[实用新型]接触式实时疲劳驾驶检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种接触式实时疲劳驾驶检测系统，特别是一种具有基于现场可编程逻辑阵列FPGA芯片、接触式图像采集输入设备的嵌入式疲劳报警系统。 

背景技术

美国联邦公路管理局FHWA讨论了PERCLOS(单位时间内眼睛闭合时间所占的百分率)和其他眼睛活动测量方法作为判定疲劳程度依据的有效性，确认判定机动车驾驶疲劳最好的方法是测量PERCLOS数值。而目前采用的解决方案一般都是通过图像传感器采集图像的非接触式检测。这种图像采集系统在眼睛跟踪速度以及跟踪的准确率上有待提高，系统体积大、价格昂贵、不宜携带。同时，构建这样的疲劳驾驶检测系统耗费大量的时间，延长工作周期。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种体积小、价格低、便于携带的、接触式实时疲劳驾驶检测系统。由光学传感器、眼镜支架构建眼部信息采集系统，通过基于FPGA的嵌入式系统进行计算眨眼持续时间和PERCLOS(单位时间内眼睛闭合时间所占的百分率)两个参数来判断疲劳程度完成本系统的数据分析记录和驾驶员疲劳驾驶报警等功能。 

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种接触式实时疲劳驾驶检测系统，包括一带有电源插座的电路板，在该电路板上固装有一可编程控制器2，与该可编程控制器2的不同引脚分别连接并固装在该电路板上的还有：一组电源模块1、一个为系统提供启动检测的拨动开关3、眼部信息采集模块4、报警模块5、一组反映疲劳程度数值的数码管显示模块6、一个为系统存储眼部采集信息的存储模块7和一连接有下载模块9的主动串行配置模块8；其特征在于：所述眼部信息采集模块4包括一个光学传感器和一副眼镜支架。下载模块通过一个JTAG电缆与外设的微型计算机主机的通用串行总线接口连接。 

优选地，所述可编程控制器2是门阵列FPGA芯片。 

进一步优选地，所述门阵列FPGA芯片为Xilinx Spartan 3E FPGA器件的 XC3S500E-PQ208。 

优选地，所述存储模块7是SRAM存储模块，其输出端与所述FPGA芯片的存储端口23连接，用于存储疲劳程度分析信息。 

优选地，所述主动串行配置模块8是主动串行XCF04S配置模块。 

优选地，所述数码管显示模块6是七段数码管显示模块，由4个数码管组成，与FPGA芯片的数码显示端口相连。 

优选地，所述下载模块9通过一个JTAG电缆与外设的微型计算机主机的通用串行总线接口连接。 

还优选地，所述报警模块5由一个LED显示灯和蜂鸣器组成，并分别与FPGA芯片的报警端口相连。 

还优选地，所述拨动开关3的输出端与所述FPGA芯片的拨动开关端口24连接。 

进一步优选地，所述眼部信息采集模块4的输出端与所述FPGA芯片的信息采集端口22连接。 

本实用新型采用如上技术方案，其有益效果如下： 

1、疲劳机理的研究表明人在疲劳时眼睛的眨眼频率和眼睛的闭合时间会发生变化，这种车载的、接触式的、实时的驾驶疲劳检测设备针对疲劳检测算法中大数据量、高速传输、复杂运算的实际需要，构建由光学传感器、眼镜支架等组成的眼部信息采集系统，使驾驶员通过佩戴附有光学传感器的眼镜支架，即可以进行疲劳程度检测分析。 

2、采用可编程控制器作为系统设计的核心芯片，将拨动开关、存储器、LED输出设备、蜂鸣器、数码管显示输出设备以及电源模块与可编程控制器分别连接，并整合于一块电路板上，使用方便，体积小，便于携带。 

3、通过JTAG下载接口可实现JTAG口和PROM口的系统软核下载，并支持*.bit和*.mcs两种文件的下载。 

4、所用的系统可编程逻辑阵列FPGA芯片及连接的各个部件整合成的接触式实时疲劳驾驶检测系统，可以实时检测出驾驶员的疲劳状态，随时进行疲劳程度分析以及疲劳报警。 

附图说明

图1为本实用接触式实时疲劳驾驶检测系统的总体连接架构框图。 

图2为图1的接触式实时疲劳驾驶检测系统的电路板的实际布局图。 

1、电源模块       2、FPGA芯片        21、配置端口 

22、信息采集端口  23、存储端口       24、波动开关端口 

3、拨动开关       4、信息采集模块    5、报警模块 

51、报警端口      6、数码管显示模块  7、存储模块