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

　　【內(nèi)容摘要】駕駛員在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)行車(chē)之后，可能會(huì)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(chē)操作能力大打折扣。具體反映在駕駛員行車(chē)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(chē)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(lèi)情況的發(fā)生，開(kāi)發(fā)出一款車(chē)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(shí)別，以適時(shí)地對(duì)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(lái)探討基于駕駛模擬的疲勞識(shí)別與車(chē)載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)問(wèn)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(guó)家新聞出版總署批準(zhǔn)正式創(chuàng)刊，CN:13-1371/F，本刊在國(guó)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(chē)載預(yù)警設(shè)備; 駕駛模擬; 疲勞識(shí)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(hào): 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(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，人民的生活品質(zhì)也不斷提升，汽車(chē)作為常用的出行工具，被千家萬(wàn)戶所購(gòu)買(mǎi)、使用。而在駕駛汽車(chē)的過(guò)程中，注意勞逸結(jié)合、謹(jǐn)慎小心駕車(chē)是十分必要的。根據(jù)近些年汽車(chē)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(chē)載預(yù)警設(shè)備，可以在行車(chē)過(guò)程中對(duì)司機(jī)進(jìn)行疲勞識(shí)別，使司機(jī)在經(jīng)過(guò)車(chē)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(duì)國(guó)家還是對(duì)社會(huì)都是十分有意義的。

　　一、在進(jìn)行疲勞識(shí)別以及車(chē)載預(yù)警設(shè)備研發(fā)的過(guò)程當(dāng)中可能會(huì)遇到的問(wèn)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(cè)起來(lái)也不是易事，對(duì)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(guò)分析來(lái)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(chē)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(lái)進(jìn)行檢測(cè)勢(shì)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(cè)出來(lái)相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也缺少一個(gè)統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。而通過(guò)采用在行車(chē)過(guò)程中識(shí)別駕駛員的面部特征的方法來(lái)進(jìn)行疲勞識(shí)別這一方式也是不能采納的，這是由于倘若直接只借助識(shí)別駕駛員外部特征的方式來(lái)進(jìn)行疲勞識(shí)別，可能會(huì)受到光線、外部環(huán)境等因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致識(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)疲勞識(shí)別與車(chē)載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)。通過(guò)采用駕駛模擬技術(shù)來(lái)分析駕駛員在正常行車(chē)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(duì)所掌握的駕駛員在不同的行車(chē)狀態(tài)下的行車(chē)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(lái)進(jìn)行車(chē)載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)，由此開(kāi)展基于駕駛模擬的疲勞識(shí)別與車(chē)載預(yù)警設(shè)備的設(shè)計(jì)。

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

　　對(duì)于疲勞監(jiān)測(cè)，可以采用主觀與客觀兩種評(píng)價(jià)形式來(lái)進(jìn)行第一步的篩查。主觀評(píng)價(jià)即為駕駛員對(duì)于自身的行車(chē)狀態(tài)的評(píng)價(jià)，一般是由駕駛員在行車(chē)過(guò)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(chē)內(nèi)乘客的評(píng)價(jià)來(lái)進(jìn)行輔助。對(duì)于主觀評(píng)價(jià)，是建立在個(gè)人感覺(jué)與情感之上的，不是一種可靠地評(píng)價(jià)方式，僅可當(dāng)做一個(gè)參考。而客觀評(píng)價(jià)是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的一種評(píng)價(jià)方式，在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)也是以客觀評(píng)價(jià)為主，主觀評(píng)價(jià)為輔，下面就站在客觀評(píng)價(jià)的角度來(lái)展開(kāi)探討。

　　對(duì)于疲勞識(shí)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(shí)別的方法，首先就是對(duì)駕駛過(guò)程進(jìn)行模擬。通過(guò)駕駛模擬器，可以對(duì)駕駛過(guò)程來(lái)進(jìn)行模擬，且這種方式較為安全。這是因?yàn)椋粢ㄟ^(guò)模擬行車(chē)過(guò)程的方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，就不可避免地要進(jìn)行疲勞駕駛過(guò)程的模擬，而倘若采取真實(shí)的疲勞駕駛方式來(lái)測(cè)算數(shù)據(jù)，有著很大的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)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(guò)程十分類(lèi)似，采用駕駛模擬器進(jìn)行駕駛過(guò)程中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)也與實(shí)際駕駛過(guò)程中的數(shù)據(jù)十分貼近，最重要的是，采用駕駛模擬器來(lái)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(shì)。對(duì)于駕駛過(guò)程中數(shù)據(jù)的收集，通過(guò)駕駛模擬器來(lái)進(jìn)行采集就更為方便。比如，在駕車(chē)行駛過(guò)程中對(duì)于檔位的轉(zhuǎn)換、駕駛員對(duì)于方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、駕駛員的行車(chē)速度等數(shù)據(jù)都是可以借助駕駛模擬器來(lái)進(jìn)行采集與記錄的，并且駕駛模擬器采集到的行車(chē)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要高于實(shí)際駕車(chē)過(guò)程中人為采集到的數(shù)據(jù)。因此，采用駕駛模擬器來(lái)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(guò)程當(dāng)中，對(duì)于駕駛環(huán)境的設(shè)置也至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)保證駕駛環(huán)境的真實(shí)性，合理對(duì)周遭車(chē)輛進(jìn)行布局，充分考慮在正常行車(chē)時(shí)可能遇到的各種情況，例如超車(chē)、減速讓行等情況的發(fā)生也要考慮在內(nèi)。在模擬過(guò)程中，對(duì)于正常駕駛與疲勞駕駛都要針對(duì)同樣的情況來(lái)采集到不同狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，至于這樣才能針對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析和比對(duì)。

　　利用模式識(shí)別技術(shù)來(lái)進(jìn)行測(cè)算，再基于數(shù)據(jù)對(duì)疲勞識(shí)別系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行研發(fā)。還可以確定的是，對(duì)于車(chē)載預(yù)警設(shè)備，也要在模擬駕駛的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)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(cè)量的嚴(yán)謹(jǐn)性，也要盡可能多的召集不同的駕駛員來(lái)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(duì)數(shù)據(jù)的分析。

　　三、對(duì)于基于駕駛模擬的疲勞識(shí)別與車(chē)載預(yù)警設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)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(chē)數(shù)據(jù)后，通過(guò)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)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(guò)數(shù)據(jù)分析得知駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，利用車(chē)載預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)果輸出，起到對(duì)駕駛員的警示作用的效果。對(duì)于車(chē)載預(yù)警系統(tǒng)，要具有語(yