駕駛員疲勞檢測的制作方法
【專利說明】駕駛員疲勞檢測
【背景技術(shù)】
[0001] 駕駛員疲勞駕駛帶來交通安全風(fēng)險(xiǎn)。以前曾經(jīng)使用各種機(jī)制來嘗試檢測駕駛員疲 勞（drowsiness)。例如，可以使用車輛內(nèi)部的相機(jī)來監(jiān)控駕駛員的眼睛，于是可以確定駕駛 員眼睛閉合的時間百分比。當(dāng)在給定時間段內(nèi)駕駛員的眼睛閉合的時間百分比高于預(yù)定閥 值時，確定駕駛員疲勞。然而，使用內(nèi)部相機(jī)來監(jiān)控駕駛員的眼睛可能是不太可靠的，并且 另外，由于需要車內(nèi)傳感器而提高了車輛成本和制造的復(fù)雜性，該車內(nèi)傳感器在其他情況 下無需包含于車輛中。
[0002] 其他用于嘗試檢測駕駛員疲勞的現(xiàn)有機(jī)制包括使用車輛外部的相機(jī)來確定駕駛 模式是否與道路狀態(tài)不一致，例如，駕駛員是否正在轉(zhuǎn)進(jìn)和轉(zhuǎn)出車道。然而，需要獲得道路 相關(guān)信息的外部相機(jī)可能不太可靠，特別是在道路狀態(tài)差、天氣惡劣等的時候。進(jìn)一步地， 正如內(nèi)部相機(jī)的使用一樣，使用外部相機(jī)和/或其他類型的傳感器來確定車輛相對于道路 的位置會增加車輛的成本、重量、以及制造的復(fù)雜性。
[0003] 簡而言之，用于檢測駕駛員疲勞的現(xiàn)有機(jī)制具有例如與不可靠性相關(guān)的、特別需 要傳感器等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種系統(tǒng)，包括車輛中的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)包括處理器和儲存器， 其中計(jì)算機(jī)配置用于：
[0005] 采集與車輛在一段時間周期內(nèi)的橫擺率相關(guān)的數(shù)據(jù)；
[0006] 部分地基于橫擺率數(shù)據(jù)來計(jì)算車輛在一段時間周期內(nèi)的實(shí)際軌跡和理想軌跡；
[0007] 確定實(shí)際軌跡相關(guān)的橫擺率與理想軌跡相關(guān)的橫擺率的偏差；
[0008] 計(jì)算偏差的方差；以及
[0009] 如果方差超出預(yù)定方差閥值，則提供危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)的指示。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)為疲勞狀態(tài)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，理想軌跡是部分地基于車輛在一段時間內(nèi)的速度數(shù)據(jù) 來計(jì)算。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，理想軌跡基于參考駕駛員模型來計(jì)算。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，參考駕駛員模型為最佳預(yù)瞄駕駛員模型（preview driver model)〇
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，計(jì)算機(jī)進(jìn)一步配置用于在計(jì)算方差之前對偏差進(jìn)行帶 通濾波。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，帶通濾波器依據(jù)橫擺率偏差的功率譜密度分析來配 置。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，計(jì)算機(jī)進(jìn)一步配置用于如果方差超出預(yù)定方差閥值則 增加計(jì)數(shù)器，其中僅當(dāng)計(jì)數(shù)器超出預(yù)定計(jì)數(shù)器閥值時提供危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)的指示。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法，包括：
[0018] 采集與車輛在一段時間周期內(nèi)的橫擺率相關(guān)的數(shù)據(jù)；
[0019] 部分地基于橫擺率數(shù)據(jù)來計(jì)算車輛在一段時間周期內(nèi)的實(shí)際軌跡和理想軌跡；
[0020] 確定實(shí)際軌跡相關(guān)的橫擺率與理想軌跡相關(guān)的橫擺率的偏差；
[0021] 計(jì)算偏差的方差；以及
