本實用新型涉及一種汽車疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，具體涉及一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，屬于檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前,中國道路交通安全形勢嚴峻,疲勞駕駛所造成的人身傷害和財產(chǎn)損失是十分巨大的。從我國歷年交通事故的大量案例分析中得出結(jié)論駕駛員因疲勞駕駛所造成的道路交通事故約占總數(shù)的10％到25％，那么對其采取必要的措施已成當務(wù)之急。但是，目前各種檢測方法都不盡如人意,因此對疲勞駕駛檢測的研究既具有學術(shù)價值又具有實用價值。
早期的駕駛疲勞測評主要是從醫(yī)學角度出發(fā)，借助醫(yī)療器件進行的，隨著科技的發(fā)展，疲勞程度測量方法的研究有了很大的進展。美國華盛頓大學John Stern博士領(lǐng)導的研究所通過自行開發(fā)的專用照相機、腦電圖儀和其他儀器來精確測量頭部運動、瞳孔直徑變化和眨眼頻率，用以研究駕駛行為等問題。該方法雖然能夠判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)，但是監(jiān)測所用腦電圖儀為接觸性的，在行車過程中會造成駕駛員不適或影響駕駛員操作。
非接觸式生命體征(包括心率、呼吸等)疲勞檢測方法及檢測設(shè)施由于其方便性、安全性以及靈活性，受到業(yè)界廣泛關(guān)注。多普勒雷達式非接觸測量方法對心跳和呼吸造成的人體體表微動進行探測，進而獲取人體心率與呼吸信息。
連續(xù)波雷達利用電磁波的多普勒效應(yīng)檢測目標的位移、速度等運動信息，結(jié)構(gòu)簡單，接收信號易處理，連續(xù)波生物雷達向人體目標發(fā)射連續(xù)電磁波，同時接收人體體表反射的回波，通過回波信號的頻率或相位的變化，提取和計算得到體表的微動信息，連續(xù)波雷達容易區(qū)分活動目標，適合于檢測單一活動目標。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
在下文中給出了關(guān)于本實用新型的簡要概述，以便提供關(guān)于本實用新型的某些方面的基本理解。應(yīng)當理解，這個概述并不是關(guān)于本實用新型的窮舉性概述。它并不是意圖確定本實用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實用新型的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
鑒于此為了克服已有技術(shù)存在的不足，本實用新型旨在提出一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，采用生物雷達技術(shù)檢測生命信息，不僅彌補了接觸式檢測疲勞駕駛技術(shù)的局限性，而且保障了交通安全。
本實用新型所采取的方案為：一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，包括連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理模塊和聲光預警裝置；
其中，連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達安裝在汽車方向盤上，包括振蕩器、耦合器、功率放大器、低噪聲放大器、帶通濾波器、環(huán)形器、天線、正交混頻器和模擬濾波器；所述振蕩器、耦合器、功率放大器、環(huán)形器、低噪聲放大器、帶通濾波器、正交混頻器和模擬濾波器依次連接，耦合器還直接與正交混頻器連接，天線與環(huán)形器連接，天線用于接收人體信號；
所述模擬濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理模塊和聲光預警裝置依次連接，所述信號處理模塊是一個以DSP為核心的通用CAN總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)與汽車CAN總線相連。
所述連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達利用多普勒效應(yīng)獲取人體的心跳和呼吸信號。采用連續(xù)波系統(tǒng)和正交結(jié)構(gòu)的接收機結(jié)合理論上可恢復出基帶信號的全部相位信息。
進一步地：所述振蕩器采用壓控振蕩器，型號為XQ1001-BD-000V；所述帶通濾波器型號為SiMF5R6/R4-2；所述功率放大器型號為CHA4107-99F；所述低噪聲放大器型號為R03M03GSB；所述正交混頻器型號為HMC292LC3B；所述環(huán)形器型號為UIYCC1522A；所述天線型號為ZT3102；所述耦合器型號為A3245-20；所述正交混頻器型號為HMC620LC4；所述的模擬濾波器采用Linear公司的LTC1068。
進一步地：所述DSP采用TI公司的TMS320VC5410A；所述A/D轉(zhuǎn)換器選用TI公司的ADS1251。
本實用新型所達到的效果為：
1、能夠通過檢測駕駛者的心跳和呼吸頻率自行判斷疲勞度，根據(jù)疲勞程度提醒駕駛者，有效地避免了疲勞駕駛帶來的危害；
2、若疲勞駕駛時間過長，可以控制車輛減速，一旦發(fā)生碰撞事故，可以在氣囊打開的同時解鎖所有車門，便于車內(nèi)駕乘人員逃生。
3、采用生物雷達技術(shù)檢測疲勞狀態(tài)，具有非接觸性，且結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)。
附圖說明
