汽車駕駛員駕駛疲勞監(jiān)測(cè)及技術(shù)發(fā)展分析

于琦

中國(guó)人民解放軍陸軍軍事交通學(xué)院 天津市 300161

隨著當(dāng)前我國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量的日益增加，交通事故已經(jīng)成為了當(dāng)前社會(huì)中比較嚴(yán)重的問(wèn)題。依照相關(guān)的統(tǒng)計(jì)顯示，因?yàn)楣方煌ㄊ鹿市纬傻乃劳鋈藬?shù)，已經(jīng)排在非正常死亡人數(shù)的第一位；據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，因?yàn)轳{駛?cè)巳藶橐蛩卦斐傻慕煌ㄊ鹿实膫雎首罡撸渲写蠹s有四分之一的交通事故原因，是因?yàn)轳{駛?cè)藛T的疲勞駕駛所造成的，同時(shí)因疲勞駕駛造成的人員傷亡比例，要比其他事故造成上網(wǎng)比例高出近2.5倍。對(duì)行車過(guò)程當(dāng)中，駕駛?cè)藛T出現(xiàn)疲勞駕駛方面的問(wèn)題，我們可以從外界環(huán)境因素和駕駛員本身因素這兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析，充分了解疲勞駕駛的主要形成過(guò)程以及其產(chǎn)生的機(jī)理。通過(guò)疲勞相關(guān)的理論作為基礎(chǔ)，概括了當(dāng)前疲勞駕駛監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要發(fā)展方向，并且針對(duì)性的提出了監(jiān)測(cè)疲勞駕駛的技術(shù)方法，通過(guò)在汽車遮陽(yáng)板上安裝攝像頭的方法，通過(guò)圖像收集技術(shù)進(jìn)行有效的處理。

1 國(guó)內(nèi)外在汽車疲勞駕駛監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的發(fā)展分析

當(dāng)前，我國(guó)在駕駛?cè)藛T的疲勞監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)研究的方向上，主要是集中在一些相對(duì)比較獨(dú)立的功能性模塊的開發(fā)與技術(shù)，比

如機(jī)車駕駛?cè)藛T精神分散狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及預(yù)警系統(tǒng)研究、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的研究以及前方車輛偵探和碰撞預(yù)警系統(tǒng)的研究等。其中美國(guó)和日本等相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)，主要是針對(duì)駕駛?cè)藛T的精神狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)，并且通過(guò)機(jī)器視覺方面技術(shù)的研究，對(duì)駕駛?cè)藛T的頭部和每個(gè)視覺感官的準(zhǔn)確識(shí)別，發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)藛T是否處于一種疲勞駕駛的狀態(tài)。荷蘭和澳大利亞等國(guó)家重點(diǎn)研究的是汽車偏離車道預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)汽車具體的行使?fàn)顟B(tài)的跟蹤與判斷，來(lái)對(duì)駕駛?cè)藛T的駕駛狀態(tài)實(shí)施監(jiān)測(cè)。我國(guó)在該方面技術(shù)的研究主要集中在吉林大學(xué)、東南大學(xué)等高等院校，主要是對(duì)及其視覺方面的多篇中信息加以融合，對(duì)汽車行使安全綜合性系統(tǒng)實(shí)施有效的研究[1]。

2 基于車輛行駛狀態(tài)下的防疲勞駕駛監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)分析

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)屬于一種通過(guò)報(bào)警的形式，輔助駕駛?cè)藛T降低因?yàn)檐嚨榔x而造成嚴(yán)重交通事故的系統(tǒng)，目前對(duì)這項(xiàng)技術(shù)研究的比較成功的是美國(guó)Auto Vue 系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理主要是通過(guò)芯片處理、控制器以及傳感器等相關(guān)功能共同構(gòu)成，安裝在擋風(fēng)玻璃或者是車體后視鏡之間，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車體和車道標(biāo)識(shí)線之間的距離，和系統(tǒng)所設(shè)定的報(bào)警距離實(shí)時(shí)有準(zhǔn)確的比較，以此判斷是否需要預(yù)警。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)需要預(yù)警的時(shí)候，則通過(guò)發(fā)出警示聲音來(lái)提醒駕駛?cè)藛T及時(shí)修正車輛。

