汽车驾驶安全预警车载智能终端的制作方法

本实用新型涉及车载电子设备技术领域，更具体是涉及一种汽车驾驶安全预警车载智能终端。

背景技术：

随着经济的发展，汽车在我国交通运输中的增长极快，酒驾和疲劳驾驶是都交通事故高发的主要原因之一。大家都知道喝酒开车要坐牢，而疲劳这个概念就很难定义，科学家对疲劳研究了一百多年，也没有明确的定义，只有抽象的描述。交通法中规定连续驾驶机动车超过4小时未停车休息或者停车休息时间少于20分钟就算疲劳驾驶，可这样的定义非常局限，法律规定也不完善。无论大家对疲劳驾驶的认知，还是交警部门对疲劳驾驶的查处力度，因无法做到事前判定，处罚力度也小。

据统计，我国每年交通事故死亡人数已经超过了10万人，我国汽车保有量不到全世界的2％，但是交通事故的死亡人数则占全球的比例达到20％。多年来，我国交通事故死亡人数有所下降，但是由于汽车保有量增长更快，所以每年交通事故死亡总人数仍是不端创出新高。我国道路交通事故率较高的情况一直没有缓解，事故死亡人数连续十年依然是世界第一。世界各国调查数据显示，汽车驾驶员疲劳驾驶成为各国交通事故的隐患，因为疲劳驾驶每年成的死亡人数高达40多万。在这样严峻的交通事故形势下，普通汽车代步的功用已经不能满足人的需求，车辆的主动安全技术受到越来越多人的关注。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅操作简单方便，不受环境的影响，白天和晚上使用同样的检测方法，有良好的适应性，准确度高的汽车驾驶安全预警车载智能终端。

本实用新型是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种汽车驾驶安全预警车载智能终端，其特征在于，它包括酒驾安全预警装置和疲劳驾驶安全预警装置；

酒驾安全预警装置包括现场环境探测的无线传感器装置、无线收发模块、单片机和远程监控系统及报警装置；无线收发模块包括用来接收其探测信息并将探测信息转换为发射信号的无线发射器，与单片机信号连接的、用来接收无线发射器发射信号的无线接收器，远程监控系统与单片机信号连接，单片机与报警装置控制连接，在现场环境探测装置检测到的各项检测值超过阈值时，控制报警装置发出报警信号；

疲劳驾驶安全预警装置包括摄像头和与摄像头连接的控制器、与控制器连接的语音提醒装置，摄像头采集驾驶员的头部图像，然后对人脸和眼部瞳孔的特征提取，并且利用控制器中的疲劳判定系统对疲劳驾驶程度进行判断，控制语音提醒装置对疲劳驾驶的情况进行语音提醒。

作为上述方案的进一步说明，无线传感器装置的无线收发器芯片是工作在ISM频段，无线传感器装置包括频率发生器、增强型模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器，输出功率频道选择和协议的设置通过无线通信接口的设置，连接到单片机完成无线数据传输,实现监控平台与检测点的通讯。

进一步地，远程监控系统包括数据存储模块、酒精检测系统网站，无线收发模块将数据传送到单片机，实现了酒精浓度的检测及数据的存储，再通过无线网络将储存的数据传输到酒精检测系统网站。

进一步地，酒精检测系统的数据传输流程包括无线传感器装置采集、数据流传输通道、服务器三个组成部分，传感器通过测量车内酒精的浓度进行实时检测和分析，并通过数据传输通道将分析数据传送到服务器，再由服务器向用户发出预警信息。

进一步地，控制器中内嵌有人脸检测系统、人眼定位系统和疲劳判断系统，实现驾驶员人脸的检测、驾驶员人眼的定位、驾驶员眼睛状态的判断和驾驶员疲劳程度的判断。

本实用新型采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本实用新型采用的酒精检测系统由硬件和软件两大部分组成，现场环境探测的无线传感器装置、无线收发模块、单片机、远程监控系统及报警装置；无线收发模块包括室内无线传感器网络信号的连接，用来接收其探测信息并将探测信息转换为发射信号的无线发射器，与单片机信号连接的、用来接收无线发射器发射信号的无线接收器；远程监控装置与单片机信号连接；单片机与报警装置控制连接，在现场环境探测装置检测到的各项检测值超过阈值时，控制报警装置发出报警信号，通过互联网实现远程监测，随时了解车内环境中的驾驶员是否喝酒。

