基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備設(shè)計(jì)探討

　　【內(nèi)容摘要】駕駛員在長時(shí)間連續(xù)行車之后，可能會由于疲勞駕駛而導(dǎo)致駕駛員的大腦反應(yīng)機(jī)制以及行車操作能力大打折扣。具體反映在駕駛員行車速度減緩、遇到突發(fā)事件的反應(yīng)能力變慢等。而導(dǎo)致疲勞駕駛的原因除了連續(xù)行車之外，也有諸如睡眠質(zhì)量不好、個(gè)人疾病等原因。為了盡量避免此類情況的發(fā)生，開發(fā)出一款車載預(yù)警設(shè)備，使該設(shè)備能夠?qū)︸{駛員及時(shí)地進(jìn)行疲勞識別，以適時(shí)地對駕駛員給出是否可以繼續(xù)駕駛的建議，是十分有益的。本文就是就以上情況，結(jié)合時(shí)代背景與現(xiàn)在科技水平的發(fā)展?fàn)顩r來探討基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)問題。

　　本文源自穆王君， 產(chǎn)業(yè)與科技論壇 發(fā)表時(shí)間：2021-01-15《產(chǎn)業(yè)與科技論壇》雜志，于2006年經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊，CN:13-1371/F，本刊在國內(nèi)外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)，其中主要欄目有：學(xué)術(shù)交流、碩博論壇、創(chuàng)新故事等。

　　【關(guān)鍵詞】疲勞駕駛; 預(yù)警系統(tǒng); 車載預(yù)警設(shè)備; 駕駛模擬; 疲勞識別

　　【基金項(xiàng)目】本文為陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目“疲勞駕駛預(yù)警手環(huán)的研究與設(shè)計(jì)”( 編號: ZK19 - 20) 研究成果。

　　【作者單位】穆王君，陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

　　隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，人民的生活品質(zhì)也不斷提升，汽車作為常用的出行工具，被千家萬戶所購買、使用。而在駕駛汽車的過程中，注意勞逸結(jié)合、謹(jǐn)慎小心駕車是十分必要的。根據(jù)近些年汽車交通事故原因調(diào)查報(bào)告中的相關(guān)數(shù)據(jù)表明，疲勞駕駛是導(dǎo)致交通事故的主要因素之一。倘若能有一項(xiàng)車載預(yù)警設(shè)備，可以在行車過程中對司機(jī)進(jìn)行疲勞識別，使司機(jī)在經(jīng)過車載的預(yù)警設(shè)備警示后及時(shí)休息，就可以在一定程度上避免悲劇的發(fā)生。倘若可以研發(fā)出這樣的設(shè)備，不管對國家還是對社會都是十分有意義的。

　　一、在進(jìn)行疲勞識別以及車載預(yù)警設(shè)備研發(fā)的過程當(dāng)中可能會遇到的問題以及需要注意的幾個(gè)方面

　　根據(jù)調(diào)查表明，由于疲勞駕駛的原因十分復(fù)雜，其表現(xiàn)也存在著個(gè)體差異，所以其檢測起來也不是易事，對于同一個(gè)駕駛員而言，其在疲勞駕駛時(shí)，雖然其心理的狀態(tài)與正常駕駛時(shí)十分不同，但是這些心理狀態(tài)很難通過分析來得到; 而駕駛員在疲勞駕駛時(shí)雖然生理狀態(tài)也與正常行車的狀態(tài)存在差異，但是不同的駕駛員的相關(guān)生理數(shù)據(jù)也不是十分相同，若借助這兩方面來進(jìn)行檢測勢必要遇到相當(dāng)大的困難。并且，即使能夠利用某些技術(shù)檢測出來相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也缺少一個(gè)統(tǒng)一的評判標(biāo)準(zhǔn)。而通過采用在行車過程中識別駕駛員的面部特征的方法來進(jìn)行疲勞識別這一方式也是不能采納的，這是由于倘若直接只借助識別駕駛員外部特征的方式來進(jìn)行疲勞識別，可能會受到光線、外部環(huán)境等因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致識別結(jié)果受損。

　　綜合上述分析，本文采用了基于駕駛模擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)。通過采用駕駛模擬技術(shù)來分析駕駛員在正常行車狀態(tài)下的操作特征以及在疲勞駕駛狀態(tài)下的不同操作特征，在獲得大量的相關(guān)數(shù)據(jù)后，對所掌握的駕駛員在不同的行車狀態(tài)下的行車數(shù)據(jù)、自身操作數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析，方能根據(jù)此來進(jìn)行車載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)，由此開展基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)。

　　二、進(jìn)行疲勞駕駛模擬測試的相關(guān)操作以及所采用的方法

　　對于疲勞監(jiān)測，可以采用主觀與客觀兩種評價(jià)形式來進(jìn)行第一步的篩查。主觀評價(jià)即為駕駛員對于自身的行車狀態(tài)的評價(jià)，一般是由駕駛員在行車過程當(dāng)中自己感受到自己心情、身體狀態(tài)的變化而得出結(jié)論的。也可以采用車內(nèi)乘客的評價(jià)來進(jìn)行輔助。對于主觀評價(jià)，是建立在個(gè)人感覺與情感之上的，不是一種可靠地評價(jià)方式，僅可當(dāng)做一個(gè)參考。而客觀評價(jià)是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的一種評價(jià)方式，在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)也是以客觀評價(jià)為主，主觀評價(jià)為輔，下面就站在客觀評價(jià)的角度來展開探討。

