一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于駕駛員輔助駕駛技術領域，具體涉及一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤及其控制方法。
【背景技術】
[0002]疲勞駕駛是引發交通事故的一個重要因素。我國每年因道路交通傷亡人數居世界首位，而且以每年10 %的速度遞增，疲勞駕駛所導致的交通事故也以相當快的速度遞增。以北京為例，因疲勞所導致的交通事故占到事故總數的20%以上。疲勞駕駛已經成為交通事故的重要因素，嚴重威脅著人們的生命和財產安全；如果能夠快速、實時、有效地檢測疲勞駕駛狀態并向駕駛員發出預警信號，將能有效地減少交通事故發生的概率。
[0003]駕駛疲勞是指在一段時間的駕車之后所產生的反應水平下降。反應遲鈍、判斷遲緩、動作僵硬、節奏緩慢等是駕駛員駕駛疲勞的主要表現形式。各種綜合研宄顯示，方向盤的操作頻率和握力(或壓力)程度可較為直接的表征駕駛員是否處于疲勞駕駛狀態。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤及其控制方法，本發明基于檢測操作頻率和握力(或壓力)有效的對駕駛員疲勞駕駛進行預警，并且操作簡單，具有較高的實用性和可實現性。
[0005]為達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，包括方向盤支撐架，方向盤支撐架的中心固定有角速度傳感器，方向盤支撐架的扶手周向固定有若干依次串聯的壓力傳感器，方向盤支撐架上還固定有疲勞駕駛預警裝置，所述的疲勞駕駛預警裝置包括殼體，殼體內部設有單片機、預警閃爍燈和預警音響，殼體上還設有能夠關閉預警閃爍燈和預警音響的關閉按鈕，所述的角速度傳感器和壓力傳感器與單片機的輸入端相連，預警閃爍燈和預警音響與單片機的輸出端相連。
[0007]進一步地，角速度傳感器包括設置在方向盤支撐架中心的線圈及設置在線圈兩側的磁鐵，所述的角速度傳感器采用角速度型動磁鐵式磁電傳感器。
[0008]進一步地，所述的壓力傳感器包括固體介質、均勻固定在固體介質一側的動極板和固定在固體介質另一側的定級板。
[0009]進一步地，所述的壓力傳感器為24個且均勻分布在方向盤支撐架的扶手周向。
[0010]進一步地，所述的壓力傳感器為變極距型電容式傳感器。
[0011]一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤的控制方法，包括以下步驟:
[0012]I)判斷駕駛員是否疲勞駕駛:從車輛啟動開始，每隔T時間判斷一次所述T時間內方向盤是否轉動，若是，則為正常駕駛，若否，則繼續判斷方向盤是否受到大于F的握力或壓力，若是，則為正常駕駛，若否，則為疲勞駕駛；
[0013]2)判斷是否預警:當正常駕駛時，不預警；當疲勞駕駛時，預警；
[0014]3)判斷駕駛員是否警覺:若是，則通過手動關閉預警，若否，依然判定為疲勞駕駛，持續預警；關閉預警后，則重新判定是否疲勞駕駛，依此循環。
[0015]進一步地，所述方向盤是否轉動通過設置在方向盤支撐架中心的角速度傳感器檢測。
[0016]進一步地，所述方向盤受握力或壓力的大小通過固定在方向盤支撐架的扶手周向的壓力傳感器檢測。
[0017]進一步地，預警為聲音和燈光同時預警，聲音和燈光分別通過設置在方向盤支撐架上的預警音響和預警閃爍燈發出。
[0018]進一步地，關閉預警通過設置在方向盤支撐架上的關閉按鈕進行關閉。
[0019]與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果:
