[发明专利]一种驾驶员疲劳监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种驾驶员疲劳监测系统，其特征在于，所述驾驶员疲劳监测系统包括车载计算机、生理状态监测子系统、行驶状态监测子系统、驾驶辅助子系统、数据采集子系统和疲劳提醒子系统；

所述生理状态监测子系统包括距离传感器、压力传感器、视频监测装置和生理特征判断装置，所述距离传感器设置在驾驶员座椅的边缘以及座椅的头枕部分，所述压力传感器设置在座椅的靠背和座盆上呈矩阵状均匀分布，所述视频监测装置包括多个相机和红外闪光照明单元，所述生理特征判断装置会接收所述距离传感器、所述压力传感器、以及所述视频监测装置采集的数据，包括驾驶员的坐姿、头部运动、眨眼频率，处理得到驾驶员的生理特征信号，所述生理特征信号分为单独判断信号和结合判断信号，单独判断信号，依据单一的单独判断信号就确定驾驶员处于疲劳状态，即，设置在座椅头枕部分的距离传感器检测得到的突然低头、头部突然倾斜，设置在座椅边缘的距离传感器和设置在座椅的靠背和座盆上的压力传感器相配合检测得到的身体突然大幅度倾斜、视频检测装置检测得到的高于一设定阈值的眨眼频率，结合判断信号，在正常情况下，多个结合判断信号需要相互配合才能判断驾驶员是否处于疲劳状态，即，设置在座椅边缘的距离传感器和设置在座椅的靠背和座盆上的压力传感器相配合检测得到的身体移动，视频检测装置检测得到的高于正常值但低于设定阈值的眨眼频率以及是否打哈欠；

所述行驶状态监测子系统包括设置在车头的测速仪、前视摄像头和下视摄像头，设置在车尾的测速仪和后视摄像头，以及设置在车身两侧的距离传感器，所述测速仪优用于判断位于车体前后的车辆的行驶速度，所述前视摄像头和所述后视摄像头用于判断车体前后的具体状况，所述下视摄像头用于拍摄当前行驶路面的具体状况，所述距离传感器用于判断车体两侧是否有距离过近的障碍物或车辆；

所述驾驶辅助子系统包括模式选择模块和控制模块；

所述数据采集子系统为佩戴在用户的手腕上的移动电子设备，通过传感器实现对于用户的心率、脉搏、睡眠等状态的监测；

所述疲劳提醒子系统包括清醒保持模块、强制清醒模块和疲劳提醒模块，所述清醒保持模块会通过每隔特定时间与驾驶员进行互动的方式保持驾驶员的清醒状态，互动的方式为对话问答、要求驾驶员做出特定动作，所述强制清醒模块会向空气中释放有助于醒脑的物质，帮助驾驶员保持清醒状态，所述疲劳提醒模块会通过语音提醒驾驶员适当休息，并提供最近的休息区相关信息；

所述车载计算机包括风险预判模块、运行子系统选定模块、道路分析模块、数据融合模块和车辆控制模块，所述风险预判模块接收所述数据采集子系统传输的数据，从中提取出驾驶员最近的睡眠情况，并且结合天气、起点与目的地之间的距离、当前时间判断驾驶员出现疲劳驾驶的可能性，所述运行子系统选定模块会根据驾驶员出现疲劳驾驶的可能性选定调用的子系统，所述道路分析模块接收行驶状态监测子系统中各个传感器的数据，综合判断得到当前交通事故的风险系数，

所述数据融合模块接收所述生理状态监测子系统和/或所述数据采集子系统传输的信号，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，若接收到单独判断信号，则直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若接收到结合判断信号，在不调用行驶状态监测子系统的情况下，需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论，在调用行驶状态监测子系统的情况下，结合当前交通事故的风险系数得出最终结论，即，若当前交通事故的风险系数较高，依据结合判断信号直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若当前交通事故的风险系数较低，则需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论，即将高于正常值但低于设定阈值的眨眼频率和打哈欠相结合，将相关判断结论传输给车辆控制模块，其中在疲劳驾驶的可能性为高风险的情况下，数据融合模块还会接收数据采集子系统传输的心率和脉搏数据，将其作为结合判断信号，辅助判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态；

所述车辆控制模块根据所述数据融合模块的判断结论决定是否调用所述疲劳提醒子系统以提醒驾驶员，是否调用所述驾驶辅助子系统使车辆处于安全状态；

所述模式选择模块包括紧急避让模式和靠边停车模式，在所述靠边停车模式下，所述控制模块会控制汽车慢慢减速，安全地停靠在路边，并打开汽车的危险报警闪光灯、轮廓灯和后位灯；

所述运行子系统选定模块会根据驾驶员出现疲劳驾驶的可能性选定调用的子系统具体包括，若驾驶员出现疲劳驾驶的可能性为低风险，会在监测过程中调用所述生理状态监测子系统和所述疲劳提醒子系统，若驾驶员出现疲劳驾驶的可能性为注意，会在监测过程中调用所述生理状态监测子系统、所述行驶状态监测子系统、所述驾驶辅助子系统、所述疲劳提醒子系统，若驾驶员出现疲劳驾驶的可能性为高风险，会在监测过程中调用所述生理状态监测子系统、所述行驶状态监测子系统、所述驾驶辅助子系统、所述数据采集子系统和所述疲劳提醒子系统；

所述道路分析模块在判断当前交通事故的风险系数的过程中会考虑车辆四周是否拥堵、车辆前后是否存在高速运动的其它车辆、以及车辆两侧是否存在距离过近的车辆和障碍物；

在所述数据融合模块判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态的过程中，若接收到单独判断信号，直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若接收到结合判断信号，在不调用行驶状态监测子系统的情况下，需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论，在调用行驶状态监测子系统的情况下，结合当前交通事故的风险系数得出最终结论；

