[发明专利]基于心电与握力信号的疲劳驾驶监测/预警的方向盘

说明书

本发明提供了基于心电与握力信号的疲劳驾驶监测/预警的方向盘，包括：方向盘套、心电检测模块、握力检测模块、CPU微处理器、显示面板以及预警模块；所述心电检测模块检测驾驶员的心电信号；所述握力检测模块检测驾驶员对方向盘的握力信号；所述CPU微处理器提取出心电信号和握力信号的特征，并运算得到疲劳驾驶综合指数；所述显示面板实时显示驾驶员的疲劳驾驶指数；当预警模块接收到疲劳倾向指令时，发出语音提示，当预警模块接收到疲劳驾驶指令时，发出语音提示和微机械刺激。本发明能通过显示面板实时监测驾驶员的疲劳驾驶状态，在驾驶员具有疲劳倾向时即会产生提示，在驾驶员疲劳驾驶时能发出微刺激，可以有效降低疲劳驾驶的发生率。

技术领域

本发明涉及机动车安全行驶技术领域，特别是涉及一种疲劳驾驶监测/预警的方向盘。

背景技术

随着交通运输和国民经济的发展，我国的机动车拥有量逐年激增，与此同时，每年因交通事故导致的人员伤亡和国民财产损失也明显增加，万车死亡率已超过2.0，而在这些伤亡事故中，约有30％是由驾驶员疲劳驾驶导致的。因此，对驾驶员疲劳驾驶进行监测及预防，对保障道路交通安全、维护国民财产具有重大意义。

目前，疲劳驾驶的检测方法可分为主观检测和客观检测两类，而客观检测的科学性与可靠性要远高于主动检测，也是使用得最广泛的一类检测方法。在客观检测中，常用的检测方法有以下几种：(1)生理参数检测，如脑电信号、心电信号、肌电信号、脉搏、呼吸、血氧浓度等。这类检测方法，具有检测准确率高、数据处理量小的优点，但头部佩戴配套的电极系统或检测装置可能对驾驶员造成一定的干扰，大众接受程度有待提高。(2)面部特征检测，如眼部行为检测、头部动作检测等。这种检测方法与驾驶员之间无任何接触，不影响驾驶，但容易受到光线、遮挡等因素的影响。(3)车辆行驶数据检测，通过检测方向盘、油门踏板、刹车踏板等部位的数据，实现疲劳驾驶的及时监测。这种方法对驾驶员没有任何侵扰影响，但个体差异明显，普适性较差，在路况复杂的道路上很容易发生误判，检测结果的可靠性偏低。

随着生物电检测与分析技术的发展，生物电在疲劳驾驶检测中得到越来越广泛的应用，但其市场化对检测系统的轻便化提出了很高的要求，因此，开发出一种低干扰、形式简单的生物电疲劳驾驶检测系统，具有十分明显的应用意义；另外，各类非接触式的疲劳驾驶检测系统，对疲劳驾驶的防治作用还不强，因此，开发出一种带有刺激警示功能的疲劳驾驶监测系统，对降低疲劳驾驶的发生率具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于针对在一般的生物电疲劳驾驶监测系统中，检测装置干扰正常驾驶过程以及缺少有效的疲劳驾驶防治措施，提供了一种低驾驶干扰且带疲劳驾驶防治的方向盘。

为实现上述目的，本发采用如下的技术方案：

基于心电与握力信号的疲劳驾驶监测/预警的方向盘，包括：方向盘套、心电检测模块、握力检测模块、CPU微处理器、显示面板以及预警模块；

所述心电检测模块检测驾驶员的心电信号；所述握力检测模块检测驾驶员对方向盘的握力信号；所述CPU微处理器提取出心电信号和握力信号的特征，并运算得到疲劳驾驶综合指数；所述显示面板实时显示驾驶员的疲劳驾驶指数；

所述CPU微处理器提取出心电信号和握力信号的特征，并运算得到疲劳驾驶综合指数的具体步骤为：

步骤1：通过压力分布来表征计算左手的握力信号Fc；

步骤2：提取并计算一段瞬时T内握力信号的特征值，包括但不限于平均值和最大值max{F_c}；

步骤3：通过握力信号的特征值计算握力信号的疲劳特征值A_F；

步骤4：计算基于握力信号的疲劳驾驶指数Q_F；

步骤5：提取每一心电周期的R峰值，即最大值max{ECG}；