基于車載健康檢測的抬頭顯示系統(tǒng)

孟廣威，屈浩然，曲志鵬

(上汽大眾汽車有限公司，上海 201805)

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車逐漸成為很多人的日常出行工具。與此同時(shí)，人們對汽車的功能提出更高的要求，尤其是對汽車在健康檢測方面的需求已經(jīng)逐步顯現(xiàn)。若能將健康檢測和汽車結(jié)合起來，駕駛員便能在駕駛時(shí)對自身的健康狀況有一定了解，并得到一系列關(guān)于如何保障安全駕駛相關(guān)問題的建議，如在當(dāng)時(shí)健康狀態(tài)下，是否適合繼續(xù)駕駛行車；當(dāng)前車速是否符合安全駕駛要求，目前安全駕駛狀態(tài)下的持續(xù)時(shí)間；危急情況下的處置措施等。如此，在多方面的結(jié)合下，駕駛安全性將會(huì)大大增加，駕駛員的健康水平也能得到保障。

隨著社會(huì)發(fā)展進(jìn)入智能網(wǎng)聯(lián)時(shí)代，作為出行選擇最多的智能交通工具，汽車將占據(jù)更多的人類日常活動(dòng)的時(shí)間比重，其性能同樣要滿足人們多方面的需求。為此本文作者提出基于車載健康檢測的抬頭顯示系統(tǒng)，結(jié)合了智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)和健康檢測技術(shù)，集語音播報(bào)、抬頭顯示、智能分析以及健康建議指導(dǎo)于一體。此系統(tǒng)不僅能夠?qū)④囕d健康檢測系統(tǒng)分析總結(jié)的各類信息顯示在抬頭顯示屏上，給予汽車使用者更直觀的提示，而且能根據(jù)車內(nèi)檢測信息發(fā)出及時(shí)有效的駕駛建議，提升乘客對潛在危險(xiǎn)駕駛因素的有效識(shí)別率并督促駕駛者根據(jù)實(shí)時(shí)駕駛環(huán)境改變駕駛策略，因而此車載健康檢測系統(tǒng)具有很高的實(shí)用性和很強(qiáng)的優(yōu)越性，能夠保證駕駛者的健康安全水平，并提高駕駛安全性。

1 系統(tǒng)介紹

圖1所示為車載健康檢測抬頭顯示系統(tǒng)圖，此系統(tǒng)主要分為4個(gè)部分：信號(hào)采集器模塊、健康系統(tǒng)控制器模塊、車載終端模塊、顯示模塊。各模塊工作內(nèi)容如下：

(1)信號(hào)采集模塊進(jìn)行包括車速、車內(nèi)溫度、乘客體溫、乘客心率和車內(nèi)氣體等信號(hào)的采集。

(2)健康系統(tǒng)控制器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

(3)車載終端模塊可將分析結(jié)果輸出到車載抬頭顯示屏、手機(jī)接收端和醫(yī)院終端；如有異常結(jié)果，車載終端將在核實(shí)后啟動(dòng)警報(bào)系統(tǒng)，并自動(dòng)啟用車內(nèi)預(yù)先設(shè)置的醫(yī)療箱，內(nèi)含相應(yīng)藥物和醫(yī)療器械，可供急救使用。

(4)顯示模塊主要包括車內(nèi)顯示、手機(jī)終端和醫(yī)院端顯示。手機(jī)終端指將駕駛者目前的身體狀況和駕駛狀況發(fā)送給駕駛者緊急聯(lián)絡(luò)人的手機(jī)，方便親人朋友對駕駛者進(jìn)行監(jiān)督提醒；醫(yī)院端顯示針對駕駛員可能遇到的緊急突發(fā)情況，將檢測結(jié)果發(fā)送到距離最近的醫(yī)院終端，方便醫(yī)生對患者進(jìn)行初步診斷并準(zhǔn)備相應(yīng)的救治措施，醫(yī)院終端顯示只會(huì)在緊急狀況下自動(dòng)啟動(dòng)或駕駛員選擇人工啟動(dòng)。

圖1 車載健康檢測抬頭顯示系統(tǒng)

