1、指导教师：小组成员：,汽车驾驶员瞌睡预警概况,疲劳驾驶是当今交通安全的重要隐患之一,根据美国国家公路交通安全署的统计,在美国的公路上,每年由于司机在驾驶过程中跌入睡眠状态而导致大约10万起交通事故,约有1500起直接导致人员死亡,711万起导致人员伤害.,统计数据表明，在2004 年至2006 年我国直接由疲劳驾驶导致的死亡人数分别占机动车驾驶人交通肇事总死亡人数的11.35% 、10.91% 和12.5%，大约每年有9000人死于疲劳驾驶。 2004-2006年全国道路交通事故概况，道路交通管理,根据美国国家公路交通安全署的统计,在美国的公路上,每年由于司机在驾驶过程中跌入睡眠状态而导致大约
2、10万起交通事故,约有1500起直接导致人员死亡,711万起导致人员伤害.,根据美国国家公路交通安全署的统计,在美国的公路上,每年由于司机在驾驶过程中跌入睡眠状态而导致大约10万起交通事故,约有1500起直接导致人员死亡,汽车驾驶员瞌睡预警系统概况,汽车驾驶员瞌睡的主要原因,夏季行车 高速行车 长途驾驶,汽车驾驶员瞌睡预警系统概况,汽车驾驶员瞌睡的主要表现,一、生理症状：1.视觉系统：活动紊乱，表现为视觉模糊，视敏度下降，眼睑下垂，眼睛发涩， 眼眶下陷发黑，眼球颤动，眨眼次数增多，目光呆滞等。2.听觉系统：气喘、胸闷，呼吸困难，呼吸道、咽喉干燥。3.循环系统：心律加快，血压改变。4.面部表情呆
3、板，肌肉松弛，颜面无光不活泼。二、驾驶表现：1.感知机能弱化。2.注意力功能失调。3.驾驶操作行为的动作失调。4.反应时间延长。5.判断错误和操作错误增多。 交通心理学教程，范士儒主编，中国人民公安大学出版社。,汽车驾驶员瞌睡预警系统概况,什么是汽车驾驶员瞌睡预警系统？,瞌睡预警系统: 一种根据检测出驾驶员在疲劳驾驶，发出预警信号的系统。该系统是通过对检测数据的分析来判断驾驶员疲劳状态，一旦驾驶员处于疲劳、瞌睡状态该系统就会对驾驶员做出提前预警，以避免交通事故的发生。,怎样检测驾驶员瞌睡？,1.基于驾驶人生理信号的检测方法：脑电信号EEG、心电信号ECG、HRV等 2.基于驾驶人生理反应特征的
4、检测方法：眼动特性、头部运动特性等 3.基于驾驶人操作行为的检测方法 ：油门踏板、方向盘操作等 4.基于车辆行驶状态的检测方法 ：车速变化、车道线偏离等,1.基于驾驶人生理信号的检测方法,目前较为成熟的检测方法包括对驾驶人的脑电信号EEG、心电信号ECG等的测量。 研究人员很早就已经发现EEG能够直接反映大脑的活动状态。研究人员同时发现，EEG信号特征有很大的个人差异，如性别和性格等，同时也和人的心理活动相关很大。 ECG主要被用于驾驶负担的生理测量中。研究表明在驾驶人疲劳时ECG会明显的有规律的下降并且HRV（心率变化）和驾驶中的疲劳程度的变化有潜在的关系。,1.基于驾驶人生理信号的检测方法
5、,驾驶员静止、睁眼坐在椅子上的脑电波如图1所示。纵向的虚线表明时间间隔为1s, 由两虚线间的波数可确定波型。后述脑电波图仅取F3- C3 导联、T3- O1 导联和T4- O2 导联的测试结果, 因为驾驶员瞌睡特征在这几个导联中表现得最明显。 与驾车行驶时的脑电波对照可知, 用T3-O1 导联或T 4- O2 导联中A波的功率谱密度和T3- O1 导联或T 4- O2 导联中A波的功率谱密度与D波的功率谱密度G ( X) D 之比来判定汽车驾驶员是否处于瞌睡状态。 王炳浩，魏建勤，吴永红.汽车驾驶员瞌睡状态脑电波特征的初步探索J.北京：汽车工程，2004年.,1.基于驾驶人生理信号的检测方法,
