汽车驾驶员驾驶疲劳监测及技术发展分析

于琦

中国人民解放军陆军军事交通学院 天津市 300161

随着当前我国机动车数量的日益增加，交通事故已经成为了当前社会中比较严重的问题。依照相关的统计显示，因为公路交通事故形成的死亡人数，已经排在非正常死亡人数的第一位；据相关数据显示，因为驾驶人人为因素造成的交通事故的伤亡率最高，其中大约有四分之一的交通事故原因，是因为驾驶人员的疲劳驾驶所造成的，同时因疲劳驾驶造成的人员伤亡比例，要比其他事故造成上网比例高出近2.5倍。对行车过程当中，驾驶人员出现疲劳驾驶方面的问题，我们可以从外界环境因素和驾驶员本身因素这两个方面来进行分析，充分了解疲劳驾驶的主要形成过程以及其产生的机理。通过疲劳相关的理论作为基础，概括了当前疲劳驾驶监测技术的主要发展方向，并且针对性的提出了监测疲劳驾驶的技术方法，通过在汽车遮阳板上安装摄像头的方法，通过图像收集技术进行有效的处理。

1 国内外在汽车疲劳驾驶监测技术方面的发展分析

当前，我国在驾驶人员的疲劳监测和预警系统研究的方向上，主要是集中在一些相对比较独立的功能性模块的开发与技术，比

如机车驾驶人员精神分散状态的监测以及预警系统研究、车道偏离预警系统的研究以及前方车辆侦探和碰撞预警系统的研究等。其中美国和日本等相关的研究机构，主要是针对驾驶人员的精神状态实施监测，并且通过机器视觉方面技术的研究，对驾驶人员的头部和每个视觉感官的准确识别，发现驾驶人员是否处于一种疲劳驾驶的状态。荷兰和澳大利亚等国家重点研究的是汽车偏离车道预警系统，通过对汽车具体的行使状态的跟踪与判断，来对驾驶人员的驾驶状态实施监测。我国在该方面技术的研究主要集中在吉林大学、东南大学等高等院校，主要是对及其视觉方面的多篇中信息加以融合，对汽车行使安全综合性系统实施有效的研究[1]。

2 基于车辆行驶状态下的防疲劳驾驶监测和预警技术分析

车道偏离预警系统属于一种通过报警的形式，辅助驾驶人员降低因为车道偏离而造成严重交通事故的系统，目前对这项技术研究的比较成功的是美国Auto Vue 系统。该系统的工作原理主要是通过芯片处理、控制器以及传感器等相关功能共同构成，安装在挡风玻璃或者是车体后视镜之间，通过实时监测车体和车道标识线之间的距离，和系统所设定的报警距离实时有准确的比较，以此判断是否需要预警。当监测系统发现需要预警的时候，则通过发出警示声音来提醒驾驶人员及时修正车辆。

该系统主要是运用车道线偏离等车辆行驶方面的信息，来判断驾驶人员是否处于疲劳状态，这种方法主要是以现有的系统装置作为基础，不需要添加更多的硬件设施，并且不会对驾驶人员的正常驾驶造成任何的干扰，因此，该系统具备较高的实用性价值。这项技术在具体的运用过程当中，因为是通过摄像头来对车道标识线加以识别，因此，非常容易受到光照条件的具体变化影响，因此开发出一种可以充分的适合不同光照条件的车道表示线路，因此，开发出一种可以充分适应各种不同光照条件的车道偏离预警系统是当前我国这方面工作研究的重点性内容[2]。

测量的实时性，实时性的测量方法主要是监测驾驶人员的疲劳参数监测，通过系统的有效分析做出最快速的判断，这项技术的研究是其中关键性技术问题之一，我们可以采用的是对优化车载系统的方式，有效提升系统对搜集到图像的处理速度和处理的准确性，同时也可以考虑到多方面方式方法的有效结合，取长补短和避重就轻。通过初步的判断、初步警告，依照驾驶人员的具体反映状态，判断驾驶人员的具体疲劳程度，实施进一步有效的和汽车构造加以结合的被动型措施，达到一种实施性监测和及时性报警的功能，并且在保证驾驶人员处于疲劳的状态下，实现汽车可以进行主动的控制[3]。