[0020]本發明通過設置角速度傳感器和壓力傳感器接收方向盤轉動情況及手握方向盤力的情況，并把此情況發送給單片機，由單片機判斷是否疲勞駕駛，并通過預警閃爍燈和預警音響發出預警，還設有關閉按鈕，當駕駛員感到預警信息時，可以手動控制該按鈕關閉預警，結構簡單，操作簡便，駕駛員無需進行專門培訓即可進行獨立操作，并且各部件均已成熟，本發明適用于駕駛員長時間的駕駛疲勞預警，特別適應如今多發的高速公路駕駛疲勞預警，并且燈光預警與聲音預警協同作用，預警效果更加顯著，通過方向盤轉動和握力或壓力協同判斷，預警更加準確，同時能夠在現有的方向盤上進行簡單改造安裝，實用性強。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明的角速度型動磁鐵式磁電傳感器原理示意圖；
[0022]圖2為本發明的變極距型電容式傳感器原理示意圖；
[0023]圖3為本發明的整體的結構示意圖；
[0024]圖4為本發明的工作流程示意圖。
[0025]其中，1、方向盤支撐架；2、磁鐵；3、壓力傳感器；4、殼體；5、單片機；6、關閉按鈕；
7、預警閃爍燈；8、預警音響；9、線圈；10、動極板；11、固體介質；12、定級板。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述:
[0027]參見圖1至圖3，一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，包括方向盤支撐架1，方向盤支撐架I的中心固定有角速度傳感器，角速度傳感器包括設置在方向盤支撐架I中心的線圈9及設置在線圈9兩側的磁鐵2，所述的角速度傳感器采用角速度型動磁鐵式磁電傳感器，方向盤支撐架I的扶手周向均勻固定有24個依次串聯的壓力傳感器3，所述的壓力傳感器3包括固體介質11、均勻固定在固體介質11 一側的動極板10和固定在固體介質11另一側的定級板12，所述的壓力傳感器3為變極距型電容式傳感器，方向盤支撐架I上還固定有疲勞駕駛預警裝置，所述的疲勞駕駛預警裝置包括殼體4，殼體4內部設有單片機5、預警閃爍燈7和預警音響8，殼體4上還設有能夠關閉預警閃爍燈7和預警音響8的關閉按鈕6，所述的角速度傳感器和壓力傳感器3與單片機5的輸入端相連，預警閃爍燈7和預警音響8與單片機5的輸出端相連。
[0028]參見圖4，一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤的控制方法，包括以下步驟:
[0029]I)判斷駕駛員是否疲勞駕駛:從車輛啟動開始，每隔4s判斷一次所述4s內方向盤是否轉動，所述方向盤是否轉動通過設置在方向盤支撐架I中心的角速度傳感器檢測，若是，則為正常駕駛，若否，則繼續判斷方向盤是否受到大于F的握力或壓力，所述方向盤受握力或壓力的大小通過固定在方向盤支撐架I的扶手周向的壓力傳感器3檢測，若是，則為正常駕駛，若否，則為疲勞駕駛；
[0030]2)判斷是否預警:當正常駕駛時，不預警；當疲勞駕駛時，同時發出聲音和燈光預警，聲音和燈光分別通過設置在方向盤支撐架I上的預警音響8和預警閃爍燈7發出；
[0031]3)判斷駕駛員是否警覺:若是，則通過手動關閉預警，關閉預警通過設置在方向盤支撐架I上的關閉按鈕6進行關閉，若否，依然判定為疲勞駕駛，持續預警，關閉預警后，則重新判定是否疲勞駕駛，依此循環。
[0032]下面對本發明的實施過程作進一步詳細說明:
[0033]從車輛啟動開始，角速度傳感器即開始檢測方向盤的轉動情況，壓力傳感器3檢測手握方向盤的力的情況，并將方向盤的轉動情況和手握方向盤的握力或壓力情況傳給單片機5，單片機5每隔4s判斷一次所述4s內方向盤是否轉動，若是，則為正常駕駛，若否，單片機5判斷方向盤是否受到大于1N的握力或壓力，若是，則為正常駕駛，若否，則為疲勞駕駛，單片機5將判斷結果輸送給預警閃爍燈7和預警音響8，當疲勞駕駛時，預警閃爍燈7進行閃爍預警，同時預警音響8播放相應的駕駛疲勞警示語句，當駕駛員接收到預警信息并警覺時，可以通過關閉按鈕6將預警閃爍燈7和預警音響8關閉，若駕駛員未發覺預警，說明駕駛員仍處于疲勞駕駛狀態，則預警閃爍燈7和預警音響8繼續預警。
【主權項】