6、基于驾驶人生理信号的检测方法,怎样检测驾驶员瞌睡？,1.基于驾驶人生理信号的检测方法：脑电信号EEG、心电信号ECG、HRV等 2.基于驾驶人生理反应特征的检测方法：眼动特性、头部运动特性等 3.基于驾驶人操作行为的检测方法 ：油门踏板、方向盘操作等 4.基于车辆行驶状态的检测方法 ：车速变化、车道线偏离等,基于驾驶人生理反应特征的检测方法：眼动特性、头部运动特性等,基于驾驶人的生理反应特征的检测方法是指利用驾驶人的眼动特性、头部运动特性等推断驾驶人的疲劳状态。 驾驶人眼球的运动和眨眼信息被认为是反映疲劳的重要特征。目前基于眼动机理研究驾驶疲劳的算法有很多种，广泛采用的算法包括PERCLOS。
7、 Philip W. Kithil采用实时跟踪头部的位置,根据头部位置的变化规律判定驾驶人是否瞌睡,该研究发现点头的动作和瞌睡有非常好的相关性。,2.基于驾驶人生理反应特征的检测方法,将时段内眨眼次数、闭眼总持续时间和眨眼时间均值3类眼部行为指标应用于实际驾驶疲劳监测。 经过指标与疲劳关系评价，稳定性、显著性检验，可见在最初设定的3个监测指标中，时段内眨眼次数与疲劳程度关系不明显，而闭眼总持续时间在一定程度上也受到它的影响，稳定性不佳，显著性也不及眨眼时间均值。而眨眼时间均值不仅稳定性最好，显著性也令人满意，可以作为驾驶疲劳的监测指标。潘晓东，李君羡，徐小冬，基于眼部行为的驾驶疲劳评价指标的阈
8、值J.上海：同济大学学报(自然科学版)，2011年,基于眼部行为的驾驶疲劳评价指标的阈值,潘晓东，李君羡，徐小冬，基于眼部行为的驾驶疲劳评价指标的阈值J.上海：同济大学学报(自然科学版)，2011年,怎样检测驾驶员瞌睡？,1.基于驾驶人生理信号的检测方法：脑电信号EEG、心电信号ECG、HRV等 2.基于驾驶人生理反应特征的检测方法：眼动特性、头部运动特性等 3.基于驾驶人操作行为的检测方法 ：油门踏板、方向盘操作等 4.基于车辆行驶状态的检测方法 ：车速变化、车道线偏离等,3.基于驾驶人操作行为的检测方法,基于驾驶人操作行为的驾驶人疲劳状态识别技术，是指通过驾驶人的操作行为如油门踩踏和方向盘
9、操作等操作推断驾驶人疲劳状态。 Yoshihiro Takei利用FFT对监测到的驾驶人的方向盘操作数据进行处理，研究结果在一定程度上揭示了驾驶人的方向盘操作与疲劳之间的关系.,3.基于驾驶人操作行为的检测方法,通过驾驶模拟器上的实验数据分析，建立了驾驶员油门变化规律和驾驶员皮电之间的数模型，发现驾驶操作行为与驾驶员生理状态之间存在一定的相关性。根据油门变化的频率来估算驾驶员的皮电值，进而评判驾驶员的疲劳状态。试验数据采集结构图吴超仲，张晖，毛喆，初秀民，严新平.基于驾驶操作行为的驾驶员疲劳状态识别模型研究J.武汉：中国安全科学学报，2007年.,试验数据采集结构图,吴超仲，张晖，毛喆，初秀民
10、，严新平.基于驾驶操作行为的驾驶员疲劳状态识别模型研究J.武汉：中国安全科学学报，2007年.,吴超仲，张晖，毛喆，初秀民，严新平.基于驾驶操作行为的驾驶员疲劳状态识别模型研究J.武汉：中国安全科学学报，2007年.,根据实验，人的皮电值在正常情况下为0522斗s之间，越疲劳，皮电值越高，从实验结果来看，一般不超过12斗s，因此，该公式的适用范围对油门变化频率为0，635。这样就可以根据油门变化的频率来估算驾驶员的皮电值，进而评判驾驶员的疲劳状态。,发生疲劳驾驶时， 驾驶员进入大脑缺氧的瞌睡状态， 对转向盘的操作会出现符合一定规律的忽左忽右的现象。正常直线驾驶角度变化值小， 左右变化频率快，
