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    防疲勞駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    2014-08-23 02:23:32傅天宇馮國紅張猛猛胡定林
    森林工程 2014年2期
    關(guān)鍵詞:警示燈車燈交通事故

    傅天宇,馮國紅,張猛猛,胡定林

    (東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)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(fā)生頻率也在不斷上升。交通運(yùn)輸安全問題已經(jīng)成為嚴(yán)重的社會安全問題。據(jù)文獻(xiàn)介紹[1-2],全世界每年因?yàn)榻煌ㄊ鹿识鴮?dǎo)致的死亡人數(shù)達(dá)60萬,世界衛(wèi)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(jīng)成為交通事故的重要因素,嚴(yán)重威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全[3-4]。

    為了減少因疲勞駕駛造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,本文將設(shè)計(jì)出一套具有一定實(shí)用價值的集疲勞駕駛計(jì)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(tǒng)。

    1 防疲勞駕駛系統(tǒng)的總體框架

    防疲勞駕駛系統(tǒng)包括計(jì)時系統(tǒng)、疲勞駕駛檢測系統(tǒng)、語音和警示系統(tǒng)及GPS定位系統(tǒng)四個部分。其中計(jì)時系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)測定駕駛員是否進(jìn)入疲勞駕駛時間,如果是,就啟動疲勞檢測系統(tǒng);疲勞檢測系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)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(tǒng)主要負(fù)責(zé)提醒車主保持清醒,安全行車;GPS系統(tǒng)負(fù)責(zé)定位,尋找最近的停車休息點(diǎn)。其具體流程如圖1所示。

    圖1 防疲勞駕駛系統(tǒng)總體框架

    2 最優(yōu)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(tǒng)、車道偏離報警系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向盤監(jiān)測系統(tǒng)、駕駛員警示系統(tǒng)、PERCLOS系統(tǒng)等。哪種檢測方法更適合應(yīng)用于本系統(tǒng)?為此,本文通過模擬駕駛器(如圖2所示)模擬實(shí)際駕駛,對各種檢測方法進(jìn)行了比較分析。

    圖2 模擬駕駛器

    模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),頭部位置檢測系統(tǒng)會因?yàn)轳{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(jié)果不準(zhǔn)確;車道偏離報警系統(tǒng)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(dǎo)致駕駛員雖然已經(jīng)疲勞,汽車卻并沒有偏離車道,從而使檢測失效;轉(zhuǎn)向盤監(jiān)測系統(tǒng)檢測時,由于疲勞駕駛多發(fā)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(jīng)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(fā)揮作用;駕駛員警示方法要涉及對駕駛員的行為進(jìn)行記錄,這在無人的情況下實(shí)施難度很大,沒有現(xiàn)行的裝備可供使用參考,所以該方法可行性不高;PERCLOS系統(tǒng)通過實(shí)時監(jiān)測眼睛閉合情況,并實(shí)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(xué)依據(jù),可行性較高。

    因此,PERCLOS系統(tǒng)為最優(yōu)疲勞駕駛檢測方法。

    3 車外部警示燈設(shè)計(jì)方案選定

    3.1 警示燈位置的設(shè)計(jì)

    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(shù)難度較高,不容易實(shí)現(xiàn);圖3(c)的車燈可實(shí)踐性強(qiáng),但是并排車輛不容易發(fā)現(xiàn);圖3(d)車燈布置不影響外觀,能使前后左右車輛及時發(fā)現(xiàn),并且車燈與車體結(jié)合,電線內(nèi)置,比較有可行性和實(shí)踐性。

    因此,圖3(d)為最佳布置方案。

    3.2 警示燈顏色的設(shè)計(jì)

    通過人因工程相關(guān)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(dāng)檢測到駕駛員為正常行駛時,警示燈顯示為綠色;當(dāng)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(jīng)駕駛疲勞,請保持車距和提高警惕;當(dāng)檢測到駕駛員為嚴(yán)重疲勞駕駛時,警示燈顯示為紅色,告訴周圍車輛應(yīng)該遠(yuǎn)離,不要尾隨或并排行駛。

    4 結(jié)束語

    本文設(shè)計(jì)的防疲勞駕駛系統(tǒng),一方面能夠由內(nèi)防止司機(jī)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(tǒng)將疲勞測定方法及GPS定位系統(tǒng)結(jié)合起來,能同時獲得駕駛者的疲勞狀態(tài)及駕駛者的位置,當(dāng)檢測到駕駛者處于疲勞狀態(tài)時,利用GPS的定位功能能迅速找到安全休息位置。該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價值,能夠更有效的預(yù)防疲勞駕駛帶來的危害。

    【參 考 文 獻(xiàn)】

    [1] 孫顯彬.疲勞駕駛的腦電特性研究[D].北京:北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛工程學(xué)院,2006.

    [2] 周 鵬.疲勞事故隱患消除技術(shù)與方法[J].汽車電器,1998(8):27-30.

    [3] Nobe S A,Wang F Y.An overview of recent developments in automated lateral and longitudinal vehicle controls[A].IEEE International Conference on SMC[C].2001:3447-3452.

    [4] Wang R,Guo K,Shi S,et al.A monitoring method of driver fatigue behavior based on machine vision[A].Proc of IEEE Intelligent Vehicles Symposium[C],2003:110-113.

    [5] 楊 瑞,孫成啟.汽車行駛平順性的模擬與仿真[J].森林工程,2010,26(2):62-67.

    [6] 王 磊,吳曉娟.駕駛疲勞/瞌睡檢測方法的研究進(jìn)展[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志,2007,24(1):245-248.

    [7] 劉志強(qiáng),汪 洋.基于機(jī)器視覺的駕駛疲勞檢測方法[J],中國制造業(yè)信息化,2006,35(3):63-66.

    [8] 袁 翔,孫香梅.疲勞測試方法研究進(jìn)展[J],汽車工程學(xué)報,2012,2(3):157-162.

    [9] 郭 伏,錢省三.人因工程學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

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