　　對于疲勞識別方法的研究，是建立在駕駛模擬的相關(guān)操作之上的。所以倘若想更好地掌握疲勞識別的方法，首先就是對駕駛過程進(jìn)行模擬。通過駕駛模擬器，可以對駕駛過程來進(jìn)行模擬，且這種方式較為安全。這是因?yàn)?，若要通過模擬行車過程的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，就不可避免地要進(jìn)行疲勞駕駛過程的模擬，而倘若采取真實(shí)的疲勞駕駛方式來測算數(shù)據(jù)，有著很大的風(fēng)險(xiǎn)，對于駕駛員的安全也存在著很大的挑戰(zhàn)。而駕駛模擬器與實(shí)際的駕駛過程十分類似，采用駕駛模擬器進(jìn)行駕駛過程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)也與實(shí)際駕駛過程中的數(shù)據(jù)十分貼近，最重要的是，采用駕駛模擬器來進(jìn)行駕駛模擬，很好地保證了駕駛員的人身安全。除此之外，駕駛模擬器還具備著其他優(yōu)勢。對于駕駛過程中數(shù)據(jù)的收集，通過駕駛模擬器來進(jìn)行采集就更為方便。比如，在駕車行駛過程中對于檔位的轉(zhuǎn)換、駕駛員對于方向盤的轉(zhuǎn)動角度、駕駛員的行車速度等數(shù)據(jù)都是可以借助駕駛模擬器來進(jìn)行采集與記錄的，并且駕駛模擬器采集到的行車數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要高于實(shí)際駕車過程中人為采集到的數(shù)據(jù)。因此，采用駕駛模擬器來進(jìn)行駕駛模擬是一個(gè)比較合理的方案。

　　在利用駕駛模擬器進(jìn)行模擬的過程當(dāng)中，對于駕駛環(huán)境的設(shè)置也至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保證駕駛環(huán)境的真實(shí)性，合理對周遭車輛進(jìn)行布局，充分考慮在正常行車時(shí)可能遇到的各種情況，例如超車、減速讓行等情況的發(fā)生也要考慮在內(nèi)。在模擬過程中，對于正常駕駛與疲勞駕駛都要針對同樣的情況來采集到不同狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，至于這樣才能針對數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析和比對。

　　利用模式識別技術(shù)來進(jìn)行測算，再基于數(shù)據(jù)對疲勞識別系統(tǒng)來進(jìn)行研發(fā)。還可以確定的是，對于車載預(yù)警設(shè)備，也要在模擬駕駛的過程中進(jìn)行測試。除此之外，在進(jìn)行駕駛員的數(shù)據(jù)采集之時(shí)，既要保證測量的嚴(yán)謹(jǐn)性，也要盡可能多的召集不同的駕駛員來進(jìn)行模擬。只有盡可能多的取樣，得到大量的數(shù)據(jù)，方可進(jìn)行對數(shù)據(jù)的分析。

　　三、對于基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的要點(diǎn)

　　利用駕駛模擬器在采集到不同情況下充足的行車數(shù)據(jù)后，通過對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來設(shè)置在駕駛員疲勞時(shí)相關(guān)操作的臨界值，繼而達(dá)到在該設(shè)備通過數(shù)據(jù)分析得知駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，利用車載預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)果輸出，起到對駕駛員的警示作用的效果。對于車載預(yù)警系統(tǒng)，要具有語音輸出的功能，這樣才能在檢測到相關(guān)操作數(shù)據(jù)到達(dá)疲勞駕駛的參考值時(shí)，通過語音的形式來及時(shí)提醒駕駛員。同時(shí)，為了避免車載預(yù)警設(shè)備的音量不足以使駕駛員聽到，在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)的過程中，該設(shè)備的默認(rèn)音量值應(yīng)為最大。由于該設(shè)備主要是用于對駕駛員行車過程中的狀態(tài)監(jiān)測，以及時(shí)地向駕駛員提供提醒，所以該設(shè)備對于實(shí)時(shí)性要求較高。

　　在進(jìn)行基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)可以根據(jù)在模擬駕駛過程當(dāng)中收集到的樣本信息，結(jié)合駕駛模擬器的結(jié)論來進(jìn)行調(diào)參，使用這種方法可以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

　　在對基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要使用到信息技術(shù)、人工智能技術(shù)，還要應(yīng)用到數(shù)字通信技術(shù)、傳感技術(shù)等，這對設(shè)計(jì)者的技術(shù)水平要求極高，尤其該設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用可能涉及到駕駛員的人身安全，更加要慎之又慎。從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析，再到最后的結(jié)果輸出，每一步都要基于科學(xué)的分析來得出結(jié)論，要采用實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)來進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測，方能得到比較真實(shí)的結(jié)果。

　　四、結(jié)語

　　在社會不斷進(jìn)步、人民生活水平不斷提高的今天，為了使出行更加方便，許多人采用駕車出行的出行方式。而疲勞駕駛可能導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，為了盡量使疲勞駕駛的狀況得到改善，本文主要針對基于駕駛模擬的疲勞識別與車載預(yù)警設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中可能遇到的問題以及所采用的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)注意事項(xiàng)來進(jìn)行討論。對于一個(gè)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、功效較為完善的疲勞駕駛車載預(yù)警系統(tǒng)，可以很好地對行車過程中的駕駛員進(jìn)行監(jiān)測，在監(jiān)測到駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)及時(shí)地發(fā)出語音提醒，從而可以更好地保障駕駛員能夠安全駕車。相信經(jīng)過對該類系統(tǒng)的不斷修改、測試、完善，必能使該系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)普遍推廣使用，使我國的交通事故率顯著下降。