疲劳驾驶预警系统的研究现状和发展趋势
黄骏
深圳市瑞联高科通讯有限公司 广东深圳 518000
[摘 要] 疲劳驾驶作为汽车安全的主要隐患，对人们的生命和财产安全造成很大威胁。疲劳驾驶预警系统逐渐成为汽车安全研究重点。基于此，文章就疲劳驾驶预警系统研究现状及发展趋势展开了详细分析，希望能对当前的疲劳驾驶带来一定帮助。
[关键词] 疲劳驾驶；预警系统；发展趋势
随着现代交通运输业的飞速发展，交通事故已成为全球当前所面临的严重问题。据文献介绍，全世界每年因交通事故而导致的死亡人数达 60 万，直接经济损失约 125 亿美元，这些事故中 57%的灾难性事故与驾驶员疲劳驾驶有关。疲劳虽然是一个很正常的生理现象，但每年导致的交通事故给世界各国造成巨大的经济损失和人员伤亡，增加社会不安定因素。
1 疲劳驾驶预警系统的研究现状
1.1 预警系统的组成及工作原理
生理学研究表明，驾驶员疲劳驾驶时脑电、心电、肌电信号会发生异常，并伴有频繁眨眼、点头、打呵欠等面部疲劳特征，同时转向盘、油门和制动踏板长时间不动，甚至车辆会出现蛇形、前方车距过小等危险驾驶行为。为准确、可靠、实时地识别出驾驶员的疲劳特征并及时给驾驶员以警示，疲劳驾驶预警系统一般由以下模块组成：信号采集模块、特征提取、信息融合、疲劳判决和输出报警模块。系统的工作原理为：利用多种传感器，像激光雷达、压力、角位移传感器等，对上述典型疲劳特征信息进行实时采集和处理，运用各种信号处理方法提取和识别驾驶疲劳特征信息，应用多传感器信息融合理论，对互补或冗余的疲劳特征信息进行有机融合，进而建立疲劳驾驶智能决策模型对驾驶员是否疲劳驾驶进行准确可靠判断，最后输出报警模块可将检测结果实时显示，并通过声光报警装置提醒驾驶员注意行车安全[1]。
吴耕说：“四月渭河边的柳树上，也有很多鸟叫，黄鹂的喉咙细，乌鸦的嗓门粗。柳树下面，有青蛙产卵，鲫鱼扳籽，都是乌油乌油的一大摊，晚上举着灯，可以捉一麻袋麻雀、青蛙，第二天让我娘炸着或烤着吃，美！”
1.2 典型的疲劳驾驶预警系统
尽管研究人员提出了很多疲劳检测方法，但由于很多方法的实验条件有其局限性，故很难利用其研制成有效实用的预警系统，下面介绍几种比较成功的预警系统。
（1）心跳速度检测仪。1994 年，日本先锋公司开发出防止驾驶员开车打瞌睡的系统。它通过心跳速度的变化，监测驾驶员是否打瞌睡，在睡意来临 15 min 前提醒驾驶员注意，防止发生事故。该系统的核心技术之一是贴在转向盘上的纸状心跳感应器，驾驶员握转向盘时可以握住它。感应器每隔15 s检测一次驾驶员的心跳速度，一般说来，人在打瞌睡之前，心跳速度下降。
（3）车道偏离报警系统DAS2000。当驾驶员驾驶疲劳时，往往出现精神萎靡、注意力分散、反应迟钝等现象，且最容易无意识地驶出中线或者偏离车道。2000年，美国Ellison ResearchLabs实验室研制的DAS2000型路面警告系统（TheDAS2000 Road Alert System），对车道标志线进行实时检测，当车辆偏离道路中线或车道标志线时向驾驶员发出警告，提醒驾驶员注意行车安全。
（2）头部位置检测仪。该预警系统由澳大利亚人于1995年设计和开发，主要是通过监视驾驶员在行驶过程中头部的位移情况来判断其是否在打瞌睡。安装在驾驶员座位上的头部位置传感器是一个相邻的电极电容传感器阵列，每个传感器都能输出驾驶员头部距离传感器的位置，利用三角代数算法计算出头在 x 、 y 、 z 三维空间中的位置，且能够实时跟踪头部的位置，同时利用各个时间段头部位置的变化特征，可以反映出驾驶员处于清醒还是瞌睡状态。该传感器最大的特点是使用了电极电容，通过人这个高导体改变电极之间的电容，进而通过测量电压计算头部与传感器之间的距离。
（1）未来的疲劳驾驶预警系统必须是非接触式在线检测。由于驾驶员处在工作状态下，所以设计的疲劳驾驶预警系统以不干扰其工作为前提。结合无线网络协议的佩戴式电极帽可以实现非接触式测量，而且头戴传感器比心电和肌电传感器更方便驾驶员工作。基于脑电波的佩戴式疲劳驾驶预警系统的构成。
2 基于脑电波的疲劳驾驶预警系统将是未来的发展趋势
2.1 疲劳驾驶预警系统研究的瓶颈
从生理学角度来讲，疲劳是一种生理现象。能够客观衡量人的清醒和疲劳状态的参数有心电图、肌电图和脑磁图等。采用直接监测脑电图的方式，以神经电生理作为基础，综合数学、计算机学、电子学等专业技术手段对信号进行实时处理，实现大脑兴奋度( 疲劳度) 水平的监测，一直以来被称为监测疲劳的标准，有其他参数无法比拟的特点：
法比从神甫手里夺过请柬，读了一遍，愣了，再去读。第一遍他不相信自己的眼睛，第二遍他一个字也读不进去。他把请柬扔在地上，咆哮一声：“活畜生!”江北话此刻是最好的表白语言。法比转向少佐，面孔灰白：“上次就告诉你们了，威尔逊学校的女学生全部给父母领走了!”
