汽車駕駛員駕駛疲勞監測及技術發展分析

于琦

中國人民解放軍陸軍軍事交通學院 天津市 300161

隨著當前我國機動車數量的日益增加，交通事故已經成為了當前社會中比較嚴重的問題。依照相關的統計顯示，因為公路交通事故形成的死亡人數，已經排在非正常死亡人數的第一位；據相關數據顯示，因為駕駛人人為因素造成的交通事故的傷亡率最高，其中大約有四分之一的交通事故原因，是因為駕駛人員的疲勞駕駛所造成的，同時因疲勞駕駛造成的人員傷亡比例，要比其他事故造成上網比例高出近2.5倍。對行車過程當中，駕駛人員出現疲勞駕駛方面的問題，我們可以從外界環境因素和駕駛員本身因素這兩個方面來進行分析，充分了解疲勞駕駛的主要形成過程以及其產生的機理。通過疲勞相關的理論作為基礎，概括了當前疲勞駕駛監測技術的主要發展方向，并且針對性的提出了監測疲勞駕駛的技術方法，通過在汽車遮陽板上安裝攝像頭的方法，通過圖像收集技術進行有效的處理。

1 國內外在汽車疲勞駕駛監測技術方面的發展分析

當前，我國在駕駛人員的疲勞監測和預警系統研究的方向上，主要是集中在一些相對比較獨立的功能性模塊的開發與技術，比

如機車駕駛人員精神分散狀態的監測以及預警系統研究、車道偏離預警系統的研究以及前方車輛偵探和碰撞預警系統的研究等。其中美國和日本等相關的研究機構，主要是針對駕駛人員的精神狀態實施監測，并且通過機器視覺方面技術的研究，對駕駛人員的頭部和每個視覺感官的準確識別，發現駕駛人員是否處于一種疲勞駕駛的狀態。荷蘭和澳大利亞等國家重點研究的是汽車偏離車道預警系統，通過對汽車具體的行使狀態的跟蹤與判斷，來對駕駛人員的駕駛狀態實施監測。我國在該方面技術的研究主要集中在吉林大學、東南大學等高等院校，主要是對及其視覺方面的多篇中信息加以融合，對汽車行使安全綜合性系統實施有效的研究[1]。

2 基于車輛行駛狀態下的防疲勞駕駛監測和預警技術分析

車道偏離預警系統屬于一種通過報警的形式，輔助駕駛人員降低因為車道偏離而造成嚴重交通事故的系統，目前對這項技術研究的比較成功的是美國Auto Vue 系統。該系統的工作原理主要是通過芯片處理、控制器以及傳感器等相關功能共同構成，安裝在擋風玻璃或者是車體后視鏡之間，通過實時監測車體和車道標識線之間的距離，和系統所設定的報警距離實時有準確的比較，以此判斷是否需要預警。當監測系統發現需要預警的時候，則通過發出警示聲音來提醒駕駛人員及時修正車輛。

該系統主要是運用車道線偏離等車輛行駛方面的信息，來判斷駕駛人員是否處于疲勞狀態，這種方法主要是以現有的系統裝置作為基礎，不需要添加更多的硬件設施，并且不會對駕駛人員的正常駕駛造成任何的干擾，因此，該系統具備較高的實用性價值。這項技術在具體的運用過程當中，因為是通過攝像頭來對車道標識線加以識別，因此，非常容易受到光照條件的具體變化影響，因此開發出一種可以充分的適合不同光照條件的車道表示線路，因此，開發出一種可以充分適應各種不同光照條件的車道偏離預警系統是當前我國這方面工作研究的重點性內容[2]。

測量的實時性，實時性的測量方法主要是監測駕駛人員的疲勞參數監測，通過系統的有效分析做出最快速的判斷，這項技術的研究是其中關鍵性技術問題之一，我們可以采用的是對優化車載系統的方式，有效提升系統對搜集到圖像的處理速度和處理的準確性，同時也可以考慮到多方面方式方法的有效結合，取長補短和避重就輕。通過初步的判斷、初步警告，依照駕駛人員的具體反映狀態，判斷駕駛人員的具體疲勞程度，實施進一步有效的和汽車構造加以結合的被動型措施，達到一種實施性監測和及時性報警的功能，并且在保證駕駛人員處于疲勞的狀態下，實現汽車可以進行主動的控制[3]。