該系統(tǒng)主要是運(yùn)用車道線偏離等車輛行駛方面的信息，來(lái)判斷駕駛?cè)藛T是否處于疲勞狀態(tài)，這種方法主要是以現(xiàn)有的系統(tǒng)裝置作為基礎(chǔ)，不需要添加更多的硬件設(shè)施，并且不會(huì)對(duì)駕駛?cè)藛T的正常駕駛造成任何的干擾，因此，該系統(tǒng)具備較高的實(shí)用性價(jià)值。這項(xiàng)技術(shù)在具體的運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)攝像頭來(lái)對(duì)車道標(biāo)識(shí)線加以識(shí)別，因此，非常容易受到光照條件的具體變化影響，因此開發(fā)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(fā)出一種可以充分適應(yīng)各種不同光照條件的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)是當(dāng)前我國(guó)這方面工作研究的重點(diǎn)性內(nèi)容[2]。

測(cè)量的實(shí)時(shí)性，實(shí)時(shí)性的測(cè)量方法主要是監(jiān)測(cè)駕駛?cè)藛T的疲勞參數(shù)監(jiān)測(cè)，通過(guò)系統(tǒng)的有效分析做出最快速的判斷，這項(xiàng)技術(shù)的研究是其中關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題之一，我們可以采用的是對(duì)優(yōu)化車載系統(tǒng)的方式，有效提升系統(tǒng)對(duì)搜集到圖像的處理速度和處理的準(zhǔn)確性，同時(shí)也可以考慮到多方面方式方法的有效結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短和避重就輕。通過(guò)初步的判斷、初步警告，依照駕駛?cè)藛T的具體反映狀態(tài)，判斷駕駛?cè)藛T的具體疲勞程度，實(shí)施進(jìn)一步有效的和汽車構(gòu)造加以結(jié)合的被動(dòng)型措施，達(dá)到一種實(shí)施性監(jiān)測(cè)和及時(shí)性報(bào)警的功能，并且在保證駕駛?cè)藛T處于疲勞的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)汽車可以進(jìn)行主動(dòng)的控制[3]。

非強(qiáng)迫性，監(jiān)測(cè)的裝備和駕駛?cè)藛T沒(méi)有任何的直接身體接觸，這樣才可以有效的避免影響駕駛?cè)藛T的具體操作以及所帶來(lái)的駕駛影響，這也是設(shè)計(jì)所需要考慮到的因素之一。系統(tǒng)對(duì)駕駛?cè)藛T不能產(chǎn)生傷害性的輻射，這是基本的設(shè)計(jì)前提，監(jiān)測(cè)裝飾沒(méi)有活動(dòng)性部件或者是一些特殊性的發(fā)光或者是發(fā)熱部件，通過(guò)這種方式來(lái)防止駕駛?cè)藛T具體操作的舒適程度以及對(duì)人身安全形成的威脅。必須要在駕駛?cè)藛T做出比較重大性的駕駛失誤之前，監(jiān)測(cè)到駕駛?cè)藛T已經(jīng)處于疲勞駕駛的狀態(tài)，避免后續(xù)產(chǎn)生滯后或者是誤判的狀況。要充分的符合全天候工作性質(zhì)，需要保證在有光或者是無(wú)光狀態(tài)下都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)性的監(jiān)測(cè)。要符合設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，這也是該項(xiàng)技術(shù)能否得到廣泛推廣的一種關(guān)鍵點(diǎn)所在，不能成本過(guò)高為購(gòu)買車輛的人員帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)壓力[4]。

3 基于駕駛?cè)藛T生理特征反應(yīng)的疲勞監(jiān)測(cè)

對(duì)駕駛?cè)藛T的疲勞程度的監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)分析，其中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與較高的靈敏程度成為了各個(gè)研究機(jī)構(gòu)廣泛重視的內(nèi)容。相關(guān)的研究人員依照駕駛?cè)藛T處于疲勞過(guò)程以及操作上的特征表現(xiàn)，進(jìn)行了多方面的研究和分析，將和駕駛?cè)藛T的狀態(tài)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)分為幾種方式，即基于駕駛?cè)藛T的生理反應(yīng)、生理信號(hào)以及行為操作等幾種方式。

