基于车载健康检测的抬头显示系统

孟广威，屈浩然，曲志鹏

(上汽大众汽车有限公司，上海 201805)

0 引言

随着社会的发展，汽车技术的不断进步，汽车逐渐成为很多人的日常出行工具。与此同时，人们对汽车的功能提出更高的要求，尤其是对汽车在健康检测方面的需求已经逐步显现。若能将健康检测和汽车结合起来，驾驶员便能在驾驶时对自身的健康状况有一定了解，并得到一系列关于如何保障安全驾驶相关问题的建议，如在当时健康状态下，是否适合继续驾驶行车；当前车速是否符合安全驾驶要求，目前安全驾驶状态下的持续时间；危急情况下的处置措施等。如此，在多方面的结合下，驾驶安全性将会大大增加，驾驶员的健康水平也能得到保障。

随着社会发展进入智能网联时代，作为出行选择最多的智能交通工具，汽车将占据更多的人类日常活动的时间比重，其性能同样要满足人们多方面的需求。为此本文作者提出基于车载健康检测的抬头显示系统，结合了智能网联技术和健康检测技术，集语音播报、抬头显示、智能分析以及健康建议指导于一体。此系统不仅能够将车载健康检测系统分析总结的各类信息显示在抬头显示屏上，给予汽车使用者更直观的提示，而且能根据车内检测信息发出及时有效的驾驶建议，提升乘客对潜在危险驾驶因素的有效识别率并督促驾驶者根据实时驾驶环境改变驾驶策略，因而此车载健康检测系统具有很高的实用性和很强的优越性，能够保证驾驶者的健康安全水平，并提高驾驶安全性。

1 系统介绍

图1所示为车载健康检测抬头显示系统图，此系统主要分为4个部分：信号采集器模块、健康系统控制器模块、车载终端模块、显示模块。各模块工作内容如下：

(1)信号采集模块进行包括车速、车内温度、乘客体温、乘客心率和车内气体等信号的采集。

(2)健康系统控制器模块进行数据处理分析。

(3)车载终端模块可将分析结果输出到车载抬头显示屏、手机接收端和医院终端；如有异常结果，车载终端将在核实后启动警报系统，并自动启用车内预先设置的医疗箱，内含相应药物和医疗器械，可供急救使用。

(4)显示模块主要包括车内显示、手机终端和医院端显示。手机终端指将驾驶者目前的身体状况和驾驶状况发送给驾驶者紧急联络人的手机，方便亲人朋友对驾驶者进行监督提醒；医院端显示针对驾驶员可能遇到的紧急突发情况，将检测结果发送到距离最近的医院终端，方便医生对患者进行初步诊断并准备相应的救治措施，医院终端显示只会在紧急状况下自动启动或驾驶员选择人工启动。

图1 车载健康检测抬头显示系统

2 各信号采集分析方案

2.1 车速信号采集分析

车速信号的采集是为了根据驾驶员的驾驶时间和驾驶车速分析驾驶员是否存在疲劳驾驶。若疲劳驾驶，如图2所示，对应抬头显示界面上相关显示灯会变为红色，并语音提示疲劳驾驶状态下的驾驶危险系数的增长量，给予驾驶员警示，同时将此信息同步给紧急联系人手机终端，进一步警示驾驶员。如驾驶员持续高速驾车达到一定时长，抬头显示系统将在抬头显示屏显示的同时激活警报系统，提醒驾驶员以当前车速驾驶即将进入疲劳驾驶状态，建议降低车速并到距离最近的休息站去休息等。

图2 车载健康检测抬头显示界面

2.2 车内温度信号采集分析

车内温度信息检测主要目的是始终保持车内最适宜的温度，保证驾驶员在此温度下的驾驶状态。尤其在冬夏季节开车时，车内暖气与冷气的过量开启会影响驾驶员的身体状况：冬季过大的暖气易使驾驶员困乏，从而进入到疲劳驾驶；而夏季过大的冷气会使驾驶员感冒或不适，因而影响驾驶安全。如图2所示，如果车内温度过高，抬头显示警示灯变成红色，语音提示当前温度过高，以当前车内温度和车速行驶，30 min后进入疲劳驾驶，建议降低当前车内温度。如果车内温度过低，抬头显示警示灯也会变成红色，语音提示当前温度过低，以当前车内温度行驶，容易感冒造成不适，影响驾驶安全，建议提高车内温度。