1.一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，其特征在于，包括方向盤支撐架(I)，方向盤支撐架(I)的中心固定有角速度傳感器，方向盤支撐架(I)的扶手周向固定有若干依次串聯的壓力傳感器(3)，方向盤支撐架(I)上還固定有疲勞駕駛預警裝置，所述的疲勞駕駛預警裝置包括殼體(4)，殼體⑷內部設有單片機(5)、預警閃爍燈(7)和預警音響(8)，殼體(4)上還設有能夠關閉預警閃爍燈(7)和預警音響(8)的關閉按鈕￠)，所述的角速度傳感器和壓力傳感器(3)與單片機(5)的輸入端相連，預警閃爍燈(7)和預警音響(8)與單片機(5)的輸出端相連。
2.根據權利要求1所述的一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，其特征在于，角速度傳感器包括設置在方向盤支撐架(I)中心的線圈(9)及設置在線圈(9)兩側的磁鐵(2)，所述的角速度傳感器采用角速度型動磁鐵式磁電傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，其特征在于，所述的壓力傳感器(3)包括固體介質(11)、均勻固定在固體介質(11) 一側的動極板(10)和固定在固體介質(11)另一側的定級板(12)。
4.根據權利要求1所述的一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，其特征在于，所述的壓力傳感器(3)為24個且均勻分布在方向盤支撐架(I)的扶手周向。
5.根據權利要求4所述的一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，其特征在于，所述的壓力傳感器(3)為變極距型電容式傳感器。
6.一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)判斷駕駛員是否疲勞駕駛:從車輛啟動開始，每隔T時間判斷一次所述T時間內方向盤是否轉動，若是，則為正常駕駛，若否，則繼續判斷方向盤是否受到大于F的握力或壓力，若是，則為正常駕駛，若否，則為疲勞駕駛； 2)判斷是否預警:當正常駕駛時，不預警；當疲勞駕駛時，預警； 3)判斷駕駛員是否警覺:若是，則通過手動關閉預警，若否，依然判定為疲勞駕駛，持續預警；關閉預警后，則重新判定是否疲勞駕駛，依此循環。
7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于:所述方向盤是否轉動通過設置在方向盤支撐架(I)中心的角速度傳感器檢測。
8.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于:所述方向盤受握力或壓力的大小通過固定在方向盤支撐架(I)的扶手周向的壓力傳感器(3)檢測。
9.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于:預警為聲音和燈光同時預警，聲音和燈光分別通過設置在方向盤支撐架(I)上的預警音響(8)和預警閃爍燈(7)發出。
10.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于:關閉預警通過設置在方向盤支撐架(I)上的關閉按鈕(6)進行關閉。
【專利摘要】本發明公開了一種預警駕駛員疲勞駕駛的方向盤，包括方向盤支撐架，方向盤支撐架的中心固定有角速度傳感器，方向盤支撐架的扶手周向固定有若干依次串聯的壓力傳感器，方向盤支撐架上還固定有疲勞駕駛預警裝置，所述的疲勞駕駛預警裝置包括殼體，殼體內部設有單片機、預警閃爍燈和預警音響，殼體上還設有能夠關閉預警閃爍燈和預警音響的關閉按鈕，所述的角速度傳感器和壓力傳感器與單片機的輸入端相連，預警閃爍燈和預警音響與單片機的輸出端相連。本發明基于檢測操作頻率和握力(或壓力)有效的對駕駛員疲勞駕駛進行預警，并且操作簡單，具有較高的實用性和可實現性。
【IPC分類】B60Q9-00, B62D1-04
【公開號】CN104527767
【申請號】CN201410833590
【發明人】陳紅, 韋凌翔, 蔡志理, 李 瑞, 李高峰, 茹小磊
【申請人】長安大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月27日