2、本实用新型可以直接在汽车上安装，通过摄像头实时采集驾驶员的头部图像进行疲劳判断，通过摄像头采集驾驶员的头部图像，检测装置体积小，容易实现，成本较低,而且为非接触性的检测工具，本身不会对驾驶员产生影响；采用驾驶员的眼睛的特征来判断疲劳状态，准确度高，不受汽车内外环境的影响，基本上不需要驾驶员对系统进行过多的操作。

附图说明

图1为本实用新型的酒驾安全预警装置连接结构原理图；

图2为本实用新型的疲劳驾驶安全预警装置连接结构原理图；

图3为本实用新型的连接结构原理图；

图4为本实用新型的疲劳驾驶安全预警装置运行原理图；

图5为本实用新型的疲劳驾驶安全预警装置运行原理图；

图6为本实用新型的疲劳驾驶安全预警装置运行原理图；

图7为本实用新型的疲劳驾驶安全预警装置运行原理图；

图8为本实用新型的疲劳驾驶安全预警装置运行原理图；

图9为驾驶员疲劳驾驶检测系统框架图。

附图标记说明：1、酒驾安全预警装置 1-1、无线传感器装置 1-2、无线收发模块 1-3、单片机 1-4、远程监控系统 1-5、报警装置 2、疲劳驾驶安全预警装置 2-1、摄像头 2-2、控制器 2-3、语音提醒装置。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。

如图1-图2所示，本实用新型是一种汽车驾驶安全预警车载智能终端，它包括酒驾安全预警装置1和疲劳驾驶安全预警装置2；

酒驾安全预警装置包括现场环境探测的无线传感器装置1-1、无线收发模块1-2、单片机1-3和远程监控系统1-4及报警装置1-5；无线收发模块包括用来接收其探测信息并将探测信息转换为发射信号的无线发射器，与单片机信号连接的、用来接收无线发射器发射信号的无线接收器，远程监控系统与单片机信号连接，单片机与报警装置控制连接，在现场环境探测装置检测到的各项检测值超过阈值时，控制报警装置发出报警信号；无线传感器装置的无线收发器芯片是工作在ISM频段，无线传感器装置包括频率发生器、增强型模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器，输出功率频道选择和协议的设置通过无线通信接口的设置，连接到单片机完成无线数据传输,实现监控平台与检测点的通讯。远程监控系统包括数据存储模块、酒精检测系统网站，无线收发模块将数据传送到单片机和数据存储模块，实现了酒精浓度的检测及数据的存储，再通过无线网络将储存的数据传输到酒精检测系统网站。酒精检测系统监测网站：用户界面是基于浏览器平台的网站，在网站上展示和预警，向用户展示数据趋势。通过互联网实现远程监测，随时了解车内环境中的驾驶员是否喝酒。

酒精检测系统的数据传输流程包括无线传感器装置采集、数据流传输通道、服务器三个组成部分，传感器通过测量车内酒精的浓度进行实时检测和分析，并通过数据传输通道将分析数据传送到服务器，再由服务器向用户发出预警信息。报警装置采用的是触动阈值自动发送短信报警。传感器结点检测到数据超出设定值后,即开始警报,同时将异常信号传入远程监控系统，用户可以收到短信警报，同时通过手机、手提电脑、平板电脑等终端浏览器通过互联网可直接接收到车内发出报警信号，报告酒精浓度异常。采用触动阈值自动发送短信警报，再分为人声警报，手机App警报等形式。

如图4-图8所示，疲劳驾驶安全预警装置2包括摄像头2-1和与摄像头连接的控制器2-2、与控制器连接的语音提醒装置2-3，摄像头采用带有近红外功能的COMS摄像头采集图像。摄像头采集驾驶员的头部图像，然后对人脸和眼部瞳孔的特征提取，并且利用控制器中的疲劳判定系统对疲劳驾驶程度进行判断，控制语音提醒装置对疲劳驾驶的情况进行语音提醒。控制器中内嵌有人脸检测系统、人眼定位系统和疲劳判断系统，实现驾驶员人脸的检测、驾驶员人眼的定位、驾驶员眼睛状态的判断和驾驶员疲劳程度的判断。

