CN203941599U - 防止汽车驾驶员瞌睡的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止汽车驾驶员瞌睡的装置，旨在克服现有技术中存在精确度不高、使用效率较低、实时性不强和容易误判的问题。所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置包括有车速传感器（3）、摄像头（5）、微处理器（1）、整车控制器（9）和报警器（11）。车速传感器（3）的红线接电源，黑线接地，黄线连接微处理器（1）的PT0引脚输出脉冲，摄像头（5）的SDA接线端与微处理器（1）的PB0接口采用信号线连接，摄像头（5）的SCL接线端和微处理器（1）的PB1接口采用信号线连接。报警器（11）的正极与微处理器（1）上的PE7引脚采用信号线连接，整车控制器（9）的输出端与微处理器（1）的CAN1引脚采用信号线连接。

Description

防止汽车驾驶员瞌睡的装置

技术领域

本实用新型涉及一种属于汽车安全领域的装置，更确切地说，本实用新型涉及一种防止汽车驾驶员瞌睡的装置。 

背景技术

随着经济的发展，汽车逐渐成为人们不可或缺的交通工具，公路上的汽车数量日益增多，如果车上没有安装防止驾驶员瞌睡的装置，而驾驶员由于长时间驾驶或者睡眠不足出现瞌睡状态，这无疑增加了交通事故的发生率，对人们的生命财产构成严重威胁。 

目前，防止汽车驾驶员瞌睡的装置主要有以下四类： 

第一类：通过监测汽车驾驶员头部下垂而发出警报的防瞌睡产品，这类产品搭载有可感知瞬间点头动作的感应器，使用时将类似耳机的蜂鸣器塞在耳孔处，并将装有感应器的一端抵住脸颊，只要瞬间点头超过了设定的角度，感应器便能够感知并将信号传递给蜂鸣器，发出警报声音唤醒瞌睡者，可以根据自己的要求调整头部前倾角度的设置和警报声音的强度，但是，瞌睡时许多驾驶员头部不一定下垂，而头部下垂并不一定打瞌睡，这就导致检测准确度低。其次，很多人并不喜欢甚至厌恶耳朵、脸部有硬物的感觉。 

第二类：通过分析汽车驾驶员心率或脑电波变化而发出警报的防瞌睡产品，这类产品有一个可以测试出司机的心跳频率或脑电波变化的感应器，测定司机是否处于疲劳状态，当司机萌发睡意时，音响系统会自动播送节奏明快的进行曲。但是，由于心律不齐患者大量存在，影响人的心律变化的因素也有很多，由此可能发生的误报会给司机的驾驶带来困扰，对脑波的检测需要特殊的仪器和电极线，显然不适合作为移动检测防治打瞌睡的有效方法，另外，该类产品最大的缺陷在于装置实现成本较高，不易商品化和大众普及化。 

第三类：通过安装汽车对话装置的防瞌睡产品，这类产品由计算机软件和电子设备组成，在车辆行驶过程中会不断提出诸如“最近和母亲打过电话吗”之类的问题，而一旦发现回答问题的速度出现异常或者文不对题，就会不停地闪烁仪表板上的指示灯报警，但是，这种防瞌睡装置极易分散驾驶者的注意力，从而引发交通事故。 

第四类：通过扫描汽车驾驶员眼部状态变化而发出警报的防瞌睡产品，这类产品利用两颗小型红外线镜头监测装置监测驾驶员的双眼，当驾驶员的视线离开所谓的“主要专注视线区域”时系统便开始计时，一旦驾驶人视线没在两秒内恢复正确位置，便发出警告音提醒驾驶员。但是，这类产品的“主要专注 视线区域”难以确定，精确度也不是很高。 

可见，现有的防止汽车驾驶员瞌睡的装置普遍存在以下问题：精确度不高；使用效率较低；实时性不强；容易误判，因此需要设计一种精确度和使用效率较高，实时性较强，防止误判的防瞌睡装置。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在精确度不高、使用效率较低、实时性不强和容易误判的问题，提供了一种防止汽车驾驶员瞌睡的装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置包括有车速传感器、摄像头、微处理器、整车控制器和报警器。 

车速传感器的输出端与微处理器采用信号线连接，摄像头的输出端与微处理器采用信号线连接，报警器的输入端与微处理器采用信号线连接，整车控制器的输出端与微处理器采用信号线连接。 

