疲劳驾驶预警系统分析
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• 2.3 基于驾驶人操作行为的检测方法
• •
基于驾驶人操作行为的驾驶人疲劳状态识别技术,是指通过驾驶人 的操作行为如方向盘操作等操作推断驾驶人疲劳状态。对于方向盘操 作频率的变化可以显现出来,当驾驶人员处于疲劳驾驶状态时操作频 率会变小且伴有急剧性。
• 弊端
• 总体来说,目前利用驾驶人操作行为进行疲劳识别的深入研究成果较 少。驾驶人的操作除了与疲劳状态有关外,还受到个人习惯、行驶速 度、道路环境、操作技能的影响,车辆的行驶状态也与车辆特性、道 路等很多环境因素有关,因此如何提高驾驶人状态的推测精度是此类 间接测量技术的关键问题。
国外研究现状
• 2.2.1
Driver Fatigue Monitor(DD850) 是一款基于驾驶人生理
反应特征的驾驶人疲劳监测预警产品,产品外形如图1所 示。该产品通过红外摄像头采集驾驶人眼部信息,采用 PERCLOS作为疲劳报警指标,可直接安装在仪表盘上,报 警的敏感度和报警音量均可调节,目前已推广应用。
美国Attention Technologies 公司推出的
基于红外差频识别眼睛睁闭情况
• 2.2.2 美国AssistWare
Technology 公司的 SafeTRAC 利用前置视频头 对车道线进行识别,当车 辆开始偏离车道时进行报 警,该产品也可通过车道 保持状态结合驾驶人的方 向盘操作特性判断驾驶人 的疲劳状态。
•
奔驰装备的疲劳监测系 统被称为“注意力辅助系 统”,这套系统会不断侦 测驾驶员的行车方式。车 辆上有71个传感器,在80180km/h间的车速范围内 检测纵向和横向加速度的 方向盘和踏板传感器,系 统可以感知到驾驶员正在 疲劳驾驶,之后提示应当 适当休息。
•
沃尔沃装备的疲劳监测系统被称为“驾驶员安全警告 系统(DAC)” 。该系统由一个摄像头、若干传感器和一 个控制单元组成。摄像头装在风挡和车内后视镜之间,不 断测量汽车与车道标志之间的距离,通过数字摄像机发出 的信号以及来自方向盘运动的数据监测车辆行驶的路线, DAC可把异常行驶状况和您的正常驾驶风格进行对比;传 感器记录汽车的运动;控制单元储存该信息并计算是否有 失去对汽车控制的危险。如果检测到您的驾驶行为有疲态 或分心的迹象出现,评估的结果是高风险时,即通过声音 信号向司机发出警示。视频
疲劳驾驶预警系统
小组成员:高国峰 洪志豪
目录
• 疲劳驾驶的现状及危害 • 疲劳驾驶报警系统用到的一些方法及 其弊端 • 国内外驾驶报警系统开发现状 • 对系统整体方案的设计 • 我们对于该系统未来的展望及创新
一、疲劳驾驶的现状及危害
疲劳驾驶是当今交通安全的重要隐患之一。驾驶人在疲劳时,其对周围环 境的感知能力、形势判断能力和对车辆的操控能力都有不同程度的下降,因此 很容易发生交通事故。统计数据表明,在2010 年至2011 年我国直接由疲劳驾 驶导致的死亡人数分别占机动车驾驶人交通肇事总死亡人数的11.35% 和12.5%, 大约每年有9000 人死于疲劳驾驶。因此,研究开发高性能的驾驶人疲劳状态实 时监测及预警技术,对改善我国交通安全状况意义重大。
•
大众汽车装备的疲劳监测系统被称为“疲劳识别系统”, 它从驾驶开始时便对驾驶员的操作行为进行记录,并能够 通过识别长途旅行中驾驶操作的变化,对驾驶员的疲劳程 度进行判断。驾驶员转向操作频率变低,并伴随轻微但急 骤的转向动作以保持行驶方向是驾驶精力不集中的典型表 现。根据以上动作的出现频率,并综合诸如旅途长度、转 向灯使用情况、驾驶时间等其他参数,系统对驾驶员的疲 劳程度进行计算和鉴别,如果计算结果超过某一定值,仪 表盘上就会闪烁一个咖啡杯的图案,提示驾驶员需要休息, 驾驶员疲劳识别系统将驾驶员注意力集中程度作为衡量驾 驶员驾驶状态的重要考虑因素,以致力于道路安全的提高。 此外,只要打开疲劳识别系统,无论系统是否进行监测, 系统每隔4小时都会提醒驾驶员需要休息了。
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几种常见的疲劳驾驶检测方法的优劣
系统流程图
系统可分为三部分:
1驾驶员人脸图像信息的采集与存储 2图像的处理(人脸检测及人眼定位)
3疲劳驾驶判定及预警
四 对疲劳驾驶预警系统未来的展望
• 对驾驶人疲劳状态监测方法与装置的研究, 对于预防 由疲劳驾驶引起的交通事故有重要意义, 其应用前景广阔, 可以预见在未来很长一段时间内都将是汽车安全技术领域 的一个热点方向。但是,驾驶人的疲劳状态受多种因素影 响,到目前为止还没有发现非常有效的指标或模型能够对 疲劳等级进行精确的评价。因此需要进一步深入研究各种 指标与驾驶人疲劳等级之间的关系。另外,现有的驾驶人 疲劳状态监测方法大都基于某一单项指标,虽然在限定条 件下能够达到一定的精度,但在实际复杂多变的行车环境 下,其准确性和可靠性上还存在问题,难以达到预期要求。 针对这一问题,多源信息融合方法将成为一个发展方向。