[0022] 如果方差超出預(yù)定方差閥值，則提供危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)的指示。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)為疲勞狀態(tài)。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，理想軌跡是部分地基于車輛在一段時間內(nèi)的速度數(shù)據(jù) 來計(jì)算。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，理想軌跡基于參考駕駛員模型來計(jì)算。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，參考駕駛員模型為最佳預(yù)瞄駕駛員模型。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，計(jì)算機(jī)進(jìn)一步配置用于在計(jì)算方差之前對偏差進(jìn)行帶 通濾波。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，帶通濾波器依據(jù)橫擺率偏差的功率譜密度分析來配 置。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，進(jìn)一步包含如果方差超出預(yù)定方差閥值則增加計(jì)數(shù) 器，其中僅當(dāng)計(jì)數(shù)器超出預(yù)定計(jì)數(shù)器閥值時提供危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)的指示。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有明確體現(xiàn)于其上的指令的非瞬時計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該 指令包含以下指令：
[0031] 采集與車輛在一段時間周期內(nèi)的橫擺率相關(guān)的數(shù)據(jù)；
[0032] 部分地基于橫擺率數(shù)據(jù)來計(jì)算車輛在一段時間周期內(nèi)的實(shí)際軌跡和理想軌跡；
[0033] 確定實(shí)際軌跡相關(guān)的橫擺率與理想軌跡相關(guān)的橫擺率的偏差；
[0034] 計(jì)算偏差的方差；以及
[0035] 如果方差超出預(yù)定方差閥值，則提供危險(xiǎn)駕駛狀態(tài)的指示。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，理想軌跡基于參考駕駛員模型來計(jì)算。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，指令進(jìn)一步包括在計(jì)算方差之前對偏差進(jìn)行帶通濾波 的指令。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，帶通濾波器依據(jù)橫擺率偏差的功率譜密度分析來配 置。
【附圖說明】
[0039] 圖1為用于檢測駕駛員疲勞的車輛系統(tǒng)的框圖；
[0040]圖2為用于檢測駕駛員疲勞的示例性過程圖；
[0041]圖3說明了包含可以用于重建車輛軌跡的橫擺率數(shù)據(jù)在內(nèi)的車輛數(shù)據(jù)的示例性 曲線圖；
[0042] 圖4說明了車道變更軌跡重建的示例性曲線圖；
[0043]圖5A和5B分別說明了由駕駛員模型確定的軌跡模擬的示例性曲線圖和駕駛員行 為模擬的示例性曲線圖；
[0044]圖6A和圖6B分別說明了對于非疲勞的駕駛員和疲勞的駕駛員的橫擺率數(shù)據(jù)的功 率譜密度分析的示例性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 系統(tǒng)概述
[0046]圖1是用于檢測駕駛員疲勞的車輛101系統(tǒng)的框圖。車輛101包括通信地耦接至 一個或更多數(shù)據(jù)采集器110的計(jì)算裝置105，數(shù)據(jù)采集器110例如傳感器或?yàn)槿怂挠?于采集與車輛101的橫擺率相關(guān)的數(shù)據(jù)115和/或其他在此所討論的數(shù)據(jù)的類似物。計(jì)算 機(jī)105進(jìn)一步配置用于使用橫擺數(shù)據(jù)115。
[0047] 用于確定駕駛員疲勞狀態(tài)的機(jī)制將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的討論；通常，數(shù)據(jù)115可 以被用于重建車輛在道路上最近的軌跡，并且可以與根據(jù)已知的駕駛員參考模型計(jì)算出來 的理想軌跡相比較，例如麥克亞當(dāng)模型（MacAdam model)。將實(shí)際駕駛員行為和來自駕駛員 模型的仿真結(jié)果進(jìn)行比較消除或減小了例如彎曲、隆起等道路狀態(tài)引起的例如表現(xiàn)為橫擺 率的駕駛員行為的程度，該駕駛員行為否則將被視為由疲勞所造成。與疲勞相關(guān)的橫擺率 的特定頻率分量可以被識別，并且評估確定與疲勞相關(guān)的駕駛模式。
[0048] 計(jì)算機(jī)105可以進(jìn)一步配置用于基于已經(jīng)檢測到的駕駛員疲勞的測定來采取行 動，例如提供警告或諸如此類，和/或執(zhí)行一些車輛101的控制，例如使車輛101緩行或停 止。相應(yīng)地，駕駛員疲勞可以被量化并識別而無需使用傳感器，除了通常已經(jīng)配置于車輛中 的橫擺率數(shù)據(jù)采集器110以外，并且不需要額外的可能需要額外數(shù)據(jù)115和/或傳感器110 的道路信息。