技术方案中所述的车速传感器的输出端与微处理器采用信号线连接是指：车速传感器的红线接电源，黑线接地，黄线连接微处理器上的PT0引脚。 

技术方案中所述的摄像头的输出端与微处理器采用信号线连接是指：摄像头上的SDA接线端与微处理器上的PB0接口采用信号线连接，摄像头上的SCL接线端与微处理器上的PB1接口采用信号线连接。 

技术方案中所述的报警器的输入端与微处理器采用信号线连接是指：报警器的正极与微处理器上的PE7引脚采用信号线连接，负极接地。 

技术方案中所述的整车控制器的输出端与微处理器采用信号线连接是指：整车控制器的输出端与微处理器的CAN1引脚采用信号线连接。 

技术方案中所述的车速传感器选用型号为VB-Z9400的霍尔转速传感器；摄像头选用型号为OV7620的数字式摄像头，内部是一个彩色CMOS型图像采集集成芯片，型号为OV7620的数字式摄像头分辨率能达到640×480，传输速率可以达到30帧，型号为OV7620的数字式摄像头固定在仪表板上。 

技术方案中所述的报警器选用型号为KMB-P80 A2的电磁式蜂鸣器。 

与现有技术相比本实用新型的有益效果是： 

1.本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置通过判断眼睛持续闭合时间、规定时间内眨眼次数和嘴巴高宽比来确定驾驶员是否处于瞌睡状态，精确度较高，能有效的防止误判； 

2.本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置通过设置车速阈值来决定防瞌睡装置的开闭，避免了不必要的浪费，提高了使用效率； 

3.本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置通过微处理器中有效的算 法来提高系统的实时性； 

4.本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置在累计报警次数超过8次而驾驶员没有反应时，能控制汽车减速行驶甚至停车。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明： 

图1是本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置的结构示意图。 

图2是本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置的工作流程图。 

图中：1.微处理器，2.车速采集模块，3.车速传感器，4.摄像头控制模块，5.摄像头，6.视频采集模块，7.数字信号处理模块，8.车速控制模块，9.整车控制器，10.定时计数模块，11.报警器，12.报警器控制模块，13.图像分析模块。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述： 

如图1所示，本实用新型所述一种防止汽车驾驶员瞌睡的装置，包括车速传感器3、摄像头5、微处理器1、整车控制器9和报警器11。 

所述车速传感器3选用型号为VB-Z9400的霍尔转速传感器，固定方法一般用厂家配备的双头螺钉一头固定在传感器底座中心孔，另一端固定在驱动桥上，它实时输出脉冲到微处理器1上，经计算得到车速，型号为VB-Z9400的霍尔转速传感器的红线(POWER)接到经过稳压后的电源上，黑线(COM)接地，黄线(OUT)连接微处理器1上的PT0引脚,用于脉冲输出。 

所述摄像头5选用型号为OV7620的数字式摄像头，内部是一个彩色CMOS型图像采集集成芯片，该摄像头分辨率能达到640×480，传输速率可以达到30帧，固定在仪表板上，摄像头5上的SDA接线端与微处理器1的PB0接口连接，摄像头5上的SCL接线端与微处理器1的PB1接口相连，其开闭由微处理器1的摄像头控制模块4控制，当车速超过60km/h时，摄像头5开始工作。 

所述微处理器1被封装成一个小盒子固定在摄像头5旁边，微处理器1通过PT0、CAN1引脚与车速传感器3和整车控制器9相连进行通信，微处理器1通过PB0、PB1引脚与摄像头5进行通信,通过引脚PE7与报警器11正极进行连接，其主芯片选用飞思卡尔的型号为MC9S12DG128的16位主芯片，它具有128K的字节的Flash EEPROM存储器，8K字节的RAM，2K字节的EEPROM，两个异步串行通信接口(SCI)，两个串行外围接口(SPI)，两个8通道模拟数字转换器(ADC)，1个8通道脉宽调制模块，两个兼容CAN2.0A/B协议的控制器，1个Byteflight模块和内部集成电路总线。 

