專利名稱：汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于預警裝置，具體涉及應用于汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞駕駛的預
目衣且。
技術(shù)背景國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，截止2009年，全國汽車保有量達到7619. 31萬輛，龐大的汽車數(shù)量帶來的交通安全問題已越來越受到人們的重視。而我國所特有的“酒桌文化”，時常忽略酒后開車的容易肇事的嚴重性，這使得因酒后駕車肇事的事故層出不窮。另一方面，疲勞駕駛也是引發(fā)交通事故的一個重要因素。據(jù)美國國家公路交通安全管理局保守估計，美國每年因疲勞駕駛導致的交通那個事故至少有10萬起。我國因疲勞駕駛所導致的交通事故也高速遞增。國內(nèi)專利No. 200710051345. X判斷疲勞需要測試項目太多，有幾項傳感器需要身體接觸，安裝非常不方便，并且傳感器都是特殊傳感器，價格昂貴，測試系統(tǒng)復雜，不利于實際推廣和應用。國內(nèi)專利No. 200910116929. X只能在駕駛員駕駛前對駕駛員疲勞狀況進行檢測判斷，無法實時的監(jiān)測駕駛員的疲勞狀況，駕駛員在行駛過程中的精神狀況得不到反饋，達不到真正消除疲勞駕駛安全隱患的目的。國內(nèi)專利No. 200720201366. 0通過檢測空氣中酒精含量來判斷駕駛員是否酒后駕駛，但這樣可能將飲酒乘客呼出的氣體誤判為駕駛員飲酒，導致駕駛員即使沒有喝酒也無法通過檢測，汽車無法正常啟動。本實用新型提供一種駕駛員預防酒后駕車及防止疲勞駕駛的報警控制裝置，裝置使用低功耗的單片機實現(xiàn)系統(tǒng)的檢測和通訊的整體控制，單獨采用高性能嵌入式平臺進行圖像的分析和處理，實現(xiàn)快速可靠地駕駛員酒精檢測和實時疲勞狀態(tài)識別。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供一種基于嵌入式系統(tǒng)的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置。汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，包括疲勞檢測裝置和酒精檢測裝置，其中 疲勞檢測裝置包括檢測控制單元，酒精檢測裝置包括圖像檢測處理單元；檢測控制單元由壓力傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器、繼電器、電機、單片機、USB通訊模塊a和UPS組成， 圖像檢測處理單元由攝像頭、圖像采集卡、語音提示器、嵌入式系統(tǒng)、USB通訊模塊b和外部通訊模塊組成；檢測控制單元、USB通訊模塊a和USB通訊模塊b與圖像檢測處理單元通過數(shù)據(jù)線連接。汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其中壓力傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器與單片機通過數(shù)據(jù)線雙向連接，USB通訊模塊和外部接口與嵌入式系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線雙向連接。為了實現(xiàn)更好的人機交互，本裝置還包括外部接口、鍵盤、液晶顯示屏等外圍設備。本實用新型的優(yōu)點有(1)此辨識裝置結(jié)合了酒精濃度檢測及疲勞監(jiān)測雙重主動安全功能，一方面有效防止酒后駕駛，另一方面可以實時監(jiān)測疲勞駕駛，并予以報警提示。能夠給駕駛員提供有效的安全保障。(2)本裝置包含傳感器、信息和圖像處理等技術(shù)的綜合利用，以及汽車主動安全檢測等專業(yè)知識的結(jié)合。(3)此裝置的可靠性好，利用高精度的傳感器進行信號采集，能對駕駛員的飲酒狀態(tài)和疲勞狀況做出精確的判斷。(4)開發(fā)出的檢測系統(tǒng)能實現(xiàn)全自動化實時監(jiān)控，交互性強。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本實用新型的工作原理圖；圖3是本實用新型的控制單元與圖像處理單元的通訊電路圖；圖4是本實用新型的酒精采樣裝置結(jié)構(gòu)圖；圖5是本實用新型的圖像采集裝置結(jié)構(gòu)圖。