阅读说明：本技术 一种基于货车司机的防疲劳保护方法及其保护系统 (Anti-fatigue protection method and protection system based on truck driver ) 是由 吴琦 刘龙 徐国芬 李斌 段绪连 李行 言胜 于 2020-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于货车司机的防疲劳保护方法及其系统,该方法通过实时检测司机的面目表情以及手握方向盘情况,根据采集的图像来进行深度学习并分类为：闭眼、不目视前方、不手握方向盘、打哈气等状态,根据这些状态结合当前车辆的速度、角度、前方障碍物等变量,当发生驾驶员出现不安全状态时,司机未踩下制动踏板的情况下,主动对车辆采取应急处理,该方法灵活,能够避免交通事故发生。(The invention relates to a fatigue prevention protection method and a system thereof based on a truck driver, the method detects the facial expression of the driver and the condition of holding a steering wheel in real time, and carries out deep learning according to the collected images and classifies the deep learning into the following steps: the method is characterized by comprising the following steps of closing eyes, not seeing the front, not holding a steering wheel, opening a horn and other states, combining the current variables of the speed, the angle, the front barrier and the like of the vehicle according to the states, and actively performing emergency treatment on the vehicle under the condition that a driver does not step on a brake pedal when an unsafe state occurs.)

一种基于货车司机的防疲劳保护方法及其保护系统

技术领域

本发明涉及车辆驾驶技术领域，尤其是涉及一种基于货车司机的防疲劳保护方法及其保护系统。

背景技术

疲劳驾驶极易引起交通事故，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。驾驶人睡眠质量差或不足，长时间驾驶车辆，容易出现疲劳。驾驶疲劳会影响到驾驶人的注意、感觉、知觉、思维、判断、意志、决定和运动等诸方面。疲劳后继续驾驶车辆，会感到困倦瞌睡，四肢无力，注意力不集中，判断能力下降，甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失，出现动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素，极易发生道路交通事故。因此，疲劳后严禁驾驶车辆

货车驾驶员驾驶货车的特点：路途远、行驶时间长、夜间开车机会比较多、容易产生疲劳而引发交通事故。但现有的货车基本没有采取防疲劳措施，当司机在行驶中出现驾驶疲劳，通常只是司机自己通打开车窗通通风，放不同风格的音乐，嚼嚼口香糖，涂抹风油精来处理，效果普遍不佳，不能够提醒司机集中注意力，且当司机已经重度疲劳驾驶时，系统无法及时提醒司机且无法对车辆采取应急处理，这样就会造成交通事故发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够根据货车司机的驾驶状态来主动对车辆采取应急处理的基于货车司机的防疲劳保护方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于货车司机的防疲劳保护方法，该方法通过判断驾驶员的状态来决定是否采取相应应急措施，其判断过程为：通过第一疲劳摄像头和第二疲劳摄像头来捕获图像，然后传输给系统控制器，系统控制器对获取到的图像进行深度学习来判断驾驶员状态，即首先判断驾驶员的闭眼持续时间t1，如果闭眼持续时间t1＞2s，就进入第一应急处理程序；如果闭眼持续时间t1≤2s，就判断驾驶员是否手握方向盘，如果没有手握方向盘，进入第二应急处理程序；如果手握方向盘，就判断驾驶员是否在打哈气，如果在打哈气，进入第三应急处理程序；如果没有在打哈气，就判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＜2.7s，进入第四应急处理程序；如果碰撞时间t2≥2.7s，那么证明驾驶员的状态属于正常驾驶状态，货车正常响应油门开度，继续行驶。

所述的第一应急处理程序包括下列步骤：

(1)、通过方向盘角度传感器来判断方向盘的角度α，如果α＞45°，那么进入步骤(2)；如果α≤45°，就进入步骤(3)；

(2)、判断货车当前的行驶速度V,如果货车当前的行驶速度V≥限制车速V1，那么就对发动机的转速进行控制；货车当前的行驶速度V＜限制车速V1，结束；

(3)、判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＞2.7s，那么就进行第一语音提醒；如果2s＜t2≤2.7s，发动机转速指令降为怠速状态，并进行第三语音提醒；如果t2≤2s，那么判断此时制动踏板的深度h，如果制动踏板的深度h＞踏板总深度的3％，那么就设定此时的制动力＝max(踏板深度*最大制动力，(2.0-T)*最大制动力)，其中T＝相对距离/相对速度，并进行第三语音提醒；如果h≤踏板总深度的3％，此时发动机转速指令降为怠速状态，档位设为空档，制动力＝(2.0-T)*最大制动力，并进行第三语音提醒。

