汽車駕駛員防疲勞預(yù)警系統(tǒng)摘要：在高速公路快速發(fā)展的時(shí)代，疲勞駕駛是造成交通事故的主要元兇之一。駕駛員防疲勞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)旨在使打瞌睡駕駛的司機(jī)能隨時(shí)通過系統(tǒng)發(fā)覺自己的駕駛狀態(tài)，通過此系統(tǒng)刺激駕駛員集中注意力，從而保障行車安全，減小由于疲倦產(chǎn)生交通事故的可能性。這也為人類生命財(cái)產(chǎn)安全提供了有力保障，降低道路傷害對(duì)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的損害。關(guān)鍵詞：疲勞檢測 疲勞駕駛 預(yù)警系統(tǒng)本課題的應(yīng)用背景、意義駕駛疲勞是指駕駛員由于睡眠不足或長時(shí)間持續(xù)駕駛造成的反應(yīng)能力下降，這種下降表現(xiàn)在駕駛員困倦、打瞌睡、駕駛操作失誤或完全喪失駕駛能力。駕駛疲勞反映在生理與心理兩個(gè)方面，生理反映包括神經(jīng)系統(tǒng)的功能、血液和眼睛的變化；心理反映包括反應(yīng)時(shí)延長、注意力分散、動(dòng)作不協(xié)調(diào)。美國印第安那大學(xué)對(duì)交通事故原因的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)85的事故與駕駛員有關(guān)，車輛和環(huán)境因素只占151。駕駛員在事故發(fā)生前一瞬間的行為和故障直接導(dǎo)致了事故的發(fā)生，這些行為包括知覺的延遲、對(duì)環(huán)境的決策錯(cuò)誤、對(duì)危險(xiǎn)情況的處理不當(dāng)?shù)?。在所有的駕駛員錯(cuò)誤中，最常見的是知覺延遲和決策錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤會(huì)產(chǎn)生注意力不集中、反映遲鈍、操作不當(dāng)?shù)?，產(chǎn)生這些錯(cuò)誤的根本原因就是駕駛疲勞。由于司機(jī)疲勞駕駛導(dǎo)致警惕性水平的下降，從而造成交通事故的增長，這已成為了社會(huì)普遍關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。如果司機(jī)疲勞駕駛，那么他的觀察、識(shí)別和車輛控制能力都會(huì)顯著下降，嚴(yán)重威脅自身的安全和其他人的生命。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，交通事故已成為當(dāng)前各國所面臨的嚴(yán)重問題。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全世界每年有120多萬人死于交通事故，數(shù)百萬人受傷或致殘。全球每年交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5180億美元，其中發(fā)展中國家占1000億美元2。近年來，我國惡性道路交通事故呈上升趨勢。我國交通事故死亡人數(shù)己連續(xù)10多年居世界第一。我國因車禍喪生的人數(shù)，十幾年間己從每年5萬多人增長到10多萬人，是交通事故死亡人數(shù)居世界第二位國家的兩倍。其中，駕駛員疲勞造成交通事故的占總數(shù)的20左右，大約占特大交通事故的403以上。所以進(jìn)行疲勞檢測技術(shù)的研究是十分必要的，且有其深遠(yuǎn)的意義。二國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 許多國家都比較重視疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的研究工作,早期的疲勞駕駛測評(píng)主要是從醫(yī)學(xué)角度出發(fā),借助醫(yī)療器件進(jìn)行的. 這些研究可以追溯到1935 年美國交通部管轄的洲際商業(yè)協(xié)會(huì)ICC(InterstateCommerce Commission)要求美國公共衛(wèi)生服務(wù)署USPHS(United States Public Health Service) 對(duì)城市商業(yè)機(jī)動(dòng)車駕駛員服務(wù)時(shí)間(hours of service) 管理?xiàng)l例的合理性所進(jìn)行的調(diào)查. 但是對(duì)疲勞駕駛的實(shí)質(zhì)性的研究工作,是從20 世紀(jì)80 年代由美國國會(huì)批準(zhǔn)交通部實(shí)施駕駛服務(wù)時(shí)間(HOS)改革,研究商業(yè)機(jī)動(dòng)車駕駛和交通安全的關(guān)系,并健全卡車和公共汽車安全管理?xiàng)l例開始的,由此把疲勞駕駛的研究提到立法高度,保證了開展疲勞駕駛研究的合法性、有效性和持續(xù)性。