附圖標記壓力傳感器1、氣敏傳感器2、紅外傳感器3、繼電器4、電機5、UPS6、電源7、攝像頭 8、圖像采集卡9、鍵盤10、單片機11、USB通訊模塊aUa、USB通訊模塊bl2b、外部通訊模塊 13、外部接口 14、嵌入式系統(tǒng)15、液晶顯示屏16、語音提示器17、氣孔18、外壁19、葉片20、 紅外接收器21、紅外發(fā)射器22、紅外補光燈23、疲勞檢測裝置A、酒精檢測裝置B、檢測控制單元I、圖像檢測處理單元II。實施例1、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，包括疲勞檢測裝置A和酒精檢測裝置B，其中疲勞檢測裝置A包括檢測控制單元I，酒精檢測裝置B包括圖像檢測處理單元II ；檢測控制單元I由壓力傳感器1、氣敏傳感器2、紅外傳感器3、繼電器4、電機5、單片機11、USB通訊模塊alh和UPS6組成，圖像檢測處理單元II由攝像頭8、圖像采集卡9、語音提示器17、嵌入式系統(tǒng)15、USB通訊模塊bUb和外部通訊模塊13組成；檢測控制單元I、 USB通訊模塊alh和USB通訊模塊bUb與圖像檢測處理單元II通過數(shù)據(jù)線連接。實施例2、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，由壓力傳感器1、氣敏傳感器2、 紅外傳感器3、單片機11、USB通訊模塊aUa、USB通訊模塊bl2b、嵌入式系統(tǒng)15和外部通訊模塊13組成，其中壓力傳感器1、氣敏傳感器2、紅外傳感器3與單片機11通過數(shù)據(jù)線雙向連接，USB通訊模塊bl2b和外部接口 14與嵌入式系統(tǒng)15通過數(shù)據(jù)線雙向連接。其余同實施例1。實施例3、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其中該裝置可以外接外圍設備，外圍設備包括外部接口 14、鍵盤10、液晶顯示屏16 ；外部接口 14、鍵盤10、液晶顯示屏 16通過數(shù)據(jù)線與嵌入式系統(tǒng)15連接。其余同實施例1。實施例4、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其中氣孔18、外壁19和葉片20 設置在疲勞檢測裝置A上；紅外接收器21、紅外發(fā)射器22和紅外補光燈23設置在酒精檢測裝置B上。其余同實施例1。實施例5、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其中紅外傳感器3包括紅外接收器21、紅外發(fā)射器22 ；包括紅外接收器21與紅外發(fā)射器22通過紅外信號聯(lián)絡。其余同實施例1或4。實施例6、汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其中外部通訊模塊13可以是無線網(wǎng)絡模塊。其余同實施例1或2。本實用新型的工作原理駕駛室左前車門開啟，UPS6開啟，同時汽車蓄電池電源7給檢測控制單元I上電復位，檢測控制單元I啟動，壓力傳感器1檢測駕駛員座上座位上的信號，當壓力傳感器1檢測不到壓力信號時，檢測控制單元I進行兩次循環(huán)檢測后進入節(jié)能待機狀態(tài)，等待下一次激活。當壓力傳感器1檢測到一定的壓力信號時，單片機11控制紅外傳感器3發(fā)射管發(fā)出紅外射線，接收管循環(huán)檢測接收信號，根據(jù)接收管收到的反射回來的紅外信號的波長值判斷駕駛員是否進入駕駛位置。如果接收管檢測不到紅外信號，系統(tǒng)會自動進入節(jié)能待機狀態(tài)。系統(tǒng)確認駕駛員進入駕駛位置后，圖像檢測處理單元II開始工作，USB通訊模塊alh 開始工作，電機5開始向容器內(nèi)吸入空氣，氣敏傳感器2檢測吸入空氣的酒精濃度，當檢測到酒精濃度超標時，系統(tǒng)發(fā)出語音提示，并通過繼電器4帶動電機5鎖死油門，汽車無法啟動。當酒精濃度正常時，圖像檢測處理單元II啟動。攝像頭8實時采集駕駛員頭部圖像， 并通過圖像采集卡9采集圖像信息，采集到的圖像信號將通過USB通訊模塊bl2b傳給嵌入式處理器15，通過嵌入式處理器15中的圖像處理軟件及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，分析駕駛員的疲勞狀態(tài)。