非强迫性，监测的装备和驾驶人员没有任何的直接身体接触，这样才可以有效的避免影响驾驶人员的具体操作以及所带来的驾驶影响，这也是设计所需要考虑到的因素之一。系统对驾驶人员不能产生伤害性的辐射，这是基本的设计前提，监测装饰没有活动性部件或者是一些特殊性的发光或者是发热部件，通过这种方式来防止驾驶人员具体操作的舒适程度以及对人身安全形成的威胁。必须要在驾驶人员做出比较重大性的驾驶失误之前，监测到驾驶人员已经处于疲劳驾驶的状态，避免后续产生滞后或者是误判的状况。要充分的符合全天候工作性质，需要保证在有光或者是无光状态下都可以进行实时性的监测。要符合设计的经济性，这也是该项技术能否得到广泛推广的一种关键点所在，不能成本过高为购买车辆的人员带来更大的经济压力[4]。

3 基于驾驶人员生理特征反应的疲劳监测

对驾驶人员的疲劳程度的监测和预警技术分析，其中监测系统的实时性与较高的灵敏程度成为了各个研究机构广泛重视的内容。相关的研究人员依照驾驶人员处于疲劳过程以及操作上的特征表现，进行了多方面的研究和分析，将和驾驶人员的状态监测重点分为几种方式，即基于驾驶人员的生理反应、生理信号以及行为操作等几种方式。

3.1 基于驾驶人员的生理信号的监测

通过相关研究发现，驾驶人员在处于一种疲劳驾驶的状态时，驾驶人员的生理指标会偏离正常状态下的标准，可以通过监测驾驶人员的生理性指标，来准确的判断驾驶人员是否处于一种疲劳驾驶的状态。当前对驾驶人员的生理指标的监测方式主要包含了脑电图EEG和心电图EOG等。

其中，EEG可以直接展现出驾驶人员大脑的活动状态，被称之为监测疲劳状态的“金标准”，在被测驾驶人员处于疲劳状态下的时候，其中α节律β节律会不断降低，并且还会出现θ节律δ节律。在疲劳状态消失的时候，α节律和β节律会不断增强。因此，θ节律δ节律出现增强的时候，则说明了被监测的驾驶人员正处于一种疲劳驾驶的装填。但是EEG信号特性也会存在一定的个性差异，比如在年龄和性别的差异，其最终测得的数据也会具有一定的差异性[5]。

基于驾驶人员这种类型的生理信号的监测方式，对被判断被监测人员的疲劳状态的科学程度比较高，但是这些方面的生理信号需要运用接触式测量的方式，比如EEG的测量需要在驾驶 人员的脑部及对应的区域安全电极，在实际的运用过程中对驾驶人员的监测也存在一定的局限性，因此，这项技术还没有被正式的投入到实际的监测当中。

3.2 基于驾驶人员的生理反应特性的监测

当前，监测驾驶人员的生理反应特征是运用比较普遍的方式之一，这种方式主要是通过提取驾驶人员的生理反应特性来实施判断，和驾驶人员的疲劳表现相关部位特征主要包含了：头部特征、眼部特征、嘴部特征以及开车动作特征等方面。其中对驾驶人员的眼部特征的监控是最常见的，这种监测技术主要是收集驾驶人员的眼睛闭合的时间段以及眼睛的闭合频率等，也就是通过对图像处理与识别技术的运用，基于红外光杆CCD电子耦合构件摄像机，来获得驾驶人员眼睛与脸部的图像形态，依照红外光感对驾驶人员眼睑部位实施有效的判断，相比于车辆行使状态来实施有效的判断，使得这种监测方式的结果更加的科学和准确[6]。

4 结语

通过对汽车驾驶员驾驶疲劳监测及技术发展的分析，从中我们可以得出对驾驶人员处于疲劳驾驶状态下的有效监测方式、对监测设备和监测设备的研究，对预防因为疲劳驾驶造成的重大交通事故有着非常重大的意义，同时这项技术也有着比较良好的发展前景，由此可以看出，在未来比较长的一段时间范围内，防疲劳驾驶监测技术，将会成为汽车技术发展的一个重要的方向。综合以上所提出的重点与研究的难点问题，预计将更多的技术进行有效的结合，这对汽车技术在日后的发展方向有着重要的意义。