所述的第二应急程序处理程序包括下列步骤：

(1)、通过方向盘角度传感器来判断方向盘的角度α，如果α＞45°，那么进入步骤(2)；如果α≤45°，就进入步骤(3)；

(2)、判断货车当前的行驶速度V,如果货车当前的行驶速度V≥限制车速V1，那么就对发动机的转速进行控制；货车当前的行驶速度V＜限制车速V1，结束；

(3)、判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＞2.7s，那么就进行第二语音提醒；如果2s＜t2≤2.7s，发动机转速指令降为怠速状态，并进行第三语音提醒；如果t2≤2s，那么判断此时制动踏板的深度h，如果制动踏板的深度h＞踏板总深度的3％，那么就设定此时的制动力＝max(踏板深度*最大制动力，(2.0-T)*最大制动力)，其中T＝相对距离/相对速度，并进行第三语音提醒；如果h≤踏板总深度的3％，此时发动机转速指令降为怠速状态，档位设为空档，制动力＝(2.0-T)*最大制动力，并进行第三语音提醒。

所述的第三应急处理程序为通过播放第四语音提醒来提醒司机。

所述的第四应急处理程序包括下列步骤：

(1)、通过方向盘角度传感器来判断方向盘的角度α，如果α＞45°，那么进入步骤(2)；如果α≤45°，就进入步骤(3)；

(2)、判断货车当前的行驶速度V,如果货车当前的行驶速度V≥限制车速V1，那么就进入发动机的转速和档位控制程序；货车当前的行驶速度V＜限制车速V1，结束；

(3)、判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＞2s，发动机转速指令降为怠速状态，并进行第三语音提醒；如果t2≤2s，那么就判断此时制动踏板的深度h，如果制动踏板的深度h＞踏板总深度的3％，那么就设定此时的制动力＝max(踏板深度*最大制动力，(2.0-T)*最大制动力)，其中T＝相对距离/相对速度，并进行第三语音提醒；如果h≤踏板总深度的3％，此时发动机转速指令降为怠速状态，档位设为空档，制动力＝(2.0-T)*最大制动力，并进行第三语音提醒。

在第四应急处理程序中，当货车当前的行驶速度V≥限制车速V1时，进入发动机的转速和档位控制程序，所述的发动机的转速和档位控制程序为：设定限制车速V1对应的发动机目标转速为n1,n1＝V1*id*i2*25/(3π*R)，其中id表示为档位速比，i2为后桥速比，设定发动机的最低转速为n2,设定发动机的目标转速为n3，如果n1＞n2，那么就取n3＝n1；如果n1≤n2，那么此时档位可以由多档选择，而最低档位只能减到一档，此时还进行第三语音提醒，并且id＝ID，其中ID为当前档位对应的速比。

上述应急处理程序中，限制车速V1＝720-当前方向盘角度的绝对值720*最高车速，如果V1>设定的最高车速，则将限制车速V1设定为V1＝最高车速；如果V1＜10km/h，则将限制车速V1设定为V1＝10km/h。

上述应急处理程序中，方向盘角度α具体为：当货车直行时，α＝0°，如果方向盘顺时针旋转，α为正角度；如果方向盘逆时针旋转，α为负角度，α的最大值取为720°。

上述应急处理程序中，第一语音提醒为：疲劳驾驶，注意安全。

上述应急处理程序中，第二语音提醒为：双手脱离方向盘，注意安全。

上述应急处理程序中，第三语音提醒为：前方障碍物，注意安全。

上述应急处理程序中，第四语音提醒为：您已疲劳，注意休息。

本发明的有益效果是：上述基于货车司机的防疲劳保护方法，通过实时检测司机的面目表情以及手握方向盘情况，根据采集的图像来进行深度学习并分类为：闭眼、不目视前方、不手握方向盘、打哈气等状态，根据这些状态结合当前车辆的速度、角度、前方障碍物等变量，当发生驾驶员出现不安全状态时，司机未踩下制动踏板的情况下，主动对车辆采取应急处理，该方法灵活，能够避免交通事故发生。