2.2 基于脑电波和无线网络协议的疲劳驾驶预警系统的优点
目前的疲劳驾驶预警系统发展遇到了难于逾越的瓶颈。其一是难以实现车载实时的检测仪器，目前大部分的检测用传感器都是接触性的，在实际行车过程中往往造成驾驶员不适或影响驾驶员操作。其二是疲劳指标不够客观，一种单一的监测指标往往不能够准确的衡量驾驶员是否疲劳。因此寻找一种适合车载、实时、客观的疲劳指标已经成为制约疲劳驾驶预警系统的瓶颈，致使该领域至今还没有出现被普遍推广的产品化和商品化的成果。
（4）转向盘监测系统。当驾驶员感到疲劳时，反应能力变慢，操作转向盘的动作也会减缓。1999年，美国Electronic SafetyProducts公司开发的转向盘监视系统S．A．M（steeringattention monitor）是一种监测转向盘非正常运动的传感器装置，能够适用于各种车辆。当系统检测到转向盘正常运动时传感器装置不报警，若转向盘持续4s不运动，S．A．M．就会发出报警声，直到转向盘继续正常运动为止。S．A．M．被固定在车内录音机旁，转向盘下面的杆上装有一条磁性带，用以监测转向盘的运动[2]。
（2）由于人脑磁场比较微弱，加上地球磁场及其它磁场的干扰，必须有良好的磁屏蔽室和高灵敏度的测定仪器才能测到。在有限的驾驶室空间内，这为在线检测带来了无法克服的困难[3]。
传统的学生顶岗实习管理系统，基于传统互联网，缺乏移动性和便捷性，也难以实现学生实习位置的定位。高职院校在具体实施顶岗实习实践过程中，普遍存在指导老师与学生的沟通不够，实习学生放任自流、学生管理不到位等问题，导致顶岗实习实施效果较差。
3 结语
疲劳驾驶预警系统的研究是汽车主动安全技术的一个重要研究方向，其研究跨越了心理学、生理学、人机工程学、计算机视觉、模式识别、传感器技术、电子技术和信息技术等多个学科。随着汽车技术的进步和传感器制造工艺的提高，以及各国对交通安全的日益重视，疲劳驾驶预警系统将会在实际应用中不断完善和发展，从而为有效降低交通事故发生率，保证人民生命和财产安全发挥越来越重要的作用。
40例患者随访时间6～96个月，总生存期6.9～92个月，中位生存时间27.80个月；40例患者1年生存率为87.50%，3年生存率为64.00%。Ⅰ期患者5年生存率为83.30%;Ⅱ期患者5年生存率为100.00%；Ⅲ期5年生存率为40.00%;Ⅳ期患者5年生存率为0。11例患者未达到满意减瘤，3年生存率为25.0%，29例满意减瘤患者3年生存率为60.3%。
参考文献：
[1]金璐.基于图像处理的疲劳驾驶检测技术研究[D].武汉工程大学,2014.
[2]马英.基于面部特征的疲劳驾驶预警系统的研究[D].安徽工程大学,2016.
[3]姚瑶.基于视觉的疲劳驾驶预警系统[D].合肥工业大学,2015.
[中图分类号] F407.471
[文献标识码] A
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