2 各信號(hào)采集分析方案

2.1 車速信號(hào)采集分析

車速信號(hào)的采集是為了根據(jù)駕駛員的駕駛時(shí)間和駕駛車速分析駕駛員是否存在疲勞駕駛。若疲勞駕駛，如圖2所示，對應(yīng)抬頭顯示界面上相關(guān)顯示燈會(huì)變?yōu)榧t色，并語音提示疲勞駕駛狀態(tài)下的駕駛危險(xiǎn)系數(shù)的增長量，給予駕駛員警示，同時(shí)將此信息同步給緊急聯(lián)系人手機(jī)終端，進(jìn)一步警示駕駛員。如駕駛員持續(xù)高速駕車達(dá)到一定時(shí)長，抬頭顯示系統(tǒng)將在抬頭顯示屏顯示的同時(shí)激活警報(bào)系統(tǒng)，提醒駕駛員以當(dāng)前車速駕駛即將進(jìn)入疲勞駕駛狀態(tài)，建議降低車速并到距離最近的休息站去休息等。

圖2 車載健康檢測抬頭顯示界面

2.2 車內(nèi)溫度信號(hào)采集分析

車內(nèi)溫度信息檢測主要目的是始終保持車內(nèi)最適宜的溫度，保證駕駛員在此溫度下的駕駛狀態(tài)。尤其在冬夏季節(jié)開車時(shí)，車內(nèi)暖氣與冷氣的過量開啟會(huì)影響駕駛員的身體狀況：冬季過大的暖氣易使駕駛員困乏，從而進(jìn)入到疲勞駕駛；而夏季過大的冷氣會(huì)使駕駛員感冒或不適，因而影響駕駛安全。如圖2所示，如果車內(nèi)溫度過高，抬頭顯示警示燈變成紅色，語音提示當(dāng)前溫度過高，以當(dāng)前車內(nèi)溫度和車速行駛，30 min后進(jìn)入疲勞駕駛，建議降低當(dāng)前車內(nèi)溫度。如果車內(nèi)溫度過低，抬頭顯示警示燈也會(huì)變成紅色，語音提示當(dāng)前溫度過低，以當(dāng)前車內(nèi)溫度行駛，容易感冒造成不適，影響駕駛安全，建議提高車內(nèi)溫度。

2.3 體溫和心率信號(hào)采集分析

體溫和心率信號(hào)采集的目的主要是檢測駕駛員本身的健康狀況。如圖2所示，如這兩項(xiàng)指標(biāo)異常，超出安全范圍，抬頭顯示系統(tǒng)就會(huì)改變相應(yīng)顯示燈的顏色，對駕駛員進(jìn)行警示提醒，并提供相應(yīng)的建議和治療措施。如心跳過快，建議停車休息或減速至最低道路限制車速，并行駛至距離最近的休息站休息，或聯(lián)系最近的醫(yī)院醫(yī)生進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)救治，或啟動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)提供相應(yīng)的藥物；如體溫和心率信號(hào)正常，則警示燈保持綠色，說明適宜駕駛。

2.4 車內(nèi)氣體信號(hào)采集分析

車內(nèi)氣體信號(hào)采集主要目的是分析車內(nèi)氣體成分，提醒駕駛員適時(shí)進(jìn)行通風(fēng)，保證車內(nèi)空氣質(zhì)量，使其能在最佳的環(huán)境中進(jìn)行駕駛，從而有效降低事故發(fā)生率。對應(yīng)指示燈的顏色如圖2所示，可給予駕駛員提醒。

3 車載健康檢測抬頭顯示系統(tǒng)布置方案

駕駛員駕駛汽車時(shí)，其有效視野范圍有限，靜視野為向上約35°、向下約60°的范圍，最有效的視野為上下各約15°的范圍。為了不占用駕駛員的視野資源，文中的健康檢測抬頭顯示系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)并非實(shí)時(shí)顯示，只有在駕駛員的身體健康檢測結(jié)果超出設(shè)置的正常范圍或是間隔設(shè)定的時(shí)間才會(huì)顯示檢測結(jié)果。因此，系統(tǒng)采用集成于前擋風(fēng)的抬頭顯示屏，且布置在緊鄰駕駛員最佳視野的右上角，這樣無需占用大量視野資源駕駛員便可觀察到。此外，該系統(tǒng)中的語音警報(bào)系統(tǒng)在駕駛員的身體異常時(shí)將播報(bào)異常指標(biāo)，并將播報(bào)系統(tǒng)根據(jù)健康指標(biāo)推算出的駕駛員當(dāng)前是否適合繼續(xù)駕車、駕駛狀態(tài)的保持時(shí)間、如何處理當(dāng)前狀況等建議。語言警報(bào)系統(tǒng)集成在后視鏡前方，不占用額外車內(nèi)空間，并能夠更好地提示駕駛員。抬頭顯示成像儀集成在車內(nèi)的后視鏡上，更利于將形成的影像投射到顯示屏上。其布置圖如圖3、圖4所示。