其研究工作大致可以分為兩大類:一是研究疲勞瞌睡產(chǎn)生的機(jī)理和其他各種誘發(fā)因素,尋找能夠降低這種危險(xiǎn)的方法；二是研制車輛智能報(bào)警系統(tǒng),防止駕駛員瞌睡狀態(tài)下駕駛。20世紀(jì)90年代,疲勞程度測量方法的研究有了很大的進(jìn)展,許多國家已開始了疲勞駕駛車載電子測量裝置的開發(fā)研究工作,尤以美國的研究發(fā)展較快。研究成果中具代表性的有: (1) 美國研制的打瞌睡駕駛員偵探系統(tǒng)DDDS(Drowsy Driver Detection System). 采用多普勒雷達(dá)和復(fù)雜的信號(hào)處理方法,可獲取駕駛員煩躁不安的情緒活動(dòng)、眨眼頻率和持續(xù)時(shí)間等疲勞數(shù)據(jù),用以判斷駕駛員是否打瞌睡或睡著. 該系統(tǒng)可制成體積較小的儀器,安裝在駕駛室內(nèi)駕駛員頭頂上方,完全不影響駕駛員正常的駕駛活動(dòng)4。 (2) 方向盤監(jiān)視裝置S.A.M.(Steering Attention Monitor) . 一種監(jiān)測方向盤非正常運(yùn)動(dòng)的傳感器裝置,適用于各種車輛. 方向盤正常運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器裝置不報(bào)警,若方向盤4s不運(yùn)動(dòng),S.A.M.就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲直到方向盤繼續(xù)正常運(yùn)動(dòng)為止。S.A.M.被固定在車內(nèi)錄音機(jī)旁,方向盤下面的桿上裝有一條磁性帶,用以監(jiān)測方向盤的運(yùn)動(dòng)。使用S.A.M.并不意味延長駕駛時(shí)間,而是要提醒駕駛員駕車時(shí)不要打瞌睡。另外,S.A.M.與錄像機(jī)配合使用可以為保險(xiǎn)公司提供證據(jù)5。 (3) 日本研制的DAS2000 型路面警告系統(tǒng)(DAS2000 Road Alert System) . 一種設(shè)置在高速公路上用計(jì)算機(jī)控制的紅外線監(jiān)測裝置,當(dāng)行駛車輛擺過道路中線或路肩時(shí),向駕駛員發(fā)出警告6. (4) 反應(yīng)時(shí)測試儀PVT(Psychomotor Vigilance Test) . 根據(jù)駕駛員對(duì)儀器屏幕上隨機(jī)出現(xiàn)的光點(diǎn)的反映(光點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)敲擊鍵盤) 速度測試駕駛員的反應(yīng)時(shí),用以判斷其疲勞程度. (5)日本研制的電子“清醒帶”. 使用時(shí)固定在駕駛員頭部,將“清醒帶”一端的插頭插入車內(nèi)點(diǎn)煙器的插座,裝在帶子里的半導(dǎo)體溫差電偶使平展在前額部位的鋁片變涼,使駕駛員睡意消除,精神振作. 我國的疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的研究起步較晚,目前比較成型的是通過傳感器測量駕駛員駕駛時(shí)方向盤、踏板等的運(yùn)動(dòng)參數(shù)來判別駕駛員的安全因素,發(fā)現(xiàn)方向盤的操縱情況與駕駛員的疲勞程度有一定的聯(lián)系,方向盤較長時(shí)間不動(dòng),說明駕駛員在打瞌睡。駕駛員預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 目前，疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的研究方興未艾，雖然對(duì)其進(jìn)行行研究逐漸引起許多國家的關(guān)注和重視， 但到目前為止，實(shí)用的產(chǎn)品尚未推出，系統(tǒng)監(jiān)測的準(zhǔn)確性、可靠性和有效性亟待提高，今后其發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢。1、深入認(rèn)認(rèn)識(shí)研究疲勞駕駛的特性及形成機(jī)理。人們將會(huì)結(jié)合心理學(xué)的最新研究成果，從生理學(xué)、生物化學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、行為科學(xué)等多門學(xué)科的角度，深入研究駕駛員疲勞的形成機(jī)理，并揭示其形成機(jī)理的本質(zhì)，為系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)提供理論依據(jù)。2、準(zhǔn)確建立起描述駕駛行為與疲勞之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。利用目前常用的接觸式檢測方法，找出疲勞駕駛的表征及原因，為實(shí)時(shí)的、客觀的非接觸式檢測方法確定合理的疲勞駕駛檢測標(biāo)準(zhǔn)。 