圖像檢測處理單元II對經(jīng)過預處理之后的駕駛員頭部圖像進行霍夫變換，以定位眼睛的位置。然后由連續(xù)的圖像序列，計算出PERCL0S值。嵌入式處理器15根據(jù)所得數(shù)值判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)，如果判斷出駕駛員已經(jīng)出現(xiàn)疲勞狀況，嵌入式處理器15對語音提示器17發(fā)出指令，使語音提示器17發(fā)出語音信號，以提醒駕駛員注意駕駛安全，同時打開車身危險信號燈提醒周圍路過汽車注意行車安全。系統(tǒng)中的通訊模塊14可以實現(xiàn)手機短信息通訊，外部接口 13可以使系統(tǒng)能實現(xiàn)系統(tǒng)升級擴展等功能。輸入設備鍵盤10方便用戶設置一些系統(tǒng)參數(shù)，如時間，日期等。該裝置配備液晶顯示屏16，這些外設設備為駕駛員提供友好的人機交互的界面。PERCL0S值the percentage of eyelid closure over the pupilover time，是指在一定的時間內(nèi)眼睛閉合時所占的時間比例。UPS Uninterrupted Power Supply，不間斷電源。
權(quán)利要求1.汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，包括疲勞檢測裝置(A)和酒精檢測裝置(B)， 其特征在于疲勞檢測裝置(A)包括檢測控制單元(I)，酒精檢測裝置(B)包括圖像檢測處理單元(II)；檢測控制單元(I)由壓力傳感器(1)、氣敏傳感器O)、紅外傳感器(3)、繼電器(4)、電機(5)、單片機(11)、USB通訊模塊a(12a)和UPS(6)組成，圖像檢測處理單元(II) 由攝像頭(8)、圖像采集卡(9)、語音提示器(17)、嵌入式系統(tǒng)(15)、USB通訊模塊b(12b)和外部通訊模塊(13)組成；檢測控制單元⑴、USB通訊模塊a (12a)和USB通訊模塊b (12b) 與圖像檢測處理單元(II)通過數(shù)據(jù)線連接。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其特征在于壓力傳感器(1)、氣敏傳感器O)、紅外傳感器C3)與單片機(11)通過數(shù)據(jù)線雙向連接，USB通訊模塊b(12b)和外部接口(14)與嵌入式系統(tǒng)(15)通過數(shù)據(jù)線雙向連接。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其特征在于該裝置可以外接外圍設備，外圍設備包括外部接口(14)、鍵盤(10)、液晶顯示屏(16)；外部接口 (14)、鍵盤(10)、液晶顯示屏(16)通過數(shù)據(jù)線與嵌入式系統(tǒng)(15)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其特征在于氣孔(18)、 外壁(19)和葉片(20)設置在疲勞檢測裝置(A)上；紅外接收器(21 紅外發(fā)射器(22)和紅外補光燈設置在酒精檢測裝置(B)上。
5.如權(quán)利要求1或4中的任意一項所述的汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，其特征在于紅外傳感器C3)包括紅外接收器(21)、紅外發(fā)射器0 ；包括紅外接收器與紅外發(fā)射器0 通過紅外信號聯(lián)絡。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車駕駛員酒后駕駛與疲勞預警裝置，裝置由壓力傳感器、氣敏傳感器、紅外傳感器、繼電器、電機、單片機、兩個USB通訊模塊、攝像頭、圖像采集卡、語音提示器、嵌入式系統(tǒng)及外部通訊模塊，并由電源及UPS供電。本實用新型裝置結(jié)合傳感器、信息和圖像處理等技術(shù)實現(xiàn)對駕駛員呼出氣體的酒精濃度的檢測，由此判斷汽車能否開啟，并通過駕駛員的面部圖像監(jiān)測駕駛員的疲勞狀況，達到預防汽車駕駛員酒后駕駛與預警駕駛員疲勞駕駛的雙重目的，有效保障駕駛員的人身安全及行車安全。
文檔編號G01N33/497GK202049584SQ20102055442
公開日2011年11月23日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者孫法雄, 張楊, 張鑫, 戴廣鋒, 羅茶根 申請人:華東交通大學