防疲勞駕駛系統的設計

傅天宇，馮國紅，張猛猛，胡定林

(東北林業大學 工程技術學院，哈爾濱 150040)

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸成為人們出行必不可少的交通工具，但是與此同時交通事故的發生頻率也在不斷上升。交通運輸安全問題已經成為嚴重的社會安全問題。據文獻介紹[1-2]，全世界每年因為交通事故而導致的死亡人數達60萬，世界衛生組織2009年的研究分析表明，37.91%的交通事故是由疲勞駕駛引起的。疲勞駕駛已經成為交通事故的重要因素，嚴重威脅著人們的生命和財產安全[3-4]。

為了減少因疲勞駕駛造成的人員傷亡和財產損失，本文將設計出一套具有一定實用價值的集疲勞駕駛計時功能、疲勞駕駛檢測功能、疲勞駕駛警示燈顯示功能、GPS疲勞語音提示功能及GPS定位功能于一體的防疲勞駕駛系統。

1 防疲勞駕駛系統的總體框架

防疲勞駕駛系統包括計時系統、疲勞駕駛檢測系統、語音和警示系統及GPS定位系統四個部分。其中計時系統主要負責測定駕駛員是否進入疲勞駕駛時間，如果是，就啟動疲勞檢測系統；疲勞檢測系統主要負責檢測駕駛員的疲勞程度，并把疲勞程度通過不同燈光顏色反映在車體外部警示燈上，以提醒周圍車主注意安全；語音提示系統主要負責提醒車主保持清醒，安全行車；GPS系統負責定位，尋找最近的停車休息點。其具體流程如圖1所示。

圖1 防疲勞駕駛系統總體框架

2 最優疲勞駕駛檢測方法的選定

目前研究的疲勞駕駛檢測方法主要有[5-8]：頭部位置檢測系統、車道偏離報警系統、轉向盤監測系統、駕駛員警示系統、PERCLOS系統等。哪種檢測方法更適合應用于本系統？為此，本文通過模擬駕駛器(如圖2所示)模擬實際駕駛，對各種檢測方法進行了比較分析。

圖2 模擬駕駛器

模擬結果發現，頭部位置檢測系統會因為駕駛員身高不同以及駕駛員在駕駛時的個人原因(如吸煙、喝水、電話等)而使頭部位置偏離，致使檢測結果不準確；車道偏離報警系統檢測時，由于疲勞時眼睛閉合，此時方向盤一般不會動，這樣就會導致駕駛員雖然已經疲勞，汽車卻并沒有偏離車道，從而使檢測失效；轉向盤監測系統檢測時，由于疲勞駕駛多發生在高速公路或者長途行駛時，這樣的路段多為直線，可能經常保持方向盤4秒不動，這就會造成駕駛員沒有疲勞駕駛，卻一直報警，不能真正發揮作用；駕駛員警示方法要涉及對駕駛員的行為進行記錄，這在無人的情況下實施難度很大，沒有現行的裝備可供使用參考，所以該方法可行性不高；PERCLOS系統通過實時監測眼睛閉合情況，并實時比較前后閉眼情況，來判斷駕駛員是否疲勞，符合身體疲勞特征，受外界干擾小，比較有科學依據，可行性較高。

因此，PERCLOS系統為最優疲勞駕駛檢測方法。

3 車外部警示燈設計方案選定

3.1 警示燈位置的設計

警示燈可以放置在車頂四角、前后窗角、與車前后大燈布置在一起、車窗骨架上，如圖3所示。

圖3 警示燈位置

圖3(a)的車燈放置位置比較醒目，但是影響外觀美觀，而且并排車輛不容易注意；圖3(b)的車燈布置會影響外觀，技術難度較高，不容易實現；圖3(c)的車燈可實踐性強，但是并排車輛不容易發現；圖3(d)車燈布置不影響外觀，能使前后左右車輛及時發現，并且車燈與車體結合，電線內置，比較有可行性和實踐性。

因此，圖3(d)為最佳布置方案。

3.2 警示燈顏色的設計

通過人因工程相關知識可知[9]，綠色代表安全、可通行，黃色代表警示，紅色代表禁止。本文選用這三種顏色作為警示燈的顏色。當檢測到駕駛員為正常行駛時，警示燈顯示為綠色；當檢測到駕

駛員為一般疲勞駕駛時，警示燈顯示為黃色，提醒周圍車輛該車駕駛員已經駕駛疲勞，請保持車距和提高警惕；當檢測到駕駛員為嚴重疲勞駕駛時，警示燈顯示為紅色，告訴周圍車輛應該遠離，不要尾隨或并排行駛。

4 結束語

本文設計的防疲勞駕駛系統，一方面能夠由內防止司機疲勞駕駛，由外提醒周圍車主注意周邊疲勞車輛；另一方面，該系統將疲勞測定方法及GPS定位系統結合起來，能同時獲得駕駛者的疲勞狀態及駕駛者的位置，當檢測到駕駛者處于疲勞狀態時，利用GPS的定位功能能迅速找到安全休息位置。該系統具有一定的實用價值，能夠更有效的預防疲勞駕駛帶來的危害。

【參 考 文 獻】

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