[发明专利]用于进行困倦检测和干预的系统和方法

说明书

提供了一种用于通过监测驾驶员的多个生理信号来检测车辆中的驾驶员是否困倦的车载监测和干预系统。车载监视和干预系统至少包括处理器和装置，该装置可以集成到安全带中或作为分立硬件设备附接到安全带上，该分立硬件设备至少包括ECG传感器和/或脉搏传感器、呼吸传感器、加速度传感器、滤波系统和干预模块。该滤波系统还包括用于抑制噪声和减少运动伪影的一个或多个滤波器。该处理器被配置为将检测到的生理信号与存储在车载监测和干预系统的学习模块中的信号进行比较，以确定困倦状态。如果确定驾驶员处于困倦状态，则输出警告信号以警告驾驶员。

技术领域

本公开总体上涉及车载监测和干预系统，并且更具体地涉及通过自适应运动伪影消除来检测使用安全带的驾驶员的生理信号，以确定困倦状态并进行干预的系统和方法。

背景技术

车辆的设计和制造是成熟的，已建立起完善的指引和标准以确保车辆的安全性和无瑕疵。然而，驾驶员的困倦或疲劳状态造成如此多的事故和伤亡，这是车辆的强度所无法避免的。为了防止车辆事故的发生，需要采取更多先发制人的措施，以及早发现不注意或昏昏欲睡的驾驶情况。

根据美国国家睡眠基金会(NSF)进行的“美国睡眠”调查，约有60％的成人司机承认他们在过去一年感觉昏昏欲睡时驾驶车辆，这可以表示多达1.68亿美国司机有此经历。2014年，美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)确定了846起与昏昏欲睡的驾驶相关的死亡事故。这可能是由于驾驶员的疲劳、药物或酒精的影响以及其他意想不到的医疗状况，例如心脏病发作，中风等所导致的。这些危险情况是美国和其他国家的道路事故的一些主要原因，其对司机、其他乘客、附近车辆的占有者和行人构成重大风险和危险。

鉴于上面提出的问题，迄今为止已经使用或提出了各种监测措施来确定驾驶员的注意力。常规方法使用“转向模式(steering pattern)”和“转向扭矩(steering torque)”来通过检测转向模式和车道保持行为分析驾驶员的精神状态。然而，道路的几何特征、气候条件和道路状况可能会影响转向角度并降低系统的准确性。另一种方法是基于图像的方法，其捕获驾驶员的头部姿势、面部表情或眼睛运动，以确定驾驶员是否清醒或昏昏欲睡。但是，准确性也可能受到伪影(例如，驾驶员佩戴太阳镜或者驾驶员面无表情)的影响。

在一些其他应用中，将心跳传感器嵌入到汽车座椅中以测量驾驶员的压力水平。通常，汽车座椅会通过靠背表面上的检测心脏的电脉冲的多个传感器来监测驾驶员的心跳。该系统主动地监测心率并当驾驶员可能在驾驶中入睡时报警。但是，将传感器嵌入汽车座椅会增加安装和修理的复杂性。在大多数情况下，这种系统只能在制造汽车时嵌入，并不能将这种系统添加到现有汽车中。该系统的灵活性也受到限制，可能不适合所有类型的车辆。

因此，本领域需要一种克服现有技术系统的缺点的车载监测和干预系统，其对驾驶员的困倦状态进行准确测量，并且当驾驶员处于困倦状态时作出快速响应以执行干预并警告驾驶员。

发明内容

本公开的示例性实施例提供了一种用于确定车辆中的驾驶员的困倦状态的方法和车载检测和干预系统。所述方法包括：检测过程，所述检测过程可以包括测量心电图(ECG)信号和/或脉搏信号、呼吸信号和加速度信号；用于执行噪声抑制和自适应运动伪影消除的滤波过程；以及用于从所述滤波后的ECG信号和/或脉搏信号中提取一个或多个心率变异性(HRV)参数，并使用预定的困倦检测算法分析所述一个或多个HRV参数、所述滤波后的呼吸信号的幅值和所述滤波后的呼吸信号的频率以确定所述驾驶员的困倦状态的确定过程。

根据本公开的另外的方面，通过一个或多个三轴加速度计测量所述车辆的加速度信号。

根据本公开的另外的方面，为了减少基于所述加速度信号的所述ECG信号和/或脉搏信号和所述呼吸信号上的运动伪影，使用了一种或多种自适应滤波方法和一种或多种数字滤波方法。所述一种或多种自适应滤波方法包括使用一个或多个自适应滤波器，并且所述一种或多种数字滤波方法包括使用一个或多个有限脉冲响应(FIR)滤波器、无限脉冲响应(IIR)滤波器或卡尔曼滤波器。