[發明專利]半實物駕駛疲勞視景仿真系統平臺

無效

• 申請號: 200910079326.7
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101530329A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 吳紹斌;高利;趙亞男;劉香梅;李彥盈
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 付雷杰

技術領域

本發明涉及駕駛視景仿真系統平臺。該裝置適用于實施駕駛疲勞實驗，能夠提供真實的駕駛操縱空間和逼真的駕駛環境，實現對反映駕駛疲勞的特征信息的全面檢測。

背景技術

駕駛員疲勞駕駛是造成交通死亡事故的重要原因。許多國家的交通事故統計數據均表明，疲勞駕駛所導致的交通事故占人身傷害事故的15％、死亡事故的20％以上，美國、歐洲商業運輸車輛事故中20-30％與疲勞因素有關。因此，駕駛疲勞檢測研究已成為世界各國交通安全技術研究中重點領域。在實際道路上進行疲勞駕駛實驗具有較大的危險性，國內外開展疲勞駕駛實驗往往在模擬裝置上進行。目前國內外通常在駕駛模擬器上進行疲勞實驗，實驗過程中利用采集裝置對疲勞駕駛的部分信息進行采集。由于應用目的不同，國內外開發了諸多駕駛模擬器。用于車輛本身操縱穩定性、動力性、人機閉環仿真建模等研究的駕駛模擬器功能強大，能夠構造非常真實的虛擬駕駛環境，但造價高、系統復雜，如美國依阿華大學建設的高級駕駛模擬器實驗室是世界上最先進的駕駛模擬器，能夠實現九自由度運動；國內吉林大學建設的駕駛模擬器能夠實現六自由度運動，但上述駕駛模擬器存在系統復雜、造價高、只能用于室內模擬實驗。用于駕駛培訓的駕駛模擬器的結構簡單，以與實車類似的駕駛艙或實車駕駛艙為模擬裝置，與實際駕駛車輛的環境有一定區別。ZL99214744.1專利以真實汽車為模擬裝置，對汽車的內部結構進行改動，以提供相似于真實情況下實際駕駛車輛的環境，但只能用于室內模擬駕駛。對疲勞駕駛的信息的采集包括駕駛操縱行為、生理信息、實驗視頻圖像等，現有文獻只涉及以上部分信息，還沒有有關疲勞駕駛綜合信息采集的論述。

發明內容

針對現有疲勞駕駛實驗采用駕駛模擬器，疲勞駕駛實驗者的真實感受差，往往采用單一的裝置采集疲勞駕駛的部分信息，為了提高疲勞駕駛實驗的真實性，全面檢測疲勞駕駛的特征信息，本發明提供了一種新型的半實物駕駛疲勞視景仿真系統平臺。

本發明由車輛動力學模型、真實車輛、視景仿真系統、駕駛信息采集系統四部分組成，以虛擬現實為基礎，采用交互仿真、計算機成像、傳感器技術，真實車輛行駛性能正常，具有6自由度高精度數學模型的全面檢測駕駛疲勞狀態信息的研究平臺。

半實物駕駛疲勞視景仿真系統平臺利用真實車輛，提供的操縱環境與常規車輛完全一致，真實車輛的性能與同類型的常規車輛一致，可用于室外實驗，真實車輛的前輪放置在可自由轉動的托盤上，近似模擬實際轉向操縱，方便駕駛員的轉向操縱。

視景仿真系統包括工作站、視景顯示裝置，其中視景顯示裝置包括投影機和投影屏幕，駕駛參數采集子系統中的傳感器信號輸出至工作站，工作站根據傳感器信號解算車輛動力學模型，生成動態駕駛場景，傳輸至視景顯示裝置。駕駛場景采用單調駕駛場景，包括單一直線路段，沒有其它車輛行人的干擾，易于促使駕駛員進入疲勞狀態。

駕駛信息采集系統，設置于真實車輛上，包括采集計算機、駕駛參數采集子系統、視頻采集子系統、生理測試子系統，實現對駕駛員駕駛操縱行為、面部表情、身體動作、生理參數等反映駕駛疲勞的特征信息的全面檢測。駕駛信息采集系統具有車載電源或室內220V兩種供電方式。

駕駛參數采集子系統包括轉向盤轉角傳感器，轉角傳感器設置于真實車輛的轉向盤和轉向器之間的轉向軸上，用于采集駕駛員的轉向操縱信息；包括制動位移傳感器，制動位移傳感器設置于制動踏板臂上，用于采集駕駛員的制動操縱位移信息；包括離合器位移傳感器，離合器位移傳感器設置于離合器踏板臂上，用于采集駕駛員的離合器操縱信息；包括制動力傳感器，制動力傳感器設置在制動踏板上，用于采集駕駛員的制動操縱力信息；利用原車的節氣門開度傳感器采集駕駛員的油門操縱信息。各傳感器的信號輸出通過駕駛參數采集裝置與采集計算機以及視景仿真系統的工作站相連。

視頻采集子系統包括多個攝像頭，其中安裝于車輛駕駛室左上部指向駕駛員臉部的攝像頭采集駕駛員面部圖像信息，安裝于車輛駕駛室中上部指向車輛前方的攝像頭采集車外環境圖像信息，安裝于車輛駕駛室右上部指向駕駛員的攝像頭采集駕駛員的身體動作圖像信息，各攝像頭的信號輸出通過視頻采集裝置與采集計算機相連。

生理測試子系統，包括腦電、心電、皮膚電、肌電、心率/血容傳感器，采集駕駛員的腦電、心電、皮膚電、肌電、心率、血容生理參數，各傳感器的信號輸出通過生理測試裝置與采集計算機相連。