一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置

本发明涉及穿戴设备领域，尤其涉及一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置。

背景技术：

1、快速、实时、有效地检测疲劳驾驶状态并向驾驶员发出预警信号，将能有效地减少交通事故发生的概率。

2、查阅相关已公开技术方案，如cn211427470u现有技术公开了一种疲劳驾驶提醒装置，包括疲劳监控系统、驾驶员用按摩座椅和穿戴在驾驶员身上的智能穿戴设备，智能穿戴设备监控驾驶员的身体指标并通过t-box传递给疲劳监控系统；疲劳监控系统通过can网络、车身控制模块bcm与按摩座椅的控制器连接，控制器控制按摩座椅的按摩电机以输出使人感到不舒服的高频低扭矩波动；此方案能有效的识别驾驶员的疲劳状态，并及时提醒、驱赶疲劳状态；另一种典型的公开号为cn112971784b的现有技术公开的一种可穿戴骨传导疲劳驾驶检测方法及装置，通过可穿戴骨传导疲劳驾驶检测方法，能高效精准地采集人的生理特征模拟信号，并采用所实施的噪声消除技术和信号分离技术得到与疲劳驾驶紧密相关的脑电波信号、眼球运动极化信号、面部肌电信号和皮电活动信号，并基于这四类信号和个性化的分层模型进行精准疲劳驾驶检测；以上方案的检测方式均为对驾驶员已处于疲劳驾驶状态的检测，无法提前预测出驾驶员是否会进入疲劳驾驶状态；在驾驶员驾驶过程中，一时的疲劳产生的疏忽足以产生严重的交通事故。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，包括可穿戴装置本体，和设置在可穿戴装置本体上的监测模块、控制模块、报警模块和显示模块；

4、所述监测模块用于获取驾驶员的生理参数信息，所述控制模块用于对驾驶员的生理参数信息进行分析并判定驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，并在判定驾驶员处于疲劳驾驶状态时向报警模块发出报警信号，所述报警模块在接收到报警信号后向驾驶员发出报警提醒，所述显示模块用于完成驾驶员与所述装置之间的交互；

5、所述监测模块包括心率监测模块、血氧监测模块和血压监测模块，所述心率监测模块用于监测驾驶员心率数据，所述血氧监测模块用于监测驾驶员血氧浓度数据，所述血压监测模块用于监测驾驶员血压数据；

6、所述控制模块包括预处理模块和检测模块，所述预处理模块在采集时间内生成驾驶员各指标参数标准，所述检测模块在检测时间内根据所述各指标参数标准对驾驶员疲劳驾驶状态进行判定；

7、所述预处理模块在采集时间内采集n次驾驶员生理参数信息，所述生理参数信息包括心率数据、血氧浓度数据和血压数据，分别将采集n次的心率数据、血氧浓度数据和血压数据按从小到大的顺序排列生成四个数组，所述四个数组分别为第一心率数据数组、第一血氧浓度数据数组、第一舒张压数据数组和第一收缩压数据数组，分别剔除所述四个数组中前5％和后5％的数据生成第二心率数据数组、第二血氧浓度数据数组、第二舒张压数据数组和第二收缩压数据数组，分别对所述第二心率数据数组、第二血氧浓度数据数组、第二舒张压数据数组和第二收缩压数据数组中数据求取四个平均值，所述四个平均值分别为心率平均值、血氧浓度平均值、舒张压平均值和收缩压平均值，所述四个平均值即为指标参数标准；

8、所述检测模块随检测时间变化生成一个判断函数q(t)并根据判断函数对驾驶员疲劳驾驶状态进行判定，所述判断函数满足：

9、

10、其中，f(t)为基础函数，f′(t)为基础函数的变化幅度，γ为一极大的实数，所述基础函数和基础函数的变化幅度满足：

11、

12、

13、

14、

15、f(t)＝f(tx)+f(ty)+f(tz)+f(tk)；

16、f′(t)＝|f′(tx)|+|f′(ty)|+|f′(tz)|+|f′(tk)|；

17、其中，f(tx)、f(ty)、f(tz)和f(tk)分别为心率基础函数、血氧浓度基础函数、舒张压基础函数和收缩压基础函数，tx为驾驶员心率随检测时间的变化引起的变化量，ty为驾驶员血氧浓度随检测时间的变化引起的变化量，tz为驾驶员舒张压随检测时间的变化引起的变化量，tk为驾驶员收缩压随检测时间的变化引起的变化量，和分别为所述心率平均值、血氧浓度平均值、舒张压平均值和收缩压平均值，x、y、z和k分别为心率、血氧浓度、舒张压和收缩压的波动范围，,α1、α2、α3和α4为权重系数；若检测时间内某一时刻ti满足：

18、

19、其中，δt为设定的判断周期，range为判断阈值，此时控制模块判定驾驶员处于疲劳驾驶状态并向报警模块发出报警信号；

20、所述报警模块包括声音报警单元和振动报警单元，所述报警模块在接收到报警信号时通过所述声音报警单元发出提示音并通过所述振动报警单元发出振动以提示驾驶员。

21、本发明所取得的有益效果是：

22、通过监测模块获取获取驾驶员的生理参数信息，从而了解驾驶员的身体状态；通过控制模块生成驾驶员各指标参数标准，并根据各指标参数标准和驾驶员的生理参数信息生成基础函数和判断函数，通过基础函数和其变化率预测出驾驶员的疲劳状态，通过判断函数与阈值比较生成报警信号，通过报警模块向驾驶员发出声音报警和振动报警。

23、为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

技术特征：

1.一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，包括可穿戴装置本体，和设置在可穿戴装置本体上的监测模块、控制模块、报警模块和显示模块；

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，其特征在于，所述控制模块包括预处理模块和检测模块，所述预处理模块在采集时间内生成驾驶员各指标参数标准，所述检测模块在检测时间内根据所述各指标参数标准对驾驶员疲劳驾驶状态进行判定。

3.根据权利要求2所述的一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，其特征在于，所述预处理模块在采集时间内采集n次驾驶员生理参数信息，所述生理参数信息包括心率数据、血氧浓度数据和血压数据，分别将采集n次的心率数据、血氧浓度数据和血压数据按从小到大的顺序排列生成四个数组，所述四个数组分别为第一心率数据数组、第一血氧浓度数据数组、第一舒张压数据数组和第一收缩压数据数组，分别剔除所述四个数组中前5％和后5％的数据生成第二心率数据数组、第二血氧浓度数据数组、第二舒张压数据数组和第二收缩压数据数组，分别对所述第二心率数据数组、第二血氧浓度数据数组、第二舒张压数据数组和第二收缩压数据数组中数据求取四个平均值，所述四个平均值分别为心率平均值、血氧浓度平均值、舒张压平均值和收缩压平均值，所述四个平均值即为指标参数标准。

4.根据权利要求3所述的一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，其特征在于，所述检测模块随检测时间变化生成一个判断函数q(t)并根据判断函数对驾驶员疲劳驾驶状态进行判定，所述判断函数满足：

5.根据权利要求4所述的一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，其特征在于，所述报警模块包括声音报警单元和振动报警单元，所述报警模块在接收到报警信号时通过所述声音报警单元发出提示音并通过所述振动报警单元发出振动以提示驾驶员。

技术总结
本发明提供了一种可穿戴式人体驾驶疲劳监测装置，包括可穿戴装置本体，和设置在可穿戴装置本体上的监测模块、控制模块、报警模块和显示模块；所述监测模块用于获取驾驶员的生理参数信息，所述控制模块用于对驾驶员的生理参数信息进行分析并判定驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，并在判定驾驶员处于疲劳驾驶状态时向报警模块发出报警信号，所述报警模块在接收到报警信号后向驾驶员发出报警提醒，所述显示模块用于完成驾驶员与所述装置之间的交互；本发明通过对驾驶员生理参数采集并根据其生理参数变化速率可预测出驾驶员的疲劳状态并发出报警。

技术研发人员：袁达,王颖,漆江艳,朱辉,黄宁,谭亲强,王金良,张铁军,李正明
受保护的技术使用者：湖南汽车工程职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13