值得注意的是疲劳驾驶安全预警装置2的控制器2-2可以与酒驾安全预警装置的单片机1-3整合为同一控制芯片的形式，也可以分别采用不同的控制芯片进行操作控制。

进一步地，如图6-图8所示，所述人脸检测系统是利用摄像头获取驾驶员的脸部信息，并由人眼定位系统获得眼睛图像，通过对图像的识别和分析判断眼睛的闭合状态；然后定于眼睛瞳孔的开度大于25％则眼睛处于睁开状态，当瞳孔的开度等于或者小于25％则认为眼睛处于闭合状态。如图9所示，是驾驶员疲劳驾驶检测系统框架图，在所述摄像头收集到的驾驶员的脸部图像后，首先对读入的图像进行颜色空间的转换，方便使用色彩信息分割人脸与背景，然后根据颜色差异，去除非人脸部分，最后得到仅含有人脸范围的二值图像，眼睛定位系统将在驾驶员脸部区域检测到驾驶员的眼睛，并将定位出的驾驶员眼睛提取出来。人眼定位过程包括首先从人脸检测系统中的得到的人脸图像依据人眼分布特征减少人脸的范围，然后通过边缘检测算法进行边缘检测，接着通过Hough检测圆，最后检测出眼睛，利用以上的处理可以定位出瞳孔的轮廓，可以计算除瞳孔中心以及半径，从而可以判断眼睛的开闭状态。

进一步地，疲劳驾驶安全预警装置判断驾驶员疲劳驾驶程度的过程中，包括对眨眼频率、平均眨眼持续时间、平均眼睛闭合的速率或单位时间内眼睛闭合的时间(PERCLOS值)的检测；眨眼频率即眼睛从睁开到闭合再到睁开的过程；通常情况下人眼每分钟眨动10至15次，每次眨眼间隔时间4至5秒，每次眨眼持续时间约为0.2秒，通过统计驾驶员在驾驶时的单位时间内眨眼的次数作为判定是否出现疲劳驾驶的方法；平均眨眼持续时间的检测，是因为在疲劳时，人的眨眼持续时间会显著提高，眼睛中飞入异物等异常情况也会提高，这些都会影响驾驶员的驾驶，因此一些疲劳驾驶检测的研究中把眨眼持续时间作为判断疲劳的指标；平均眼睛闭合的速率的检测，是通过计算一段时间内眼睛从最大程度睁眼到闭眼平均所需的时间，如果这个时间大于某个阈值，则认为驾驶员处于疲劳驾驶的状态；PERCLOS值计算如下：

PERCLOS算法有三种：

P70：指当眼睑遮住瞳孔的面积超过70％，则计为眼睛处于闭合状态，统计单位时间内眼睛闭合时间所占百分比。

P80：指当眼睑遮住瞳孔的面积超过80％，则认为眼睛处于闭合状态，统计单位时间内眼睛闭合时间所占百分比。

EM：指当眼睑遮住瞳孔的面积超过一半则认为眼睛处于闭合状态，统计单位时间内眼睛闭合时间所占百分比。

虽然几种标准都可以在不同程度上对疲劳驾驶进行预警，但是P80与驾驶员的相关性最好。

本实用新型与现有技术相比，1、传感器通过测量车内酒精的浓度进行实时检测和分析，并通过数据传输通道将分析数据传送到服务器，再由服务器向用户发出预警信息；该系统可以收集和保存信息，通过互联网远程监测，可随时了解车内酒精浓度的情况和数据流程，随时了解车内环境中的驾驶员是否喝酒。

2、本实用新型通过摄像头采集驾驶员的头部图像，然后对人脸和眼部瞳孔的特征提取，并且利用疲劳判定规则对疲劳驾驶程度进行判断。对疲劳驾驶的情况进行语音提醒。不受环境的影响，白天和晚上使用同样的检测方法，有良好的适应性，准确度高。改进了模型识别的确定，为大规模推广奠定了基础，具有明显的经济效益和社会效益，它可为汽车零部件企业的发展提供新的增长点。它为非接触性的检测工具，本身不会对驾驶员产生影响。采用驾驶员的眼睛的特征来判断疲劳状态，准确度高，不受汽车内外环境的影响。通过摄像头采集驾驶员的头部图像，检测装置体积小，容易实现，成本较低。而且，本实用新型直接在汽车上安装，通过摄像头实时采集驾驶员的头部图像进行疲劳判断，基本上不需要驾驶员对系统进行过多的操作。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。