所述结合当前交通事故的风险系数得出最终结论包括，若当前交通事故的风险系数较高，依据结合判断信号直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若当前交通事故的风险系数较低，则需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论；

在驾驶员出现疲劳驾驶的可能性为高风险的情况下，所述数据融合模块还会接收所述数据采集子系统传输的心率和脉搏数据，将其作为结合判断信号，辅助判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态；

其中，

当驾驶员启动汽车，数据采集子系统与车载计算机连接，风险预判模块接收数据采集子系统传输的数据，从中提取出驾驶员最近的睡眠情况，并且结合天气、起点与目的地之间的距离、当前时间等因素判断驾驶员出现疲劳驾驶的可能性；

根据出现疲劳驾驶的可能性选定在监测过程中调用的子系统，完成后续监控预警操作；

所述判断驾驶员出现疲劳驾驶的可能性具体包括：（1）若驾驶员在开车前睡眠严重不足，则出现疲劳驾驶的可能性为高风险；（2）若驾驶员在开车前睡眠不足，进一步判断当前天气、行驶距离和当前时间，若在当前天气为阴雨天、行驶距离超过一定阈值、当前时间为容易犯困的时段这三个条件中满足任意两个或全部满足，则出现疲劳驾驶的可能性为高风险，否则，出现疲劳驾驶的可能性为注意；（3）若驾驶员在开车前睡眠充足，进一步判断当前天气、行驶距离和当前时间，若在当前天气为阴雨天、行驶距离超过一定阈值、当前时间为容易犯困的时段这三个条件中满足任意两个或全部满足，则出现疲劳驾驶的可能性为注意，否则，出现疲劳驾驶的可能性为低风险；

所述根据出现疲劳驾驶的可能性选定在监测过程中调用的子系统，完成后续监控预警操作具体包括：

若出现疲劳驾驶的可能性为高风险，会在监测过程中调用所述生理状态监测子系统、所述行驶状态监测子系统、所述驾驶辅助子系统、所述数据采集子系统和所述疲劳提醒子系统，车辆启动时便启动所述疲劳提醒子系统中的所述清醒保持模块和所述强制清醒模块，在车内空间释放有助于醒脑的物质，在行驶过程中每隔特定时间与驾驶员进行互动，所述道路分析模块接收所述行驶状态监测子系统中各个传感器的数据，综合判断得出当前交通事故的风险系数，所述数据融合模块接收所述生理状态监测子系统和所述数据采集子系统传输的信号，将所述数据采集子系统得到的心率和脉搏数据作为结合判断信号，若接收到单独判断信号，则直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若接收到结合判断信号，当前交通事故的风险系数较高时，依据结合判断信号直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，当前交通事故的风险系数较低时，需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论，如果最终得出驾驶员疲劳驾驶的结论，首先调用所述行驶状态监测子系统和所述驾驶辅助子系统，所述驾驶辅助子系统进入靠边停车模式，控制汽车慢慢减速，安全地停靠在路边，同时打开汽车的危险报警闪光灯、轮廓灯和后位灯，随后调用所述疲劳提醒子系统的所述疲劳提醒模块提醒驾驶员适当休息；

为了进一步保证安全性，在行驶过程中，所述行驶状态监测子系统会时刻监测车辆前后是否有车速过快的其它车辆、车辆左右是否存在过近的车辆或障碍物、前方是否存在转弯，若驾驶员未及时做出反应，所述驾驶辅助子系统会超越驾驶员，依据特定工作模式及时做出正确的反应，避免危险的发生；

所述根据出现疲劳驾驶的可能性选定在监测过程中调用的子系统，完成后续监控预警操作具体包括：若出现疲劳驾驶的可能性为注意，会在监测过程中调用所述生理状态监测子系统、所述行驶状态监测子系统、所述驾驶辅助子系统和所述疲劳提醒子系统，车辆启动时便启动所述疲劳提醒子系统中的所述清醒保持模块，在行驶过程中每隔特定时间与驾驶员进行互动，所述道路分析模块接收行驶状态监测子系统中各个传感器的数据，综合判断得出当前交通事故的风险系数，所述数据融合模块接收所述生理状态监测子系统传输的信号，若接收到单独判断信号，则直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若接收到结合判断信号，当前交通事故的风险系数较高时，依据结合判断信号直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，当前交通事故的风险系数较低时，需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论，如果最终得出驾驶员疲劳驾驶的结论，首先调用所述行驶状态监测子系统和所述驾驶辅助子系统，所述驾驶辅助子系统进入靠边停车模式，控制汽车慢慢减速，安全地停靠在路边，同时打开汽车的危险报警闪光灯、轮廓灯和后位灯，随后调用所述疲劳提醒子系统的所述疲劳提醒模块提醒驾驶员适当休息；

所述根据出现疲劳驾驶的可能性选定在监测过程中调用的子系统，完成后续监控预警操作具体为：若出现疲劳驾驶的可能性为低风险，会在监测过程中调用所述生理状态监测子系统和所述疲劳提醒子系统，所述数据融合模块接收所述生理状态监测子系统传输的信号，若接收到单独判断信号，则直接得出驾驶员疲劳驾驶的结论，若接收到结合判断信号，需要将多个结合判断信号相结合才能得出驾驶员疲劳驾驶的结论，如果最终得出驾驶员疲劳驾驶的结论，调用所述疲劳提醒子系统，通过所述强制清醒模块在车内空间释放有助于醒脑的物质，启动所述清醒保持模块，在随后的行驶过程中每隔特定时间与驾驶员进行互动，通过语音提醒驾驶员适当休息。