CN103476622B - 用于监测车辆的驾驶员的警觉性且刺激其脑电波的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监测车辆驾驶员（4）的警觉性的方法，包括：-在车辆处于运行的同时连续地检测和评估驾驶员（4）的至少一个身体参数（PP）；-如果所评估的身体参数（PP）处于临界范围内，则在预定的时间段内将具有预定频率的周期性音频信号（S）发送到车辆内部（1）中，其中该临界范围指示了驾驶员（4）的恰当的疲劳程度。此外，本发明涉及用于监测车辆驾驶员（4）的警觉性的装置，包括：-具有传感器单元（2.1）的监测单元（2），其检测驾驶员（4）的至少一个身体参数（PP）；以及-评估单元（2.2），其在车辆处于运行的同时评估所检测的身体参数（PP）；并且其中，-评估单元（2.2）耦合到音频设备（3），如果所评估的身体参数（PP）处于临界范围内，则所述音频设备（3）在预定的时间内将周期性的音频信号（S）发送到车辆内部（1）中。

Description

用于监测车辆的驾驶员的警觉性且刺激其脑电波的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于监测车辆驾驶员的警觉性的方法。此外，本发明涉及用于监测车辆驾驶员的警觉性的装置。

背景技术

通过现有技术公知用于监测驾驶员状态的监测单元。因此，将安装于机动车辆内的至少一个传感器指向驾驶员。作为结果，可检测身体参数以允许得出关于驾驶员意识和/或疲劳程度的结论。例如，已知的是可检测驾驶员的眩晕。具体地，应该可以检测到驾驶员是否疲倦，并由此可以假定事故风险性增大。如果检测到疲劳状态，应尽早警告驾驶员，例如要求其停下来进行休息。

此外，机动车辆通常配备有音响设备，通过该音响设备能够以可听见的方式输出歌曲来供车辆乘客娱乐。

另外已知人脑的神经冲动具有取决于人脑状态的频谱。所谓的δ波和θ波在睡眠期间可被检测到，并具有低于β波的频率，该β波在一个人处于完全清醒的状态时可以被检测到。科学研究表明具有相应频率的声脉冲和/或光脉冲会影响人脑的状态。

DE102007036987A1公开了用于通过撞击声产生器将撞击声发送到机动车辆内部的方法和装置。撞击声通过撞击声产生器以获得一定效果的方式发送到机动车辆的乘客。该效果选自包括下述的一组效果：通过撞击声使乘客集中注意力、防止乘客入睡、增加乘客的驾驶感觉、以及抑制机动车辆的有害振动。

发明内容

本发明的目的是提供用于监测车辆驾驶员的警觉性的改进方法和改进装置。

根据本发明，用于监测车辆驾驶员的警觉性的方法包括：

-在车辆处于运行的同时连续地检测和评估驾驶员的至少一个身体参数；

-如果所评估的身体参数处于临界范围内，则在预定的时间段内将具有预定频率的周期性音频信号发送到车辆内部中，其中临界范围指示了驾驶员的相称的疲劳程度，其中所发送的周期性音频信号的所述预定频率处于12赫兹与15赫兹之间的频率范围内。

疲倦的驾驶员是造成交通事故的重要因素之一。如果驾驶员是疲倦的并由此可以假定事故风险性增加，则将具有预定频率的周期性音频信号发送到车辆内部内，特别是发送到驾驶员，使得能够增加驾驶员的注意力集中度。采用根据本发明的方法，防止驾驶员入睡，并从而改善驾驶的舒适性和驾驶的安全性。

根据优选实施例，至少检测驾驶员的面部。人的面部能指示出比其它人体部位更多的疲劳迹象。该事实允许可靠地检测驾驶员的恰当的疲劳程度。

优选地，身体参数是驾驶员眼睑闭合的时间段和/或频率。个人的眼睑闭合可以是自愿或非自愿的，由此与个人处于清醒状态时的眼睑闭合相比，疲劳造成眼睑闭合更慢，特别是眼睑闭合的时间段更长。因此，眼睑闭合的时间段和/或频率是用于检测驾驶员恰当的疲劳程度的可靠参数。