非強迫性，監測的裝備和駕駛人員沒有任何的直接身體接觸，這樣才可以有效的避免影響駕駛人員的具體操作以及所帶來的駕駛影響，這也是設計所需要考慮到的因素之一。系統對駕駛人員不能產生傷害性的輻射，這是基本的設計前提，監測裝飾沒有活動性部件或者是一些特殊性的發光或者是發熱部件，通過這種方式來防止駕駛人員具體操作的舒適程度以及對人身安全形成的威脅。必須要在駕駛人員做出比較重大性的駕駛失誤之前，監測到駕駛人員已經處于疲勞駕駛的狀態，避免后續產生滯后或者是誤判的狀況。要充分的符合全天候工作性質，需要保證在有光或者是無光狀態下都可以進行實時性的監測。要符合設計的經濟性，這也是該項技術能否得到廣泛推廣的一種關鍵點所在，不能成本過高為購買車輛的人員帶來更大的經濟壓力[4]。

3 基于駕駛人員生理特征反應的疲勞監測

對駕駛人員的疲勞程度的監測和預警技術分析，其中監測系統的實時性與較高的靈敏程度成為了各個研究機構廣泛重視的內容。相關的研究人員依照駕駛人員處于疲勞過程以及操作上的特征表現，進行了多方面的研究和分析，將和駕駛人員的狀態監測重點分為幾種方式，即基于駕駛人員的生理反應、生理信號以及行為操作等幾種方式。

3.1 基于駕駛人員的生理信號的監測

通過相關研究發現，駕駛人員在處于一種疲勞駕駛的狀態時，駕駛人員的生理指標會偏離正常狀態下的標準，可以通過監測駕駛人員的生理性指標，來準確的判斷駕駛人員是否處于一種疲勞駕駛的狀態。當前對駕駛人員的生理指標的監測方式主要包含了腦電圖EEG和心電圖EOG等。

其中，EEG可以直接展現出駕駛人員大腦的活動狀態，被稱之為監測疲勞狀態的“金標準”，在被測駕駛人員處于疲勞狀態下的時候，其中α節律β節律會不斷降低，并且還會出現θ節律δ節律。在疲勞狀態消失的時候，α節律和β節律會不斷增強。因此，θ節律δ節律出現增強的時候，則說明了被監測的駕駛人員正處于一種疲勞駕駛的裝填。但是EEG信號特性也會存在一定的個性差異，比如在年齡和性別的差異，其最終測得的數據也會具有一定的差異性[5]。

基于駕駛人員這種類型的生理信號的監測方式，對被判斷被監測人員的疲勞狀態的科學程度比較高，但是這些方面的生理信號需要運用接觸式測量的方式，比如EEG的測量需要在駕駛 人員的腦部及對應的區域安全電極，在實際的運用過程中對駕駛人員的監測也存在一定的局限性，因此，這項技術還沒有被正式的投入到實際的監測當中。

3.2 基于駕駛人員的生理反應特性的監測

當前，監測駕駛人員的生理反應特征是運用比較普遍的方式之一，這種方式主要是通過提取駕駛人員的生理反應特性來實施判斷，和駕駛人員的疲勞表現相關部位特征主要包含了：頭部特征、眼部特征、嘴部特征以及開車動作特征等方面。其中對駕駛人員的眼部特征的監控是最常見的，這種監測技術主要是收集駕駛人員的眼睛閉合的時間段以及眼睛的閉合頻率等，也就是通過對圖像處理與識別技術的運用，基于紅外光桿CCD電子耦合構件攝像機，來獲得駕駛人員眼睛與臉部的圖像形態，依照紅外光感對駕駛人員眼瞼部位實施有效的判斷，相比于車輛行使狀態來實施有效的判斷，使得這種監測方式的結果更加的科學和準確[6]。

4 結語

通過對汽車駕駛員駕駛疲勞監測及技術發展的分析，從中我們可以得出對駕駛人員處于疲勞駕駛狀態下的有效監測方式、對監測設備和監測設備的研究，對預防因為疲勞駕駛造成的重大交通事故有著非常重大的意義，同時這項技術也有著比較良好的發展前景，由此可以看出，在未來比較長的一段時間范圍內，防疲勞駕駛監測技術，將會成為汽車技術發展的一個重要的方向。綜合以上所提出的重點與研究的難點問題，預計將更多的技術進行有效的結合，這對汽車技術在日后的發展方向有著重要的意義。