单片机汽车防疲劳驾驶系统研究

文/绍兴市上虞天闰运输有限公司 阮耀江

当前，交通行业正在快速发展，出行的车辆越来越多，人们对汽车的安全性要求也越来越高。2018年，我国的交通事故发生数量为364.3万起，相较2017年下降了44个百分点，其中约11.3%的事故起因来自于驾驶员在驾驶时出现了精神疲劳，疲劳驾驶正成为威胁驾驶员生命的主要因素，为了保障驾驶员的安全，在汽车上设计防疲劳驾驶系统就显得尤为必要。

1.DSM疲劳驾驶监测系统

DSM疲劳驾驶监测是一种图像识别式检测系统，利用图像传感器对驾驶员在驾驶时的面部状态进行捕捉，然后根据捕捉到的数据判断驾驶员疲劳程度以及驾驶时的注意力集中程度。比如驾驶员在驾驶中出现低头、打哈欠、闭眼等行为时，DSM疲劳驾驶监测就会联动ADAS预警系统发出警告，提醒驾驶员注意自身情况，不要疲劳驾驶，这样一来就能有效降低因为疲劳驾驶带来的事故风险。

DSM系统由三个模块组成，分别是控制模块、输入模块和输出模块，控制模块由DSM的单片机中最小的系统组成，输入模块通常放置在汽车的方向盘上，主要由摄像头进行驾驶员的状态捕捉，获取的数据会全部反馈到DSM系统的单片机中，通过对获得的数据借助算法分析，DSM系统就能够判断司机是否是处在一种疲劳驾驶的情况中，而如果要加强对驾驶员驾驶状态的判断准确性，还可以额外添加监测角位移和压力的传感器，通过将驾驶员的驾驶状态以及方向盘的角度和压力的变化来判断驾驶员是否出现了精神疲劳，其系统结构如图1所示。

图1 系统结构图

在摄像头扫描过驾驶员的面部过后，如果DSM感应到驾驶员的表情无特殊变化，目光平稳时，就表示驾驶员处在正常驾驶的状态，如驾驶员的表情流露出明显的疲劳特征，单机片会做出判断，并控制ADAS系统发出响声。DSM系统在防疲劳上具备极强的实用性，且技术成本不高，单片机的特质也让该系统可以长时间保持运行稳定，在驾车过程中可以帮助驾驶员避免疲劳驾驶带来的行车危险。

2.系统硬件设计

DSM系统通过多方向摄像头或者传感器采集驾驶员的个人状态及压力数据传送到单片机进行分析，如果报警条件合适，ADAS系统会进行报警，DSM系统的算法模块是可定制，其指令代码完全兼容新旧两代单片机，在抗干扰度方面表现优异。此外，由于运输公司的工作特性，不可避免的存在长途运输和高速运输的情况，驾驶员要保持长时间的驾驶行为，所以DSM系统本身也保持了超强的续航能力，可以为驾驶员进行长周期的精神监测及报警服务，且运转速度比传统的防疲劳系统快上8～12倍。DSM系统采用专用的复位电路，它的按键模块能以250K/s的速度进行A/D转换，其系统电路图如图2所示。

图2 系统电路图

DSM系统的输出模块安装有汉字图形点阵液晶显示，可用于向驾驶员展示汉字和图形，可以完整地记录和显示名称、驾驶时间、系统状态、转角情况和报警状态。

ADAS系统中设置有语音芯片，芯片负责录放，利用单片机，ADAS系统可以直接驱动警告，驾驶员也能通过按下键位进行录音和回放，并依靠SPI协议使用播音功能。

3.结语

要判断驾驶员是否处在疲劳驾驶的状态，最好的方法就是通过采集驾驶员的面部特征及驾驶情况来判定，DSM系统也是采用这种方式有效对驾驶员的情况进行记录并根据单片机的计算判定驾驶员是否处在疲劳状态，从而避免驾驶员因为疲劳驾驶发生事故，对自己的生命及财产造成不可挽回的损失。DSM系统的计算成本低且计算精准，具有很好的实用性，因此非常适合在汽车制造过程中大力推广，提高驾驶员的安全保障。