[发明专利]考虑生理与操控信息的驾驶员路怒状态车载识别交互系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载驾驶辅助安全系统，具体涉及一种考虑生理信息与操控信息的驾驶员路怒状态车载识别与交互系统。

背景技术

汽车数量的增加在给人们带来便利的同时,也使得交通拥堵情况日益严重。在众多交通事故中，近年来由于“路怒”引起的道路交通事故与日俱增。

由于驾驶过程中道路拥堵、交通冲突、车辆状态异常等客观事件的发生，驾驶员感知到这些应激变化时会很快改变人体有机体的激活水平，致使驾驶人的心率、血压、肌肉紧张发生显著变化，从而引起情绪的高度应激化与行动的应激化。由于受到情绪的影响，自制力显著降低，容易产生不理性的决策，进而导致异常驾驶行为甚至事故发生。因此，有效的检测与识别出驾驶人的愤怒情感状态，进而通过人机交互手段及时的进行必要的干预和调节，对于减少不必要的驾驶操作失误，避免不恰当的驾驶行为，保证安全、舒适的行车状态具有重要的作用。

以往对于驾驶员愤怒情绪的研究主要集中在驾驶员愤怒情绪产生机理、驾驶员愤怒时的表现或行为、驾驶员愤怒情绪对交通安全的影响等方面，对于路怒状态的识别以及相应的交互、缓解方法研究相对较少。目前的车载情绪识别系统一般是通过摄像头采集驾驶员面部特征的方式来识别驾驶员情绪。尽管这种方式能够识别驾驶员的情绪状态，但还是存在一些问题，比如：其受光线、个体容貌、佩戴墨镜等因素的影响较大，无法准确地识别各种环境下的驾驶员情绪；很多驾驶员在驾驶汽车时情绪并不一定体现在面部表情；驾驶员的面部表情还可能受到周围环境、时间等因素的影响。这些诸多因素使准确率下降。同时还有研究是通过驾驶人的行为特征作为愤怒状态的监测和识别指标。例如，公告号为CN106114516A的中国发明专利，公开了“一种自适应驾驶人特性的愤怒驾驶行为监测及干预装置”，其通过对车辆鸣笛、方向盘操作等行为特征对驾驶人进行愤怒监测。

在识别出驾驶员的愤怒状态后，需要进行进一步的响应缓释驾驶员的愤怒情绪。目前运用在车辆上的情绪调节方式主要是人工语音提示，但是自动语音死板机械的音质缓释效果不理想；而且现今的研究中缺少可以提醒周围邻车驾驶员以及行人的交互方法。

发明内容

为了解决在驾驶过程中路怒情绪识别准确率不高，普适性较差，使用单一识别指标检测精度较低，不能对周围交通参与成员进行交互提醒等问题，本发明搭建一套基于驾驶员生理和操控信息的路怒状态车载识别与交互系统，在驾驶过程中可以实时检测驾驶人的情绪状态，并适时的做出预警响应，在一定程度上缓解驾驶员愤怒情绪并提醒周围司机。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种考虑生理与操控信息的驾驶员路怒状态车载识别交互系统，包括生理信息监测模块、侧向操作监测模块、纵向操作监测模块、路怒状态识别模块、预警交互模块，所述生理信息监测模块、侧向操作监测模块、纵向操作监测模块分别与路怒状态识别模块通讯连接，路怒状态识别模块与预警交互模块通讯连接；

所述驾驶员生理信息监测模块包括安装在方向盘上的光学心率传感器，驾驶员生理信息监测模块通过光学心率传感器的LED可见光源感应，结合光电容积脉搏波描记法获得驾驶员生理信号的动态数据；

所述侧向操作监测模块用于实时监测用于表征驾驶员愤怒情绪下的侧向操作指标特征，其所需指标的数据由CAN总线提取并发送至车载控制单元进行处理；

所述纵向操作监测模块，用于实时监测用于表征驾驶员愤怒情绪下的纵向操作指标，其所需指标的数据由CAN总线提取并发送至车载控制单元进行处理；

所述路怒状态识别模块，采用支持向量机机器学习方法构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型，并将在线识别模型嵌入车载控制单元进行驾驶员愤怒情绪的在线识别；

所述预警交互模块根据驾驶员路怒识别模块的判断结果进行工作。

进一步地，所述驾驶员生理信息监测模块获得的驾驶员生理信号的动态数据包括驾驶员心率、血氧饱和度。

进一步地，所述侧向操作监测模块监测的用于表征驾驶员愤怒情绪下的侧向操作指标特征包括方向盘转角绝对值均值、方向盘转角标准差、方向盘转角熵值、方向盘转角速度、方向盘转角加速度。

进一步地，所述纵向操作监测模块的监测的用于表征驾驶员愤怒情绪下的纵向操作指标包括车辆的纵向速度、加速踏板信号、制动踏板信号、纵向加速度、纵向加速度变化率，同时统计固定时间间隔内的急加速次数、急刹车次数。

进一步地，所述路怒状态识别模块采用支持向量机机器学习方法构建驾驶员愤怒情绪的离线训练与在线识别模型包括：