[发明专利]疲劳驾驶检测技术

说明书

技术领域

本发明提出了一种防止疲劳驾驶的新方法。通过人体脉搏信息及脑电信息综合实时检测司机疲劳程度和注意力集中程度，当司机处于疲劳或者注意力不集中状态，利用语音等手段报警，并且根据疲劳状态及注意力集中程度限制车速，提醒司机休息，防止疲劳驾驶。 

背景技术

疲劳驾驶以及注意力不集中是引发交通事故的一个重要因素, 日本的统计数据显示，疲劳产生的事故约占总起说的1~1.5%。法国国家警察总署事故报告表明，因疲劳瞌睡而发生的车祸，占人身伤害事故的14.9%，占 死亡事故的20.6%。根据国家交通部门的相关统计，疲劳驾驶造成的交通事故占总起数的20%左右，占特大交通事故的40%以上。疲劳驾驶绝对是头号杀手，每年造成数十万人的死亡和伤残，为无数家庭带来巨大痛苦，造成巨大的经济损失。目前疲劳检测方法和评价手段由于实际环境比较复杂，很难满足实际的需要，国内外对驾驶员的疲劳驾驶检测和报警装置还处于实验室阶段。本发明根据人体生理指标检测疲劳驾驶并报警，根据注意力限制车速，进而防止疲劳驾驶，减少交通事故的发生。 

随着经济发展和人民生活水平提高，车辆越来越多，人们的出行更加频繁。司机在行车过程中，与其他车辆、行人会发生数不清的矛盾，驾驶员必须及时发现，迅速判断，合理操作，才能确保行车的顺利和安全。司机长时间坐在固定的座位上，动作受到一定限制，忙于判断车内外刺激信息，精神状态高度紧张，容易造成疲劳。所谓疲劳驾驶，是指驾驶员在行车中，由于驾驶作业使生理上或心理上发生某种变化，而在客观上出现驾驶机能低落的现象。不管是生理原因产生的疲劳或者心理原因产生的疲劳或者两者结合产生的疲劳，都会使驾驶员体力下降，注意力不集中，视觉模糊，反应迟钝、判断不正确，驾驶不灵活、操作不当等，驾驶长时间疲劳最终可能引起不能及时发现危险情况，延误采取避让措施的时机，最终发生交通事故。有甚至司机困倦瞌睡，车辆失去控制，宛如“无人驾驶”，其后果可想而知。 

依据传统中医理论，“久视伤血，久卧伤气，久坐伤肉，久立伤骨，久行伤筋” ，“故神劳则魂魄散，志意乱”。 当人体心理和生理状态产生疲劳的时候，必然导致心脏及血液循环产生一系列有别于健康状态下的变化。现代脉象研究证实，脉象的形成，主要取决于心脏的功能、血管的机能、血液的质和量，所以脉搏波信号包含丰富的人体生理信息，因此人体疲劳时的生理变化将直接或者间接地反应在人体脉搏波信号上。例如，长时间的用眼也会造成视觉疲劳，在视觉疲劳之后脉搏变细，既是脉搏波的峰峰值变小，故脉搏波可为反映视觉疲劳状态的特征指标。对传感器采集得到的驾驶员脉搏信号进行分析，提取正常状态与疲劳状态下脉博波的特征，构造出能反应驾驶员疲劳状态的特征向量，从而能够对驾驶员的疲劳程度进行实时监测，对其是否疲劳驾驶做出判别，避免由于疲劳驾驶而导致的交通事故的发生。 

EEG 信号是由大量神经元放电活动中突触后电位（postsynaptic potential）引起的细胞外场电位（extra-cellular field potential）的总和，而EEG 中波状节律的产生是群体神经元同步发放的结果。脑电的节律及其各个节律的振幅与情绪、注意力等有密切的联系。β波，频率为15-35Hz，振幅5-20μV，安静、闭目时只在额叶出现，睁眼视物或接受其它刺激时，在其它皮层部位也出现，表示大脑皮层兴奋；θ波，频率为4-7Hz，振幅为100-150μV，困倦时出现，是中枢神经系统抑制状态的表现；α波，频率为8-13Hz，振幅为20-100μV，清醒、放松、安静、闭目时出现，睁眼、思考问题或接受其它刺激时消失；感觉运动节律（Sensory Motor Rhythm，SMR），频率为13-15Hz，肌肉放松和注意力集中时出现于感觉运动区，与运动抑制有关；根据脑电各节律的生理意义，θ/β频带内能量变化可以反映注意力的集中程度。脑电各个节律的幅度也与精神状态有关，如表1所示。根据脑电的θ/β频带内能量变化以及Theta、Alpha和SMR等节律脑电的幅度的变化可以实时检测司机的疲劳状况和注意力的集中程度，并根据司机的精神状态决定是否报警和向外发出减速信息，并限制车速。从而降低疲劳驾驶或者注意力不集中造成的交通事故的发生率。 

表1  不同节律脑电的幅度与精神状态的关系 

 发明内容