駕駛員駕駛狀態(tài)的邏輯分析、車速的控制、提示音的控制以及和外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。ECU電子控制模塊用于控制節(jié)氣門的開口大小，從而控制車速的快慢?？头K端是駕駛員和客服人員交流的平臺(tái)，通過實(shí)時(shí)交流，從而徹底解決駕駛員的疲勞駕駛狀態(tài)，同時(shí)客服人員可協(xié)助解決駕駛員在駕駛過程中遇到的各種難題。

三、防疲勞駕駛方法步驟

防疲勞駕駛系統(tǒng)的具體步驟有六個(gè)，如圖2所示，分別如下：

第一、在車輛電力系統(tǒng)啟動(dòng)后，車輛及防疲勞駕駛系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)。

第二、駕駛員上車入座后，面部采集攝像頭開始工作，將采集到的面部信息和頭部動(dòng)作信息上傳至車載電腦。

第三、車載電腦根據(jù)面部采集攝像頭上傳的數(shù)據(jù)保存，開始數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，分析方式如下：a、對(duì)駕駛員的眼部狀態(tài)進(jìn)行分析，若單位時(shí)間內(nèi)駕駛員眼睛一直閉合，則可判定為疲勞駕駛；b、若單位時(shí)間內(nèi)駕駛員的閉眼時(shí)間比睜眼時(shí)間長，則可判定為疲勞駕駛；c、若單位時(shí)間內(nèi)駕駛員的頭部上下擺動(dòng)頻率達(dá)到設(shè)定值時(shí)，則可判定為疲勞駕駛；d、當(dāng)眼部信息和頭部信息只要有一點(diǎn)符合疲勞駕駛，則可判定為疲勞駕駛。

第四、當(dāng)駕駛員被判定是正常駕駛時(shí)，系統(tǒng)不采取提醒措施；當(dāng)駕駛員被判定是疲勞駕駛時(shí)，車載電腦通過語音模塊發(fā)出語音提醒，并詢問駕駛員是否感到疲勞，若駕駛員無應(yīng)答，則進(jìn)入步驟5；若駕駛員正常應(yīng)答，系統(tǒng)則不采取提醒措施。

第五、當(dāng)駕駛員對(duì)語音模塊的語音提示無應(yīng)答時(shí)，共有三種提醒方案可選擇，

方案1：系統(tǒng)語音應(yīng)答系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器和駕駛員之間的問答，通過問答使駕駛員集中精力，從而消除疲勞駕駛。

方案2：車載電腦自動(dòng)呼叫家人電話，通過和家人之間的語音溝通，從而降低疲勞駕駛的風(fēng)險(xiǎn)。

方案3：車載電腦自動(dòng)連接客服終端，和客服終端的客服人員進(jìn)行實(shí)時(shí)通過，客服人員根據(jù)自身的專業(yè)知識(shí)，幫助駕駛員克服疲勞駕駛，保障駕駛員的生命安全。

第六、無論實(shí)行何種方案，車載電腦都會(huì)向ECU電子控制模塊發(fā)送限速指令，ECU根據(jù)限速指令控制節(jié)氣門開口大小，從而降低車速，防止在疲勞駕駛時(shí)因車速過快而增加危險(xiǎn)性。

四、防疲勞駕駛系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

該疲勞駕駛系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)廣泛開始應(yīng)用于各類營運(yùn)客車中，該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)。

1. 僅基于駕駛員的面部表情這一生理特征來進(jìn)行疲勞駕駛的判斷，簡化了流程。

2. 通過眼部和頭部的整體信息判斷駕駛員的狀態(tài)，并增加語音應(yīng)答環(huán)節(jié)，充分保證對(duì)駕駛員駕駛狀態(tài)判斷的準(zhǔn)確性。

3. 設(shè)置多種督促方式供駕駛員選擇，提高駕駛員的監(jiān)督效率，保證駕駛員的行車安全。

五、相關(guān)法規(guī)的制定加強(qiáng)疲勞駕駛安全問題治理

先進(jìn)的監(jiān)管技術(shù)還不足以完全避免疲勞駕駛行為的發(fā)生，進(jìn)而降低安全事故的發(fā)生。因此還需要國家及相關(guān)部門的監(jiān)管控制。截止目前，國家已經(jīng)制定了健全的法律法規(guī)及交通安全管理準(zhǔn)則。具體如下：第一、健全強(qiáng)制休息機(jī)制，增建休息服務(wù)站點(diǎn)。長途行車時(shí)疲勞駕駛的首要條件。為此，我們必須完善長途客車、火車的行車規(guī)范。建立客車及貨車駕駛員的最長駕駛距離或者駕駛時(shí)間。強(qiáng)制要求駕駛員在中途休息。一旦超過一定的行車距離或者行車時(shí)間，相關(guān)交通管理部門就會(huì)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)厲處罰?，F(xiàn)規(guī)定客車或貨車行駛四百公里以上或者三個(gè)小時(shí)，只有一名駕駛員的情況下，必須停車休息三十分鐘。在高速行車時(shí)，超過六百公里以上，駕駛員必須進(jìn)入高速服務(wù)區(qū)進(jìn)行休息。第二、加強(qiáng)法律法規(guī)的宣傳，提高駕駛員安全駕駛意識(shí)。交通管理部門必須加強(qiáng)法規(guī)宣傳要求在電視、報(bào)紙、戶外廣告牌以及網(wǎng)絡(luò)媒體等宣傳法律法規(guī)。講解《中華人民共和國交通安全法》以及《道路運(yùn)輸從業(yè)人員管理規(guī)定》等，宣揚(yáng)疲勞駕駛的危害性，杜絕駕駛?cè)藛T疲勞駕車、酒后駕車等違法行為的發(fā)生。最后，要提升公路交通安全管理水平。交通管理部門應(yīng)加強(qiáng)巡邏、站點(diǎn)服務(wù)等，提升長途運(yùn)輸車輛的服務(wù)工作，讓其有意識(shí)的關(guān)注安全駕駛，從而減少疲勞駕駛行為的發(fā)生。

六、結(jié)語

疲勞駕駛是一種復(fù)雜的生理反應(yīng)，在駕駛時(shí)，如若出現(xiàn)生理疲勞、心理疲勞或者精神疲勞等情況時(shí)，駕駛?cè)藛T應(yīng)主動(dòng)尋求安全地帶停車休息，乘客人員在有條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)主動(dòng)觀察駕駛?cè)藛T，防止其疲勞駕駛。經(jīng)過上述對(duì)疲勞駕駛預(yù)防對(duì)策的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著車輛的不斷增加以及駕駛?cè)藛T的加劇，疲勞問題已經(jīng)成為嚴(yán)重的交通安全事故因素。在此，也望相關(guān)部門可以進(jìn)一步加強(qiáng)管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]城大先.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[3]唐勇，劉海波，張鐵壁.基于小波技術(shù)的疲勞駕駛行為識(shí)別研究[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（01）.

[4]劉秀，王長君.何慶.疲勞駕駛交通事故的特點(diǎn)分析與預(yù)防[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012（06）.

[5]徐向陽，傅艷曉.國外汽車傳動(dòng)技術(shù)的一些最新發(fā)展[J].汽車工程學(xué)報(bào)，2013.

*項(xiàng)目名稱：基于車聯(lián)網(wǎng)的車輛駕駛行為共享平臺(tái)研究（項(xiàng)目編號(hào)：zjt17001），項(xiàng)目類別：校級(jí)科研平臺(tái)項(xiàng)目——協(xié)同創(chuàng)新中心，主持人：邵明虎。

（作者單位：安徽三聯(lián)學(xué)院）