2.3 体温和心率信号采集分析

体温和心率信号采集的目的主要是检测驾驶员本身的健康状况。如图2所示，如这两项指标异常，超出安全范围，抬头显示系统就会改变相应显示灯的颜色，对驾驶员进行警示提醒，并提供相应的建议和治疗措施。如心跳过快，建议停车休息或减速至最低道路限制车速，并行驶至距离最近的休息站休息，或联系最近的医院医生进行远程指导救治，或启动医疗系统提供相应的药物；如体温和心率信号正常，则警示灯保持绿色，说明适宜驾驶。

2.4 车内气体信号采集分析

车内气体信号采集主要目的是分析车内气体成分，提醒驾驶员适时进行通风，保证车内空气质量，使其能在最佳的环境中进行驾驶，从而有效降低事故发生率。对应指示灯的颜色如图2所示，可给予驾驶员提醒。

3 车载健康检测抬头显示系统布置方案

驾驶员驾驶汽车时，其有效视野范围有限，静视野为向上约35°、向下约60°的范围，最有效的视野为上下各约15°的范围。为了不占用驾驶员的视野资源，文中的健康检测抬头显示系统得到的数据并非实时显示，只有在驾驶员的身体健康检测结果超出设置的正常范围或是间隔设定的时间才会显示检测结果。因此，系统采用集成于前挡风的抬头显示屏，且布置在紧邻驾驶员最佳视野的右上角，这样无需占用大量视野资源驾驶员便可观察到。此外，该系统中的语音警报系统在驾驶员的身体异常时将播报异常指标，并将播报系统根据健康指标推算出的驾驶员当前是否适合继续驾车、驾驶状态的保持时间、如何处理当前状况等建议。语言警报系统集成在后视镜前方，不占用额外车内空间，并能够更好地提示驾驶员。抬头显示成像仪集成在车内的后视镜上，更利于将形成的影像投射到显示屏上。其布置图如图3、图4所示。

图3 抬头显示布置方案

图4 车载健康检测抬头显示系统显示效果

其中车内显示控制器为车载信号收集的载体，并且具有数据离线处理能力，可向手机应用后台传输数据。

4 车载健康检测抬头显示系统设计

系统采集到所需信号后，进行数据处理分析，并最终在抬头系统进行显示。具体的流程如图5所示。

图5 抬头显示系统工作流程

步骤一，将检测器检测到的车速、车内温度、体温、心率等各项数据通过信号处理传入健康系统控制器中。

步骤二，健康控制器中装有数据存储器，内含各项检测数据的标准阈值，用于每次采集信号的对比分析。各项数据分析完成后，若检测分析结果在正常范围，控制器将各项数据分析结果传输到车载终端；若检测分析结果异常，车载控制器将异常指标可能带来的后果以及如何使异常指标恢复正常的建议同步到车载终端。

步骤三，车载终端根据健康系统控制器对比分析后的传输结果进行下一步的工作。假如存在检测指标异常，车载终端激活警报系统、医院终端(若存在)、治疗系统(若存在)、手机终端、抬头显示端。警报系统将异常指标以及健康系统控制器的预测和建议以语音的形式进行播报；医院终端在接收到车载终端发送的乘客异常指标后，可根据异常指标初步判断驾驶员身体状况，进行远程指导救治，紧急情况下将根据驾驶员的定位前往救援；治疗系统是指集成在车体上的紧急治疗箱，根据驾驶员身体状况从中弹出相应的药物供驾驶员使用；手机终端除本人手机外，还可通过车联网将身体健康检测情况共享给指定的联络人，使其了解驾驶员身体状况并起到监督的作用，在紧急情况下亦可进行相应的救治措施；抬头显示端将显示检测结果，让驾驶员对自身的健康状况有直观的了解。完成后重新开展步骤一，进行下一轮的循环。如各项指标恢复正常且未到达设定显示时间，则重复此循环：若到达设定显示时间则在抬头显示端显示后重复此循环。

5 结论

本文作者阐述了一种结合车载健康检测的抬头显示系统，集语音播报、抬头显示、智能分析、智能指导于一体。不仅能够在占用尽量少的视野资源的情况下显示相关健康安全信息，让驾驶员有直观了解；而且可以对采集的信息进行智能分析，给予有效的驾驶建议，同时借助手机让紧急联络人了解驾驶员的健康状况，起到监督与帮助的作用，可提高驾驶安全性；医院终端能够在紧急情况下对驾驶员情况有大致了解，并制定有效的救助方式，提高危急情况下救助的时效性。此方案能够显著提高车载健康检测系统在使用过程中的实用性和优越性，有力保证驾驶者的健康安全水平。