所发送的周期性音频信号的频率处于12赫兹与15赫兹之间的频率范围内，从而处于人脑的α波和β波的频率范围内。因此，所发送的周期性音频信号使得能够刺激驾驶员的脑电波，从而可以增加驾驶员的注意力集中程度。此外，所发送的周期性音频信号的频率处于人的非可听频率范围内，使得所发送的周期性音频信号不会对其它车辆乘客造成影响。

在优选的实施例中，所发送的周期性音频信号与另外的音频信号相叠加。例如，另外的音频信号通过音乐再现或接收集成在车辆内部中的音频设备的无线电广播而产生。优选地，这允许支持音频设备的另外的音频信号，该另外的音频信号通常处于驾驶员和其它车辆乘客的可听范围内。

当所评估的身体参数不处于临界范围内时结束其中发送周期性音频信号的预定时间段。这意味着当驾驶员不再疲倦时，停止发送周期性的音频信号。这允许只要驾驶者处于临界范围内就刺激驾驶员的脑电波，从而可靠地防止驾驶员入睡。

用于监测车辆的驾驶员警觉性的装置包括：

-具有传感器单元的监测单元，其检测驾驶员的至少一个身体参数；以及

-评估单元，其在车辆处于运行的同时评估所检测的身体参数；并且其中

-该评估单元耦合到音频设备，如果所评估的身体参数处于临界范围内，则该音频设备在预定的时间内将周期性的音频信号发送到车辆内部中，其中所发送的周期性音频信号的所述预定频率处于12赫兹与15赫兹之间的频率范围内。

该装置非常适合用作耦合的音频设备与监测单元的组合，该音频设备与监测单元通常已经布置在现代化的车辆中。因此，该装置使得用于监测车辆驾驶员的警觉性的解决方案能够具有成本效益且包装最优化，由此帮助驾驶员变得清醒。

传感器单元是光学传感器，通过该光学传感器可以可靠地检测驾驶员恰当的疲劳程度，因为通过光学方式可最佳地检测到疲劳迹象，尤其是眼睑闭合的较长时间段。

优选地，该传感器单元布置在车辆内部的内后视镜中。具体地，由于内后视镜通常布置在驾驶员头部区域附近，因此这允许以最佳的方式检测驾驶员的面部。此外，在内后视镜中的布置能够使得将传感器单元以包装最优化的方式布置在车辆内部。可替换地，所述传感器单元可布置在车辆内部的其它合适位置中，诸如仪表板、方向盘或甚至挡风玻璃。

传感器单元指向驾驶员座椅。由此，只对驾驶员进行监测，必要时对该驾驶员进行刺激。因此，其它车辆乘客不受到该装置的影响，且可在长时间的车辆驾驶期间不受干扰地入睡。

下文对本发明的细节进行描述。然而，应当理解的是详细描述和具体的示例表示了本发明的可行的实施例，且仅通过说明的方式给出。对于本领域的技术人员而言可认识到说明性实施例在本发明的精神和范围内的各种变化和修改。

附图说明

根据以下给出的详细描述将更好地理解本发明。附图仅为了图示的目的而给出，而并不限制本发明的范围。

图1是具有监测单元和音频设备的车辆内部的部分的示意性侧视图；

图2是具有驾驶员4的车辆内部1的部分的示意性侧视图；

图3是人脑电波的示意性的示例性图形视图；以及

图4是音频信号的部分的示意性的示例性图形视图。

具体实施方式

图1示意性示出具有监测单元2和音频设备3的车辆的车辆内部1的部分的侧视图。

然而，由于疲劳而导致驾驶员4的注意力集中度降低并因此反应能力下降是造成许多交通事故的原因。研究表明约20％的事故是由于驾驶员疲劳而造成的。因此为了减少对于交通参与者而言的潜在危险性，本发明涉及用于监测车辆驾驶员4的警觉性的方法和装置。

该装置包括监测单元2，其包括至少一个传感器单元2.1和评估单元2.2。

优选地，所述传感器单元2.1是光学传感器，其可在车辆处于运行的同时连续地检测驾驶员4的至少一个身体参数PP。在本发明的优选实施例中，该至少一个身体参数PP是驾驶员4的眼睑闭合的时间段和/或频率。