3.1 基于駕駛?cè)藛T的生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)

通過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，駕駛?cè)藛T在處于一種疲勞駕駛的狀態(tài)時(shí)，駕駛?cè)藛T的生理指標(biāo)會(huì)偏離正常狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)駕駛?cè)藛T的生理性指標(biāo)，來(lái)準(zhǔn)確的判斷駕駛?cè)藛T是否處于一種疲勞駕駛的狀態(tài)。當(dāng)前對(duì)駕駛?cè)藛T的生理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)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(xiàn)出駕駛?cè)藛T大腦的活動(dòng)狀態(tài)，被稱之為監(jiān)測(cè)疲勞狀態(tài)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，在被測(cè)駕駛?cè)藛T處于疲勞狀態(tài)下的時(shí)候，其中α節(jié)律β節(jié)律會(huì)不斷降低，并且還會(huì)出現(xiàn)θ節(jié)律δ節(jié)律。在疲勞狀態(tài)消失的時(shí)候，α節(jié)律和β節(jié)律會(huì)不斷增強(qiáng)。因此，θ節(jié)律δ節(jié)律出現(xiàn)增強(qiáng)的時(shí)候，則說(shuō)明了被監(jiān)測(cè)的駕駛?cè)藛T正處于一種疲勞駕駛的裝填。但是EEG信號(hào)特性也會(huì)存在一定的個(gè)性差異，比如在年齡和性別的差異，其最終測(cè)得的數(shù)據(jù)也會(huì)具有一定的差異性[5]。

基于駕駛?cè)藛T這種類型的生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)方式，對(duì)被判斷被監(jiān)測(cè)人員的疲勞狀態(tài)的科學(xué)程度比較高，但是這些方面的生理信號(hào)需要運(yùn)用接觸式測(cè)量的方式，比如EEG的測(cè)量需要在駕駛 人員的腦部及對(duì)應(yīng)的區(qū)域安全電極，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中對(duì)駕駛?cè)藛T的監(jiān)測(cè)也存在一定的局限性，因此，這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有被正式的投入到實(shí)際的監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

3.2 基于駕駛?cè)藛T的生理反應(yīng)特性的監(jiān)測(cè)

當(dāng)前，監(jiān)測(cè)駕駛?cè)藛T的生理反應(yīng)特征是運(yùn)用比較普遍的方式之一，這種方式主要是通過(guò)提取駕駛?cè)藛T的生理反應(yīng)特性來(lái)實(shí)施判斷，和駕駛?cè)藛T的疲勞表現(xiàn)相關(guān)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(dòng)作特征等方面。其中對(duì)駕駛?cè)藛T的眼部特征的監(jiān)控是最常見的，這種監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是收集駕駛?cè)藛T的眼睛閉合的時(shí)間段以及眼睛的閉合頻率等，也就是通過(guò)對(duì)圖像處理與識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用，基于紅外光桿CCD電子耦合構(gòu)件攝像機(jī)，來(lái)獲得駕駛?cè)藛T眼睛與臉部的圖像形態(tài)，依照紅外光感對(duì)駕駛?cè)藛T眼瞼部位實(shí)施有效的判斷，相比于車輛行使?fàn)顟B(tài)來(lái)實(shí)施有效的判斷，使得這種監(jiān)測(cè)方式的結(jié)果更加的科學(xué)和準(zhǔn)確[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)汽車駕駛員駕駛疲勞監(jiān)測(cè)及技術(shù)發(fā)展的分析，從中我們可以得出對(duì)駕駛?cè)藛T處于疲勞駕駛狀態(tài)下的有效監(jiān)測(cè)方式、對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備的研究，對(duì)預(yù)防因?yàn)槠隈{駛造成的重大交通事故有著非常重大的意義，同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也有著比較良好的發(fā)展前景，由此可以看出，在未來(lái)比較長(zhǎng)的一段時(shí)間范圍內(nèi)，防疲勞駕駛監(jiān)測(cè)技術(shù)，將會(huì)成為汽車技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。綜合以上所提出的重點(diǎn)與研究的難點(diǎn)問(wèn)題，預(yù)計(jì)將更多的技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，這對(duì)汽車技術(shù)在日后的發(fā)展方向有著重要的意義。