• 2.2.3 利用压力传感器,原理是在方向盘四周安装压力传 感器,司机一旦处于瞌睡状态,握方向盘的手会放松,由 此产生感应信号。
• 缺点:方向盘触摸式,利用在方向盘上安装一些传感器来 感知驾驶员是否握住方向盘,这和疲劳其实也没有直接关 系,有些人睡着了你还难从他手里取下东西呢,等人松弛 了才报警估计也已经挂了,实在有些牵强附会,并且有安 装传感器会使方向盘操作不方便。
三、系统整体方案设计
• 系统的总体设计
美国Digital Installations 开发的S.A.M.疲劳 报警装置利用置于方向盘下方的磁性条检测方向盘转角, 如果一段时间内驾驶员没有对方向盘进行任何修正操作, 则系统推断驾驶员进入疲劳状态,并触发报警。
缺点:容易误报
2.2.4
除了上述这些产品之外,还有通过手腕运动检测疲劳 的疲劳报警手镯和可挂在眼睛腿上的利用加速度运动 信息检测头部运动的疲劳检测眼镜等其它一些疲劳检 测预警产品。
缺点:车道偏移报警系统,技术上没有难度,市场门槛低,不 仅需要改装车辆,而且不适合中国的路况,在超车、被超、并 线、压线都会存在误报,误报一多在关键时刻该报警的时候人 就不再敏感了
•
比亚迪装备的疲劳监测系统 被称为“疲劳驾驶预警系统 (BAWS)”,它是基于驾驶员 生理图像反应,由ECU和摄像头 两大模块组成,利用驾驶员的 面部特征、眼部信号、头部运 动性等推断驾驶员的疲劳状态, 并进行报警提示和采取相应措 施的装置。对驾乘者给予主动 智能的安全保障。
百度文库
(2)gogo850是国内唯一已 经商业化的疲劳驾驶预警 系统 • 主要检测驾驶员的眼睛开 合情况,尤其增加了对瞳 孔的识别,睁眼睡觉瞳孔 很暗,即使有驾驶员睁眼 睡觉也能被识别出,基于 红外图像的处理使得产品 在阳光下和黑暗里都能进 行识别,系统还能对带各 类眼镜的驾驶员进行识别, 实用性很强。
• 弊端
• •
基于驾驶人生理信号的检测方法对疲劳判断的准确性较 高,但生理信号需要采用接触式测量,且对个人依赖程度 较大,在实际用于驾驶人疲劳监测时有很多的局限性,因 此主要应用在实验阶段,作为实验的对照参数。
• 2.2 基于驾驶人生理反应特征的检测方法
• 基于驾驶人的生理反应特征的检测方法是指利用驾驶 人的眼动特性、头部运动特性等推断驾驶人的疲劳状态。 驾驶人眼球的运动和眨眼信息被认为是反映疲劳的重要特 征,眨眼幅度、眨眼频率和平均闭合时间都可直接用于检 测疲劳。目前基于眼动机理研究驾驶疲劳的算法有很多种, 广泛采用的算法包括PERCLOS,即将眼睑闭合时间占一段 时间的百分比作为生理疲劳的测量指标。 利用面部识别 技术定位眼睛、鼻尖和嘴角位置,将眼睛、鼻尖和嘴角位 置结合起来,再根据对眼球的追踪可以获得驾驶人注意力 方向,并判断驾驶人的注意力是否分散。
三、国内外开发现状
2.1国内研究现状
(1) 司机瞌睡提醒器是配戴在驾驶员耳朵上利用电子平衡
工作原理的警示装置,产品中设置了特别灵敏的检测调节器, 能测定人低头幅度,(正常情况下司机低头不超过30度),它 自动监视司机的坐姿,当司机开车低头的幅度过大时,就会发 出报警声音,刺激中枢神经,消除睡意。行之有效地提醒司机注 意安全驾驶,从而避免交通事故的发生。
二、 疲劳驾驶监测的一些方法
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驾驶人疲劳状态的检测方法可大致分为基于驾驶人生理信号、基于 驾驶人生理反应特征、基于驾驶人操作行为和基于车辆状态信息的检 测方法。
• 2.1基于驾驶人生理信号的检测方法
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针对疲劳的研究最早始于生理学。相关研究表明,驾驶人在疲劳状 态下的生理指标会偏离正常状态的指标。因此可以通过驾驶员的生理 指标来判断驾驶人是否进入疲劳状态。目前较为成熟的检测方法包括 对驾驶人的脑电信号EEG、心电信号ECG等的测量。
• 2.4 基于车辆行驶轨迹的检测方法
•
利用车辆行驶轨迹变化和车道线偏离等车辆行驶信息也 可推测驾驶人的疲劳状态。这种方法和基于驾驶人操作行 为的疲劳状态识别技术一样,都以车辆现有的装置为基础, 不需添加过多的硬件设备,而且不会对驾驶人的正常驾驶 造成干扰,因此具有很高的实用价值。 日本三菱汽车公 司开发了利用车辆横向位移量、驾驶人操作量等复合参数 来识别驾驶人疲劳状态的方法,实验证明该方法的识别结 果与利用驾驶人眨眼次数的识别结果基本一致。日本庆应 大学(2005) 中岛研究室利用EEG评价驾驶人的睡意,研究 发现车辆的横向位移量、方向盘操作量可以用来作为驾驶 人疲劳状态的评价指标,而且可以实现疲劳早期预警。