11、转弯或环行时单向角度变化。当疲劳驾驶时， 角度变化增大， 左右变化频率减慢， 呈规律性。 利用内置变压器式角位移传感器采集航向修正时转向盘转角产生的电压变化，运用模式识别技术建立电压变化波形特征库，当疲劳驾驶时,电压波将不同于平常，变得迟钝而突兀，经与正常驾驶特征比对可判定疲劳驾驶的产生。图1是同一测试者在正常驾驶和疲劳驾驶时的转向盘转角电压波形对比。,3.基于驾驶人操作行为的检测方法,王立颖.基于模式识别的车辆防疲劳驾驶智能转向盘及其监控算法的设计J.汽车电器，2011（6）。,怎样检测驾驶员瞌睡？,1.基于驾驶人生理信号的检测方法：脑电信号EEG、心电信号ECG、HRV等 2.基于驾驶人生
12、理反应特征的检测方法：眼动特性、头部运动特性等 3.基于驾驶人操作行为的检测方法 ：油门踏板、方向盘操作等 4.基于车辆行驶状态的检测方法 ：车速变化、车道线偏离等,4.基于车辆行驶状态的检测方法,利用车辆速度、行驶轨迹和车道线偏离等车辆行驶信息推测驾驶人的疲劳状态。 疲劳驾驶时车速偏高，容易超速，但车速高低没有明显变化规律；车速标准差随疲劳程度上升有显著差异（=0.05），疲劳时的车速标准差较小；疲劳驾驶时加速度频谱由低频成分为主逐渐转变为高频成分为主，或者加速度幅度和能量值显著减小 毛喆，严新平，吴超仲，张晖，黄德启.疲劳驾驶时的车速变化特征J.北京：北京工业大学学报，2011年.,汽车驾
13、驶员瞌睡预警系统概况,1.Driver Fatigue Monitor（DD850）,美国Attention Technologies 公司推出的Driver Fatigue Monitor（DD850）：是一款基于驾驶人生理反应特征的驾驶人疲劳监测预警产品，产品外形如图所示。该产品通过红外摄像头采集驾驶人眼部信息，采用PERCLOS作为疲劳报警指标，可直接安装在仪表盘上，报警的敏感度和报警音量均可调节，目前已推广应用，但只有晚上才有效。,2. S.A.M.疲劳报警装置,美国Digital Installations 开发的S.A.M.疲劳报警装置利用置于方向盘下方的磁性条检测方向盘转角，如图
14、2所示。如果一段时间内驾驶员没有对方向盘进行任何修正操作，则系统推断驾驶员进入疲劳状态，并触发报警。,3. SafeTRAC,美国AssistWare Technology 公司的SafeTRAC 利用前置视频头对车道线进行识别，当车辆开始偏离车道时进行报警，该产品也可通过车道保持状态结合驾驶人的方向盘操作特性判断驾驶人的疲劳状态。,4. ASTiD (Advisory System for Tired Drivers) Driver Alert 装置,Driver Alert 装置综合考虑驾驶员的睡眠信息、已完成的驾驶时长和类型，以及驾驶员的方向盘操作等各种因素判断驾驶人疲劳状态。装置运行前
15、需要驾驶员输入自己过去24小时的睡眠信息。当视觉报警到一定程度时，触发声音报警，建议驾驶员停车并休息。休息一段时间后，内置闹钟会叫醒驾驶员，并重置驾驶时间。,5. “Red Alert Driver Fatigue Alarm”红色警报信号器,戴上这款设备“Red Alert Driver Fatigue Alarm”红色警报信号器后，当你疲劳驾驶的时候，这款设备检测到司机的头下垂的时候，这款设备会发出轻微的嗡嗡然后到响亮的报警以让你意识到情况的严重性和马上恢复清醒状态。,6. Mobileye“移动眼”,“驾车安全提示器”可以起到提前预警功能，在汽车出现偏离车道或可能追尾等情况时向驾驶员发出