由于与个人处于清醒时的眼睑闭合相比，疲劳造成眼睑闭合更慢，特别是眼睑闭合的时间段更长，因此眼睑闭合的时间段和/或频率是用于检测驾驶员4的恰当的疲劳程度的可靠参数。此外，可最佳地光学检测眼睑闭合的时间段和/或频率。

可替换地，身体参数PP是驾驶员4的瞳孔宽度或心脏跳动，其中心脏跳动无法被光学检测。在该可替换实施例中，将传感器单元2.1设计为机电传感器，其例如布置在方向盘中。

在当前实施例中，传感器单元2.1布置在车辆内部1的内后视镜5中且指向车辆座椅6。如果驾驶员4坐在车辆座椅6上的用于驾驶车辆的通常位置，这允许检测到该驾驶员4的面部或面部的至少合适的部位。因此，可以可靠地检测眼睑闭合的时间段和/或频率。

可替换地，将该传感器单元2.1布置在车辆内部1的其它合适位置中，诸如仪表板、方向盘、或甚至挡风玻璃。

该传感器单元2.1将连续检测到的身体参数PP发送到评估单元2.2，其例如设计成微处理器并同样布置在内后视镜5中。

在获得身体参数PP之后，评估单元2.2例如通过使用卡尔曼滤波来评估身体参数PP，该卡尔曼滤波作为程序序列集成在评估单元2.2中。如果评估指示身体参数PP处于临界范围内，则评估单元2.2产生合适的信号，且将该信号发送到音频设备3。

在这种情况下，临界范围指示出驾驶员4恰当的疲劳程度，其中驾驶员4的注意力集中度降低从而可以假定事故风险性增加。例如，驾驶员4眼睛闭合两秒钟的时间。对于该示例，两秒钟是对于临界范围而言的限度。

在获得评估单元2.2所发送的信号之后，音频设备3对信号进行处理，并将信号作为周期性的音频信号S发送到车辆内部1中，特别是指向驾驶员4。

优选地，音频信号S的频率处于12赫兹到15赫兹之间的频率范围内，并因此处于人脑的α波和β波的频率范围内，这在图3中更详细地示出。所发送的周期性音频信号S作为单耳节拍或双耳节拍或等时节拍来发送。单耳节拍是两种音调彼此相加或相减时的它们的波形算术总和的结果，从而变得更响亮和更安静。这意味着它们是恒定的正弦波脉冲。双耳节拍是通过将频率稍有不同的两种不同音调分别呈现到驾驶员4的每只耳朵中来感知。在本实施例中，将音频信号S设计成等时节拍。等时节拍是单一音调的规律节拍。

此外，音频信号S的频率处于人的不可听频率范围内，使得音频信号S对其它车辆乘客不会造成影响。

因此，音频信号S使得能够刺激驾驶员4的脑电波，从而可增加驾驶员4的注意力集中度。

在优选实施例中，采用另外的音频信号对音频信号S进行叠加。例如，另外的音频信号通过音乐再现或接收音频设备3的无线电广播来产生。优选地，这允许支持音频设备3的另外的音频信号，以提高音频设备3的声音。

在预定的时间段内发送音频信号S，当所评估的身体参数PP不处于临界范围内时结束该预定的时间段。这意味着当驾驶员4不再疲倦时停止音频信号S的发送。这允许只要驾驶员4的注意力集中度降低就刺激驾驶员4的脑电波。因此，能够可靠地防止驾驶员4入睡。

图2示意性示出具有驾驶员4的车辆内部1的部分的侧视图。

在驾驶员4的面部中示出标记7，其由第一虚线7.1作为边界。标记7代表了传感器单元2.1的检测区域。第二虚线7.2垂直于驾驶员4的眼睛，且代表了对眼睑闭合的检测，来作为用于可靠检测驾驶员4恰当的疲劳程度的身体参数PP。