圖3 抬頭顯示布置方案

圖4 車載健康檢測抬頭顯示系統(tǒng)顯示效果

其中車內(nèi)顯示控制器為車載信號(hào)收集的載體，并且具有數(shù)據(jù)離線處理能力，可向手機(jī)應(yīng)用后臺(tái)傳輸數(shù)據(jù)。

4 車載健康檢測抬頭顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采集到所需信號(hào)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并最終在抬頭系統(tǒng)進(jìn)行顯示。具體的流程如圖5所示。

圖5 抬頭顯示系統(tǒng)工作流程

步驟一，將檢測器檢測到的車速、車內(nèi)溫度、體溫、心率等各項(xiàng)數(shù)據(jù)通過信號(hào)處理傳入健康系統(tǒng)控制器中。

步驟二，健康控制器中裝有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)含各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)閾值，用于每次采集信號(hào)的對比分析。各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析完成后，若檢測分析結(jié)果在正常范圍，控制器將各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果傳輸?shù)杰囕d終端；若檢測分析結(jié)果異常，車載控制器將異常指標(biāo)可能帶來的后果以及如何使異常指標(biāo)恢復(fù)正常的建議同步到車載終端。

步驟三，車載終端根據(jù)健康系統(tǒng)控制器對比分析后的傳輸結(jié)果進(jìn)行下一步的工作。假如存在檢測指標(biāo)異常，車載終端激活警報(bào)系統(tǒng)、醫(yī)院終端(若存在)、治療系統(tǒng)(若存在)、手機(jī)終端、抬頭顯示端。警報(bào)系統(tǒng)將異常指標(biāo)以及健康系統(tǒng)控制器的預(yù)測和建議以語音的形式進(jìn)行播報(bào)；醫(yī)院終端在接收到車載終端發(fā)送的乘客異常指標(biāo)后，可根據(jù)異常指標(biāo)初步判斷駕駛員身體狀況，進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)救治，緊急情況下將根據(jù)駕駛員的定位前往救援；治療系統(tǒng)是指集成在車體上的緊急治療箱，根據(jù)駕駛員身體狀況從中彈出相應(yīng)的藥物供駕駛員使用；手機(jī)終端除本人手機(jī)外，還可通過車聯(lián)網(wǎng)將身體健康檢測情況共享給指定的聯(lián)絡(luò)人，使其了解駕駛員身體狀況并起到監(jiān)督的作用，在緊急情況下亦可進(jìn)行相應(yīng)的救治措施；抬頭顯示端將顯示檢測結(jié)果，讓駕駛員對自身的健康狀況有直觀的了解。完成后重新開展步驟一，進(jìn)行下一輪的循環(huán)。如各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)正常且未到達(dá)設(shè)定顯示時(shí)間，則重復(fù)此循環(huán)：若到達(dá)設(shè)定顯示時(shí)間則在抬頭顯示端顯示后重復(fù)此循環(huán)。

5 結(jié)論

本文作者闡述了一種結(jié)合車載健康檢測的抬頭顯示系統(tǒng)，集語音播報(bào)、抬頭顯示、智能分析、智能指導(dǎo)于一體。不僅能夠在占用盡量少的視野資源的情況下顯示相關(guān)健康安全信息，讓駕駛員有直觀了解；而且可以對采集的信息進(jìn)行智能分析，給予有效的駕駛建議，同時(shí)借助手機(jī)讓緊急聯(lián)絡(luò)人了解駕駛員的健康狀況，起到監(jiān)督與幫助的作用，可提高駕駛安全性；醫(yī)院終端能夠在緊急情況下對駕駛員情況有大致了解，并制定有效的救助方式，提高危急情況下救助的時(shí)效性。此方案能夠顯著提高車載健康檢測系統(tǒng)在使用過程中的實(shí)用性和優(yōu)越性，有力保證駕駛者的健康安全水平。