16、警示信号，从而让他们有更多的“缓冲”时间阻止事故发生。该提示系统主要由摄像机与影像处理器组成，它能够自动探测车道标志，每当汽车偏离轨道或超出限速时就会发出提示音，留给驾驶员3秒左右的时间重新集中注意力，从而尽量避免事故的发生。据悉，这款提示器可以与多种款型的汽车、卡车、公交车等交通工具兼容，在白天或夜晚都可以正常工作。,7. Optalert 疲劳驾驶警报系统,Optalert，来自澳大利亚Sleep Diagnostics PtyLtd，由Outerspace Design(Australia)公司设计。Optalert通过检测司机的眼皮来精确可靠地确定驾驶者是否处于疲劳驾驶状态，如果是，主
17、机就会发出警报，当超出安全域限时，第二个警报就会拉响。,8.博世瞌睡驾驶预警系统PassatAlltrack,德国博世（Bosch）将向德国大众的“PassatAlltrack”供应可监视方向盘操作，当监测到驾驶员瞌睡程度增大时提醒驾驶员休息的瞌睡驾驶预警系统。当驾驶员集中力下降时，就会出现为使车辆保持在行车道内而勉强驾驶的状态。在这种状态下，驾驶员会做出小幅且急促的方向盘动作。瞌睡驾驶预警系统将考虑这一动作的频率，以及行驶距离、转向灯的使用及所处时间段等参数，计算出驾驶员的疲劳程度。当疲劳程度超出一定数值时，仪表板上就会有咖啡杯等图标闪亮，警告驾驶员需要休息。,9.南京远驱疲劳驾驶预警系统,
18、南京远驱科技有限公司开发的疲劳驾驶预警系统gogo850平安行采用国际上最先进的非接触式方式，利用汽车级图像传感器采集人脸红外图像，性能超过奔腾二代的高速数字信号处理器进行数字图像处理与分析，先进的疲劳算法确保驾驶员在疲劳驾驶的时候及时发出报警信号.,其他汽车驾驶员瞌睡预警系统,汽车驾驶员瞌睡预警系统概况,汽车驾驶员瞌睡预警存在的问题,驾驶人的疲劳状态受多种因素影响，到目前为止还没有发现非常有效的指标或模型能够对疲劳等级进行精确的评价。因此需要进一步深入研究各种指标与驾驶人疲劳等级之间的关系。 现有的驾驶人疲劳状态监测方法大都基于单项或部分指标，虽然在限定条件下能够达到一定的精度，但在实际复杂
19、多变的行车环境下，其准确性和可靠性上还存在问题，难以达到预期要求。,随着生理、心理和电子控制等学科的不断发展，以驾驶员的生理特征为主，结合车辆运行特征等，充分利用不同信息之间的互补性和冗余性，通过信息融合提高对驾驶人状态的检测与判别的准确性与可靠性，优化预警方式，使得瞌睡预警系统更加的安全、准确、可靠、舒适和协调。,汽车驾驶员瞌睡预警未来展望,参考文献,1.范士儒主编.交通心理学教程M. 中国人民公安大学出版社.2.王炳浩，魏建勤，吴永红.汽车驾驶员瞌睡状态脑电波特征的初步探索J.北京：汽车工程，2004年.3.潘晓东，李君羡，徐小冬，基于眼部行为的驾驶疲劳评价指标的阈值J.上海：同济大学学报
20、(自然科学版)，2011年.4.吴超仲，张晖，毛喆，初秀民，严新平.基于驾驶操作行为的驾驶员疲劳状态识别模型研究J.武汉：中国安全科学学报，2007年.5.毛喆，严新平，吴超仲，张晖，黄德启.疲劳驾驶时的车速变化特征J.北京：北京工业大学学报，2011年.6.成波，张广渊，冯睿嘉，张维.国内外驾驶疲劳状态检测技术的现状与发展J.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京.7.沈永增，刘小磊.眼部疲劳状态检测算法的研究与实现J.计算机用用与软件，2011,28（3）.8.宋柱梅，王海林，刘汉辉.疲劳驾驶检测和识别方法研究J.深圳：深圳职业技术学院学报，2011（3）.9.王立颖.基于模式识别的车辆防疲劳驾驶智能转向盘及其监控算法的设计J.汽车电器，2011（6）.,谢谢观看，欢迎指导！,汽车驾驶员瞌睡预警概况,指导教师：小组成员：,