[0049] 典型系統(tǒng)要素
[0050] 車輛101總體為靠兩個或多于兩個車輪行駛的陸地車輛，例如乘用車或諸如此 類。例如包含于車輛101內(nèi)的中心計(jì)算機(jī)105總體包括處理器和存儲器，該存儲器包含一 種或更多種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的格式，總體包含易失性和非易失性存儲器，并存儲由處理器 執(zhí)行的用于實(shí)現(xiàn)各種操作的指令，包括本發(fā)明所公開的那些。計(jì)算機(jī)105的存儲器進(jìn)一步 總體儲存由計(jì)算機(jī)105的處理器執(zhí)行的用于實(shí)施本發(fā)明所公開的過程的指令，例如接收并 評估來自數(shù)據(jù)采集器110的數(shù)據(jù)115、作出與駕駛員疲勞相關(guān)的判定，等。
[0051] 計(jì)算機(jī)105大體上配置用于在控制器局域網(wǎng)（CAN)總線或諸如此類上進(jìn)行通信。 此外，計(jì)算機(jī)105可以配置用于與一個或更多裝置150通信，例如通過各種有線和/或無線 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，例如藍(lán)牙、通用串行總線（USB)或微型USB電纜等。進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)105可以 包含或耦接至人機(jī)界面（HMI)，該HMI可以接收提供給計(jì)算機(jī)105的輸入，并顯示輸出。HMI 可以包含多種機(jī)構(gòu)，例如，像觸摸屏、鍵盤、按鍵、話筒等這樣的輸入裝置，以及進(jìn)一步總體 包含例如顯不器、揚(yáng)聲器等這樣的輸出機(jī)構(gòu)。
[0052] 數(shù)據(jù)采集裝置110可以包括多種裝置，包括傳感器或諸如此類，例如，使用通常部 署于現(xiàn)有車輛101中用于檢測橫擺率和/或其他數(shù)據(jù)115的陀螺儀。進(jìn)一步地，車輛中各 種控制器可以起到數(shù)據(jù)采集裝置110的作用，以通過CAN總線提供數(shù)據(jù)115,如與車輛速率， 加速率等有關(guān)的數(shù)據(jù)115。另外進(jìn)一步地，傳感器或諸如此類、全球定位系統(tǒng)（GPS)裝置等 可以被包括在車輛中，且配置作為數(shù)據(jù)采集裝置110以直接為計(jì)算機(jī)105提供數(shù)據(jù)，如通過 有線或無線連接。傳感器數(shù)據(jù)采集器110可以包含機(jī)構(gòu)，以便檢測如方向盤、制動踏板、加 速器、變速桿等這樣的車輛101組件的位置、位置變化、位置變化速率等。
[0053]計(jì)算機(jī)105的存儲器總體儲存采集到的數(shù)據(jù)115。采集到的數(shù)據(jù)115可以包括車 輛101中采集到的多種數(shù)據(jù)。以上提供了采集到的數(shù)據(jù)115的實(shí)例，以及此外，通常使用一 個或更多數(shù)據(jù)采集器110來采集數(shù)據(jù)115,并且數(shù)據(jù)115可以進(jìn)一步包括計(jì)算機(jī)105由此計(jì) 算出來的數(shù)據(jù)。
[0054] 示例性過程流程
[0055] 圖2為用于檢測駕駛員疲勞的示例性過程200的圖表。過程200開始于框205,在 框205中車輛101的計(jì)算機(jī)105采集數(shù)據(jù)115,該數(shù)據(jù)115包含車輛101在一段時間的橫擺 率，例如過去的10秒、過去的20秒、過去的30秒等。
[0056] 接下來在框210,計(jì)算機(jī)105重建車輛101在一段時間的軌跡。該重建是通過求車 輛101的橫擺率在一段時間內(nèi)的積分以獲得車輛方位角--即橫擺角--來完成的。圖3 說明了車輛101的數(shù)據(jù)115的實(shí)例，包含可以用于重建車輛軌跡的橫擺率數(shù)據(jù)115。注意從 車輛101的傳感器110測量到的橫擺率通常將包含噪聲和偏差。這種測量誤差一一尤其是 偏差一一會損害車輛101方位角計(jì)算的準(zhǔn)確性。然而，由于在當(dāng)前的應(yīng)用中，積分區(qū)間一一 即At-一是相對較短持續(xù)時間，因此總偏差可以被忽略。方程1說明了給定時間t時的橫 擺率r的車輛方位角it(t)的計(jì)算。
[0057]
[0058] 然后，基于車輛101無橫向速率或至少無顯著的橫向速率的進(jìn)一步假設(shè)，除了在 方程1中計(jì)算得出的車輛方位角步（t)還使用標(biāo)識車輛101在時間t時的速率的數(shù)據(jù)115， 正如下述方程2所示，運(yùn)動學(xué)方程可以用于重建車輛101的軌跡。（其中position為位置）
[0059]
[0060] 圖4說明車輛的車道變更軌跡重建的示例性曲線圖。也就是說，提供了表示在間 隔At