圖1為本實用新型的系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
在下文中將結(jié)合附圖對本實用新型的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復雜和費時的，但對得益于本實用新型公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。
在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本實用新型，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本實用新型的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本實用新型關(guān)系不大的其他細節(jié)。
本實施方式的一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，參見圖1可知，其包括連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理模塊和聲光預警裝置；
其中，連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達安裝在汽車方向盤上，包括振蕩器、耦合器、功率放大器、低噪聲放大器、帶通濾波器、環(huán)形器、天線、正交混頻器和模擬濾波器；所述振蕩器、耦合器、功率放大器、環(huán)形器、低噪聲放大器、帶通濾波器、正交混頻器和模擬濾波器依次連接，耦合器還直接與正交混頻器連接，天線與環(huán)形器連接，天線用于接收人體信號；
所述模擬濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理模塊和聲光預警裝置依次連接，所述信號處理模塊是一個以DSP為核心的通用CAN總線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)與汽車CAN總線相連。
連續(xù)波正交結(jié)構(gòu)的生物雷達安裝在方向盤上，人體的胸腔作為雷達的探測目標，胸壁的位移對雷達載波相位產(chǎn)生成比例調(diào)制。在理想情況下，通過相位解調(diào)，將得到與胸壁時變位移成比例的時變相位信息，進而可以從中檢測出與呼吸和心跳運動相關(guān)的信息。同時，由于雷達信號容易受到目標其它活動和背景環(huán)境的干擾，因此常常應(yīng)用基于傅里葉變換的頻譜分析，以及多種時頻聯(lián)合分析的方法來消除其他活動或背景的影響。
更具體地：雷達前端電路的信號除經(jīng)耦合器耦合出一小部分送雷達接收機作為本振信號外，其余大部分送至功率放大器，信號經(jīng)放大后經(jīng)環(huán)形器送至雷達天線向空間輻射。輻射電磁波照射到人體后，帶有人體疲勞參數(shù)信息的反射信號部分散射波返回，并被雷達天線接收。接收到的人體散射回波信號經(jīng)低噪聲放大器放大和帶通濾波器濾波后與本振信號進行正交混頻檢波，輸出正交基帶信號。再經(jīng)過濾波、放大、電平搬移等模擬信號處理，使得基帶信號滿足A/D轉(zhuǎn)換的條件。
更具體地：將基帶輸出信號送至A/D變換轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，后將其送入信號處理模塊。采用精密的數(shù)字信號處理技術(shù)對獲得的心跳和呼吸信號進行一系列相應(yīng)的處理，從而實現(xiàn)對駕駛員疲勞的探測及參數(shù)測量的識別。
更具體地：HRV的頻域指標用于駕駛疲勞評價表現(xiàn)出顯著性，當處于疲勞狀態(tài)時LF、SD、LF/HF明顯上升，HF明顯下降，而HR、VLF、VLF/HF無顯著性差異，其中以LF對駕駛疲勞程度的反映最為敏感。在實際應(yīng)用中，可以認為LF聚類閾值在(43.8，60.4)之間處于駕駛疲勞過渡狀態(tài)。LF聚類中心值在51.2以上時，判斷駕駛員處于疲勞狀態(tài)。同時，當駕駛員處于疲勞狀態(tài)時，呼吸平均值的皮爾遜相關(guān)系數(shù)的絕對值均大于0.8。
更具體地：以CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)與汽車CAN總線相連可實現(xiàn)的功能為：若疲勞駕駛時間過長，汽車即可通過CAN總線自行控制車速，一旦發(fā)生事故，通過CAN總線可以獲取碰撞信息并打開安全氣囊，在氣囊打開的同時解鎖所有車門，便于車內(nèi)駕乘人員逃生。
本實用新型的一種基于DSP的汽車疲勞駕駛實時檢測系統(tǒng)，工作原理為：以人的胸腔為探測目標，在方向盤上安裝多普勒雷達非接觸式疲勞參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，收集駕駛員行車過程中的心跳和呼吸信號，通過信號處理模塊對獲得的基帶信號進行處理和分析，并將結(jié)果通過CAN總線傳到汽車CAN總線上，實時判斷駕駛員的疲勞情況，及時發(fā)現(xiàn)進入疲勞駕駛的駕駛員并進行聲光報警。一旦疲勞駕駛時間過長或者發(fā)生事故，使用總線連接可實現(xiàn)一些智能化的控制。
雖然本實用新型所揭示的實施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本實用新型的技術(shù)方案而采用的實施方式，并非用于限定本實用新型。任何本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實施的形式和細節(jié)上做任何修改與變化，但本實用新型所限定的保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準。