所述微处理器1除了最小系统、CAN收发器等基本电路外，还包括车速采集模块2、摄像头控制模块4、视频采集模块6、数字信号处理模块7、图像分析 模块13、报警器控制模块12、定时计数模块10和车速控制模块8。车速采集模块2实时采集型号为VB-Z9400的霍尔转速传感器黄线输出的脉冲，并计算车速；摄像头控制模块4通过微处理器1中的PB接口根据车速控制摄像头5的开闭；视频采集模块6通过将摄像头5拍摄的视频采集到微处理器1上；数字信号处理模块7通过“Haar特征值+AdaBoost”算法对视频流进行动态分析，确定头部位置；图像分析模块13通过无迹卡尔曼滤波算法跟踪眼睛和嘴巴位置，实时判断眼睛和嘴巴状态；报警器控制模块12通过微处理器PE7引脚与报警器11正极相连，控制其开闭；计数定时模块10计算眼睛持续时间和累计报警次数；车速控制模块8通过CAN1引脚与整车控制器9进行通信，根据报警次数控制汽车减速行驶。 

整车控制器9为普通轿车上自带的装置，即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，整车控制器通过采集司机驾驶信号和车辆状态，通过CAN总线对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。 

所述报警器11选用韩国凯昆的型号为KMB-P80 A2的电磁式蜂鸣器，将其正极与微处理器1的PE7引脚相连接，负极接地，它由报警器控制模块11通过改变脉宽调制PWM的占空比来控制发出声音的强弱，当检测到驾驶员眼睛持续2秒处于闭合状态且20秒内眨眼次数超过8次且嘴巴高宽比≥1时高强度报警，当出现上述现象任意两项时中强度报警，当出现任意一项时低强度报警，当累计报警次数超过8次而驾驶员没有反应时，车速控制模块8控制汽车减速行驶。 

本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置的工作原理： 

参阅图2，本实用新型所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置通过车速传感器3采集当前车速，若车速≥60km/h，微处理器1上的摄像头控制模块4控制摄像头5开启，视频采集模块6实时采集摄像头5拍摄的视频，数字信号处理模块7通过“Haar特征值+AdaBoost”算法对视频流进行动态分析，从而确定头部位置，图像分析模块13通过无迹卡尔曼滤波算法跟踪眼睛和嘴巴位置，判断它们的状态，若眼睛持续闭合时间≥2s且眼睛20s内眨眼次数≥8且嘴巴高宽比≥1时，报警器11高强度报警，当出现上述现象任意两项时，报警器11中强度报警，当出现上述现象任意一项时，报警器11低强度报警，当累计报警次数超过8次而驾驶员没有反应时，车速控制模块8控制汽车减速行驶。　 

Claims (7)

1.一种防止汽车驾驶员瞌睡的装置,其特征在于，所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置包括有车速传感器(3)、摄像头(5)、微处理器(1)、整车控制器(9)和报警器(11)； 

车速传感器(3)的输出端与微处理器(1)采用信号线连接，摄像头(5)的输出端与微处理器(1)采用信号线连接，报警器(11)的输入端与微处理器(1)采用信号线连接，整车控制器(9)的输出端与微处理器(1)采用信号线连接。 

2.按照权利要求1所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置，其特征在于，所述的车速传感器(3)的输出端与微处理器(1)采用信号线连接是指： 

车速传感器(3)的红线接电源，黑线接地，黄线连接微处理器(1)上的PT0引脚。 

3.按照权利要求1所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置，其特征在于，所述的摄像头(5)的输出端与微处理器(1)采用信号线连接是指： 

摄像头(5)上的SDA接线端与微处理器(1)上的PB0接口采用信号线连接，摄像头(5)上的SCL接线端与微处理器(1)上的PB1接口采用信号线连接。 

4.按照权利要求1所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置，其特征在于，所述的报警器(11)的输入端与微处理器(1)采用信号线连接是指： 

报警器(11)的正极与微处理器(1)上的PE7引脚采用信号线连接，负极接地。 

5.按照权利要求1所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置，其特征在于，所述的整车控制器(9)的输出端与微处理器(1)采用信号线连接是指： 

整车控制器(9)的输出端与微处理器(1)的CAN1引脚采用信号线连接。 

6.按照权利要求1所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置，其特征在于，所述的车速传感器(3)选用型号为VB-Z9400的霍尔转速传感器；摄像头(5)选用型号为OV7620的数字式摄像头，内部是一个彩色CMOS型图像采集集成芯片，型号为OV7620的数字式摄像头分辨率能达到640×480，传输速率可以达到30帧，型号为OV7620的数字式摄像头固定在仪表板上。 

7.按照权利要求1所述的防止汽车驾驶员瞌睡的装置，其特征在于，所述的报警器(11)选用型号为KMB-P80 A2的电磁式蜂鸣器。