一种基于货车司机的防疲劳保护系统，该系统包括系统控制器，与系统控制器连接的第一疲劳摄像头、第二疲劳摄像头、毫米波雷达、前向摄像头、方向盘角度传感器、发动机、制动系统、自动变速箱以及语音提示器，所述第一疲劳摄像头设置在仪表台，用于捕获司机的表情，所述的第二疲劳摄像头设置在方向盘上方，用于捕获方向盘的动作，所述前向摄像头位于货车的挡风玻璃的中央，用于识别前方障碍物，所述毫米波雷达位于货车车头位置，所述方向盘角度传感器设置在货车的方向盘内部。该防疲劳保护系统通过实时检测司机的面目表情以及手握方向盘情况，并结合当前车辆的速度、角度、前方障碍物等变量，当发生驾驶员出现不安全状态时，司机未踩下制动踏板的情况下，主动对车辆采取应急处理，该方法灵活，能够避免交通事故发生。

附图说明

图1为本发明一种基于货车司机的防疲劳保护方法的流程图；

图2为本发明中第一应急处理程序的流程图；

图3为本发明中第二应急处理程序的流程图；

图4为本发明中第三应急处理程序的流程图；

图5为本发明中第四应急处理程序的流程图；

图6为本发明中发动机的转速和档位控制程序流程图；

图7为本发明一种基于货车司机的防疲劳保护系统的系统结构图；

图8为本发明一种基于货车司机的防疲劳保护系统的系统结构图；

图9为本发明中货车的侧视图；

图10为本发明中货车的前视图；

如图所示：1、第一疲劳摄像头；2、第二疲劳摄像头；3、系统控制器；4、毫米波雷达；5、前向摄像头；6、方向盘角度传感器；7、发动机；8、制动系统；9、自动变速箱；10、语音提示器。

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。

本发明涉及一种基于货车司机的防疲劳保护方法，该方法通过判断驾驶员的状态来决定是否采取相应应急措施，其判断过程如图1所示：通过第一疲劳摄像头1和第二疲劳摄像头2来捕获图像，然后传输给系统控制器3，系统控制器3对获取到的图像进行深度学习来判断驾驶员状态，即首先判断驾驶员的闭眼持续时间t1，如果闭眼持续时间t1＞2s，就进入第一应急处理程序；如果闭眼持续时间t1≤2s，就判断驾驶员是否手握方向盘，如果没有手握方向盘，进入第二应急处理程序；如果手握方向盘，就判断驾驶员是否在打哈气，如果在打哈气，进入第三应急处理程序；如果没有在打哈气，就判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＜2.7s，进入第四应急处理程序；如果碰撞时间t2≥2.7s，那么证明驾驶员的状态属于正常驾驶状态，货车正常响应油门开度，继续行驶。

文中描述的深度学习具体解释为：深度学习是一种机器学习算法，通过学习样本数据的内在规律和表示层次，从学习过程中获得诸如文字，图像和声音等数据的信息，它的最终目标是让机器能够像人一样具有分析学习能力，能够识别文字、图像和声音等数据。

当货车司机闭眼持续时间t1＞2s时，进入第一应急处理程序，所述的第一应急处理程序如图2所示，包括下列步骤：

(1)、通过方向盘角度传感器6来判断方向盘的角度α，如果α＞45°，那么进入步骤(2)；如果α≤45°，就进入步骤(3)；

(2)、判断货车当前的行驶速度V,如果货车当前的行驶速度V≥限制车速V1，那么就对发动机7的转速进行控制；货车当前的行驶速度V＜限制车速V1，结束；

(3)、判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＞2.7s，那么就进行第一语音提醒；如果2s＜t2≤2.7s，发动机7转速指令降为怠速状态，并进行第三语音提醒；如果t2≤2s，那么判断此时制动踏板的深度h，如果制动踏板的深度h＞踏板总深度的3％，那么就设定此时的制动力＝max(踏板深度*最大制动力，(2.0-T)*最大制动力)，其中T＝相对距离/相对速度，并进行第三语音提醒；如果h≤踏板总深度的3％，此时发动机7转速指令降为怠速状态，档位设为空档，制动力＝(2.0-T)*最大制动力，并进行第三语音提醒。

如果没有手握方向盘，进入第二应急处理程序，所述的第二应急程序处理程序如图3所示，包括下列步骤：

(1)、通过方向盘角度传感器6来判断方向盘的角度α，如果α＞45°，那么进入步骤(2)；如果α≤45°，就进入步骤(3)；

(2)、判断货车当前的行驶速度V,如果货车当前的行驶速度V≥限制车速V1，那么就对发动机7的转速进行控制；货车当前的行驶速度V＜限制车速V1，结束；

(3)、判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＞2.7s，那么就进行第二语音提醒；如果2s＜t2≤2.7s，发动机7转速指令降为怠速状态，并进行第三语音提醒；如果t2≤2s，那么判断此时制动踏板的深度h，如果制动踏板的深度h＞踏板总深度的3％，那么就设定此时的制动力＝max(踏板深度*最大制动力，(2.0-T)*最大制动力)，其中T＝相对距离/相对速度，并进行第三语音提醒；如果h≤踏板总深度的3％，此时发动机7转速指令降为怠速状态，档位设为空档，制动力＝(2.0-T)*最大制动力，并进行第三语音提醒。

