防疲劳驾驶系统的设计

傅天宇，冯国红，张猛猛，胡定林

(东北林业大学 工程技术学院，哈尔滨 150040)

随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐成为人们出行必不可少的交通工具，但是与此同时交通事故的发生频率也在不断上升。交通运输安全问题已经成为严重的社会安全问题。据文献介绍[1-2]，全世界每年因为交通事故而导致的死亡人数达60万，世界卫生组织2009年的研究分析表明，37.91%的交通事故是由疲劳驾驶引起的。疲劳驾驶已经成为交通事故的重要因素，严重威胁着人们的生命和财产安全[3-4]。

为了减少因疲劳驾驶造成的人员伤亡和财产损失，本文将设计出一套具有一定实用价值的集疲劳驾驶计时功能、疲劳驾驶检测功能、疲劳驾驶警示灯显示功能、GPS疲劳语音提示功能及GPS定位功能于一体的防疲劳驾驶系统。

1 防疲劳驾驶系统的总体框架

防疲劳驾驶系统包括计时系统、疲劳驾驶检测系统、语音和警示系统及GPS定位系统四个部分。其中计时系统主要负责测定驾驶员是否进入疲劳驾驶时间，如果是，就启动疲劳检测系统；疲劳检测系统主要负责检测驾驶员的疲劳程度，并把疲劳程度通过不同灯光颜色反映在车体外部警示灯上，以提醒周围车主注意安全；语音提示系统主要负责提醒车主保持清醒，安全行车；GPS系统负责定位，寻找最近的停车休息点。其具体流程如图1所示。

图1 防疲劳驾驶系统总体框架

2 最优疲劳驾驶检测方法的选定

目前研究的疲劳驾驶检测方法主要有[5-8]：头部位置检测系统、车道偏离报警系统、转向盘监测系统、驾驶员警示系统、PERCLOS系统等。哪种检测方法更适合应用于本系统？为此，本文通过模拟驾驶器(如图2所示)模拟实际驾驶，对各种检测方法进行了比较分析。

图2 模拟驾驶器

模拟结果发现，头部位置检测系统会因为驾驶员身高不同以及驾驶员在驾驶时的个人原因(如吸烟、喝水、电话等)而使头部位置偏离，致使检测结果不准确；车道偏离报警系统检测时，由于疲劳时眼睛闭合，此时方向盘一般不会动，这样就会导致驾驶员虽然已经疲劳，汽车却并没有偏离车道，从而使检测失效；转向盘监测系统检测时，由于疲劳驾驶多发生在高速公路或者长途行驶时，这样的路段多为直线，可能经常保持方向盘4秒不动，这就会造成驾驶员没有疲劳驾驶，却一直报警，不能真正发挥作用；驾驶员警示方法要涉及对驾驶员的行为进行记录，这在无人的情况下实施难度很大，没有现行的装备可供使用参考，所以该方法可行性不高；PERCLOS系统通过实时监测眼睛闭合情况，并实时比较前后闭眼情况，来判断驾驶员是否疲劳，符合身体疲劳特征，受外界干扰小，比较有科学依据，可行性较高。

因此，PERCLOS系统为最优疲劳驾驶检测方法。

3 车外部警示灯设计方案选定

3.1 警示灯位置的设计

警示灯可以放置在车顶四角、前后窗角、与车前后大灯布置在一起、车窗骨架上，如图3所示。

图3 警示灯位置

图3(a)的车灯放置位置比较醒目，但是影响外观美观，而且并排车辆不容易注意；图3(b)的车灯布置会影响外观，技术难度较高，不容易实现；图3(c)的车灯可实践性强，但是并排车辆不容易发现；图3(d)车灯布置不影响外观，能使前后左右车辆及时发现，并且车灯与车体结合，电线内置，比较有可行性和实践性。

因此，图3(d)为最佳布置方案。

3.2 警示灯颜色的设计

通过人因工程相关知识可知[9]，绿色代表安全、可通行，黄色代表警示，红色代表禁止。本文选用这三种颜色作为警示灯的颜色。当检测到驾驶员为正常行驶时，警示灯显示为绿色；当检测到驾

驶员为一般疲劳驾驶时，警示灯显示为黄色，提醒周围车辆该车驾驶员已经驾驶疲劳，请保持车距和提高警惕；当检测到驾驶员为严重疲劳驾驶时，警示灯显示为红色，告诉周围车辆应该远离，不要尾随或并排行驶。

4 结束语

本文设计的防疲劳驾驶系统，一方面能够由内防止司机疲劳驾驶，由外提醒周围车主注意周边疲劳车辆；另一方面，该系统将疲劳测定方法及GPS定位系统结合起来，能同时获得驾驶者的疲劳状态及驾驶者的位置，当检测到驾驶者处于疲劳状态时，利用GPS的定位功能能迅速找到安全休息位置。该系统具有一定的实用价值，能够更有效的预防疲劳驾驶带来的危害。

【参 考 文 献】

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