疲劳驾驶检测系统的设计与实现

设 计 了 一 种 基 于 数 据 融 合 的 疲 劳 驾 驶 检 测 系 统 并 采 用 双 微 控 制 单 元 架 构 进 行 技 术 实 现 ，该 系 统 选
取 人 眼 PERCLOS值 和 车 道 偏 离 情 况 作 为 融 合 参 数 提 取 有 效 特 征 ，采 用 粗 糙 集 理 论 进 行 数 据 融
轨 迹 等 原 始 数 据 ；状 态 判 别 单 元 完 成 单 一 数 据 源 特 征 向 量 提 取 、归 一 化 并 进 行 特 征 识 别 后 ，通 过 数 据 融 合 实 现 对 驾 驶 人 疲 劳 驾 驶 状 态 的 可 靠 识 别 ；疲 劳 预 警 单 元 根 据 判 别 结 果 的 严 重 程 度 ，选 取 视 觉 、听 觉 等 提醒手段对驾驶员进行及时预警。
疲 劳 驾 驶 检 测 方 法 主 要 分 为 基 于 生 理 信 息 、基 于 操 控 行 为 、基 于 行 车 状 态 和 基 于 机 器 视 觉 四 类 。 其 中 ：基 于 生 理 信 息 的 方 法 的 识 别 准 确 性 最 高 ，但 对 驾 驶 员 干 扰 很 大 ，适 用 于 实 验 室 环 境 ；基 于 操 控 行 为 的 方 法 对 驾 驶 员 较 友 好 ，数 据 处 理 简 单 ，但 理 论 研 究 较 少 ，识 别 算 法 阈 值 难 以 确 定 ，且 在 低 速 驾 驶 情 况 下 准 确 性 较 低 ；基 于 行 车 状 态 的 方 法 的 识 别 准 确 性 受 路 面 状 况 、操 控 习 惯 、气 象 条 件 等 影 响 较 大 ；基 于 机 器视觉的方法是目前国内外进行疲劳驾驶识别的主 要 选 择 ，但 该 方 法 识 别 准 确 性 受 环 境 光 线 、驾 驶 员 坐 姿 等 的 影 响 较 大 。 目 前 ，基 于 单 一 特 征 的 疲 劳 驾 驶 识别方法尚无法解决实际运用中的准确性和鲁棒性 问 题 。 为 此 ，该 文 综 合 利 用 人 眼 P E R C L O S 特 征 和 车 道 偏 移 特 征 ，采 用 数 据 融 合 方 法 开 发 驾 驶 人 疲 劳 驾驶检测系统。
合 ，综 合 判 断 驾 驶 员 疲 劳 状 态 ％ 实 车 测 试 结 果 表 明 ，该 系 统 在 快 速 路 工 况 下 的 识 别 准 确 率 达 93.
9 ; ，具有较高的鲁棒性和可用性％
关 键 词 ：交 通 安 全 ；疲 劳 驾 驶 ；PERCLOSE;车 道 偏 离 ；数据融合
中 图 分 类 号 ：U 471.1
图 1 疲劳驾驶检测系统的整体框架
2 硬件设计
疲 劳 驾 驶 检 测 系 统 兼 顾 实 用 性 与 先 进 性 ，以 J T / T 7 9 4 — 2 0 1 3 《道 路 运 输 车 辆 卫 星 定 位 系 统 北 斗 兼 容 车 载 终 端 技 术 规 范 》为 基 础 ，增 加 视 频 采 集 和 分 析 的 功 能 。 整 体 采 用 “主 机 f 外 设 ”的 结 构 组 成 形 式 ，主 机 通 过 各 种 接 口 与 众 多 功 能 外 设 连 接 。 终 端 主 机 的 物 理 构 成 包 括 主 板 （B 〇a r d _ M a i n ) 和 视 频 板 ( B o a r d - V i d e o ) 两 部 分 ，采 用 双 M C U 架 构 。 分 工 如 下 ：H I 3 5 2 0 A 处 理 器 主 要 进 行 音 频 和 视 频 采 集 、存 储 、分 析 及 3 G 模 块 的 数 据 传 输 ；S T M 3 2 F 2 0 7 V E T 6 实 现 除 音 、视 频 处 理 外 的 所 有 功 能 。 两 个 M C U 分 工 明 确 、协 同 工 作 。 其 整 体 硬 件 架 构 如 图 2 所 示 。
2 . 1 主板
主 板 主 要 具 有 M C U 、G P S / 北 斗 信 息 的 采 集 、振 动 检 测 、车 辆 O B D 通 信 等 功 能 ；同 时 核 心 板 的 外 部
! 基 金 项 目 ： 江 苏 省 交 通 运 输 科 技 项 目 （2013Y03)
56
公路与
汽运
2016年 7 月
图 2 疲劳驾驶检测系统的硬件整体框架
接 口 设 计 在 主 板 上 ，包 括 音 频 和 视 频 输 人 端 子 、3 G
通 信 模 块 、S I M 卡 等 。 (1) M C U 。主 板 M C U 主 要 完 成 车 辆 信 号 采
公路与
汽运
总 第 175期
H ighw ays L Automotive Applications
55
疲劳驾驶检测系统的设计与实现！
茆 佳 能 ，王 维 锋 ，张立
" 中 设 设 计 集 团 股 份 有 限 公 司 ，江 苏 南 京 210014)
摘 要 ：疲 劳 驾 驶 是 导 致 交 通 事 故 的 重 要 因 素 ％ 为 了 克 服 单 一 数 据 源 检 测 系 统 的 局 限 性 ，文中
1 总体结构
疲 劳 驾 驶 检 测 系 统 研 究 驾 驶 人 状 态 、车 辆 行 驶 状 态 信 息 ，其 整 体 框 架 如 图 1 所 示 ，包 括 信 息 采 集 单 元 、状 态 判 别 单 元 和 疲 劳 预 警 单 元 三 部 分 。 信 息 采 集 单 元 通 过 摄 像 头 获 取 驾 驶 员 眼 睛 状 态 、车 辆 行 驶
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ！671 —2668 (2016)04 —Βιβλιοθήκη Baidu055 —05
随 着 中 国 汽 车 保 有 量 的 迅 速 增 加 ，道 路 交 通 事 故 越 来 越 严 重 ，其 中 因 疲 劳 驾 驶 导 致 的 事 故 和 人 员 伤 亡 占 有 相 当 大 的 比 例 。 疲 劳 驾 驶 隐 蔽 性 较 强 ，虽 然 管 理 部 门 制 定 了 相 应 的 交 通 法 规 ，但 因 执 法 困 难 ， 效 果 并 不 理 想 。 因 此 ，开 发 一 种 驾 驶 员 疲 劳 驾 驶 实 时检测系统具有十分重要的社会和经济价值。