3、建立可靠的駕駛疲勞評(píng)價(jià)體系。隨著腦成像技術(shù)以及認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的飛速發(fā)展，系統(tǒng)地研究認(rèn)知疲勞過程和功能狀態(tài)，并通過大量的實(shí)驗(yàn)研究，探討確定詳細(xì)的駕駛疲勞評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。4、進(jìn)一步融合多種信息，提高疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性將是今后的重點(diǎn)研究方向之一。隨著智能傳感器：數(shù)字圖像處理、移動(dòng)通信、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)、自動(dòng)控制、信息處理、DSP等技術(shù)的大力推廣和發(fā)展，使其對(duì)駕駛員疲勞程度進(jìn)行定性和定量相結(jié)合的檢測，以達(dá)到提高檢測準(zhǔn)確性的目的。5、設(shè)計(jì)可靠、低廉、有效、便攜的疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)促進(jìn)疲勞駕駛、預(yù)警系、統(tǒng)的產(chǎn)品化和商品化。要在汽車上普及，成功安裝、使用疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)，首先是對(duì)駕駛員的駕駛駛行為不產(chǎn)生干擾， 方便駕駛員的駕駛；其次是必須絕對(duì)準(zhǔn)確、可靠； 最后必須保證價(jià)格低廉，使有關(guān)公司及車主在費(fèi)用上能輕松承擔(dān)。利用數(shù)字移動(dòng)通信和無線傳感技術(shù)開發(fā)駕駛員疲勞駕駛網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，擴(kuò)大疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)空覆蓋范圍，加強(qiáng)交通通管理部門的監(jiān)管，將是今后疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向?？偨Y(jié) 疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)的研究是汽車主動(dòng)安全技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，一直是國內(nèi)外交通安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其研究跨越了心理學(xué)、生理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、計(jì)算機(jī)信息、模式識(shí)別、數(shù)字圖像處理、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等多個(gè)學(xué)科。隨著汽車技術(shù)的進(jìn)歩和傳感器制造工藝的提高，以及各國對(duì)交通安全的曰益重視，疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)將會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善發(fā)展，從而為有效降低交通事故發(fā)生率，保證人民生命和財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮越來越重要的作用。 參考文獻(xiàn)1 張靈聰，王正國，朱佩芳汽車駕駛疲勞研究綜述人類工效學(xué)，1999，9(1)：38412 縱滔，高進(jìn)東陜西省高速公路致死性交通事故的特點(diǎn)中國交通醫(yī)學(xué)雜志，2003，l8(4)：3683703 張志斌，陳陽丹，楊玉珍基于Blackfin533的駕駛疲勞實(shí)時(shí)檢測預(yù)警系統(tǒng)J計(jì)算機(jī)測量與控制，2008，16(11)：156715704 朱振華，吳曉娟.基于眨眼持續(xù)時(shí)間的司機(jī)疲勞檢測方法.計(jì)算機(jī)工程，20085 郝永江， 高金華.基于圖像的駕駛員疲勞監(jiān)測系統(tǒng).2008年4月6 孫瑋，李曉瑩 避免疲勞駕駛的 “駕駛員警示系統(tǒng)”J交通世界（運(yùn)輸車輛）， 2006,（1:）：577 王磊，吳曉娟駕駛疲勞瞌睡檢測方法的研究進(jìn)展生物醫(yī)學(xué)T程學(xué)， 2007，24(1)：2452488 R. 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