例如，使用所谓的“哈尔(Haar)算法”来定位面部，该“哈尔算法”作为程序序列集成在评估单元2.2中。例如利用投影技术可以找到驾驶员4的眼睛位置。

人的面部指示出比其它人体部位更多的疲劳迹象。该事实允许可靠地检测驾驶员4恰当的疲劳程度，从而如果指示出注意力集中度降低，则可刺激驾驶员4的脑电波。

图3示出这种脑电波的示例性的图形视图。

根据它们的频率，将脑电波分类为β波B，α波A，θ波T和δ波D，在本视图中按这个顺序从上到下示出上述波。

δ波D处于从1赫兹到4赫兹的频率范围内。它们具有高幅度和慢波。通常而言，当大脑休息时，特别是当一个人处于慢波睡眠时会出现该δ波D。

θ波T处于从4赫兹至7赫兹的频率范围内。当一个人昏昏欲睡或处于睡眠潜伏期时通常会出现该θ波T。

α波A处于从8赫兹到12赫兹的频率范围内。当一个人闭上眼睛并处于放松状态以及睁眼减少或脑力运用减少时通常会出现该α波A。

β波B处于从12赫兹到约30赫兹的频率范围内。当一个人完全清醒且注意力高度集中时通常会出现该β波B。

利用音频信号S来刺激脑电波，以使得具有θ波T的疲倦驾驶员4优选变为具有高的α波A或低的β波B的注意力完全集中的驾驶员4。

图4示出这种音频信号S的部分的示例。

音频信号S是振幅和/或频率受调制的，并被设计成单耳节拍。

音频信号S如图1至图3中所述的那样影响对驾驶员4的脑电波的刺激。

音频信号S的周期性特性使得能够连续和均匀地刺激驾驶员4的脑电波，直到他处于注意力完全集中的清醒状态。

附图标记清单

1车辆内部

2监测单元

2.1传感器单元

2.2评估单元

3音频设备

4驾驶员

5内后视镜

6驾驶员座椅

7标记

7.1第一虚线

7.2第二虚线

Aα波

Bβ波

Dδ波

PP身体参数

S音频信号

Tθ波

Claims (9)

1.一种用于监测车辆的驾驶员(4)的警觉性且刺激其脑电波的方法，包括：

-在所述车辆处于运行的同时连续地检测和评估所述驾驶员(4)的至少一个身体参数(PP)；

-如果所评估的身体参数(PP)处于临界范围内，则在预定的时间段内将具有预定频率的周期性音频信号(S)发送到车辆内部(1)中，其中所述临界范围指示所述驾驶员(4)的恰当的疲劳程度，

其中所发送的周期性音频信号(S)的所述预定频率处于12赫兹与15赫兹之间的频率范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-检测所述驾驶员(4)的面部，来作为一个身体参数(PP)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，当所评估的身体参数(PP)不处于所述临界范围内时结束所述预定的时间段。

4.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，所述身体参数(PP)是所述驾驶员(4)的眼睑闭合的时间段和/或频率。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，所发送的周期性音频信号(S)与另外的音频信号相叠加。

6.一种用于监测车辆的驾驶员(4)的警觉性且刺激其脑电波的装置，

其特征在于：

-具有传感器单元(2.1)的监测单元(2)，其检测所述驾驶员(4)的至少一个身体参数(PP)；以及

-评估单元(2.2)，其在所述车辆处于运行的同时评估所检测的身体参数(PP)；并且其中

-所述评估单元(2.2)耦合到音频设备(3)，如果所评估的身体参数(PP)处于临界范围内，则所述音频设备(3)在预定的时间内将周期性的音频信号(S)发送到车辆内部(1)中，

其中所发送的周期性音频信号(S)的频率处于12赫兹与15赫兹之间的频率范围内。

7.根据权利要求6所述的装置，

其特征在于，所述传感器单元(2.1)是光学传感器。

8.根据权利要求6或7所述的装置，

其特征在于，所述传感器单元(2.1)布置在所述车辆内部(1)的内后视镜(5)中。

9.根据权利要求6或7所述的装置，

其特征在于，所述传感器单元(2.1)指向驾驶员座椅(6)。