如果在打哈气，进入第三处理处理程序，所述的第三应急处理程序如图4所示，为：通过播放第四语音提醒来提醒司机。

如果碰撞时间t2＜2.7s，进入第四应急处理程序，所述的第四应急程序如图5所示，包括下列步骤：

(1)、通过方向盘角度传感器6来判断方向盘的角度α，如果α＞45°，那么进入步骤(2)；如果α≤45°，就进入步骤(3)；

(2)、判断货车当前的行驶速度V,如果货车当前的行驶速度V≥限制车速V1，那么就进入发动机7的转速和档位控制程序；货车当前的行驶速度V＜限制车速V1，结束；

(3)、判断货车与前车之间的距离所产生的碰撞时间t2，如果t2＞2s，发动机7转速指令降为怠速状态，并进行第三语音提醒；如果t2≤2s，那么就判断此时制动踏板的深度h，如果制动踏板的深度h＞踏板总深度的3％，那么就设定此时的制动力＝max(踏板深度*最大制动力，(2.0-T)*最大制动力)，其中T＝相对距离/相对速度，并进行第三语音提醒；如果h≤踏板总深度的3％，此时发动机7转速指令降为怠速状态，档位设为空档，制动力＝(2.0-T)*最大制动力，并进行第三语音提醒。

在第四应急处理程序中，当货车当前的行驶速度V≥限制车速V1时，进入发动机7的转速和档位控制程序，如图6所示，发动机的转速和档位控制程序为：设定限制车速V1对应的发动机目标转速为n1,n1＝V1*id*i2*25/(3π*R)，其中id表示为档位速比，i2为后桥速比，设定发动机的最低转速为n2,设定发动机的目标转速为n3，如果n1＞n2，就取n3＝n1；如果n1≤n2，那么此时档位有多档选择，而最低档位只能减到一档，此时还进行第三语音提醒，并且id＝ID，其中ID为当前档位对应的速比。

上述应急处理程序中，限制车速V1＝720-当前方向盘角度的绝对值/720*最高车速，如果V1>设定的最高车速，则将限制车速V1设定为V1＝最高车速；如果V1＜10km/h，则将限制车速V1设定为V1＝10km/h。

上述应急处理程序中，方向盘角度α具体为：当货车直行时，α＝0°，如果方向盘顺时针旋转，α为正角度；如果方向盘逆时针旋转，α为负角度，α的最大值取为720°。

上述应急处理程序中，第一语音提醒为：疲劳驾驶，注意安全。

上述应急处理程序中，第二语音提醒为：双手脱离方向盘，注意安全。

上述应急处理程序中，第三语音提醒为：前方障碍物，注意安全。

上述应急处理程序中，第四语音提醒为：您已疲劳，注意休息。

本发明的有益效果是：上述基于货车司机的防疲劳保护方法，通过实时检测司机的面目表情以及手握方向盘情况，根据采集的图像来进行深度学习并分类为：闭眼、不目视前方、不手握方向盘、打哈气等状态，根据这些状态结合当前车辆的速度、角度、前方障碍物等变量，当发生驾驶员出现不安全状态时，司机未踩下制动踏板的情况下，主动对车辆采取应急处理，该方法灵活，能够避免交通事故发生。

一种基于货车司机的防疲劳保护系统，如图7所示，该系统包括系统控制器3，与系统控制器3连接的第一疲劳摄像头1、第二疲劳摄像头2、毫米波雷达4、前向摄像头5、方向盘角度传感器6、发动机7、制动系统8、自动变速箱9以及语音提示器10，所述第一疲劳摄像头1设置在仪表台，用于捕获司机的表情，所述的第二疲劳摄像头2设置在方向盘上方，用于捕获方向盘的动作，所述前向摄像头5位于货车的挡风玻璃的中央，用于识别前方障碍物，所述毫米波雷达4位于货车车头位置，所述方向盘角度传感器6设置在货车的方向盘内部。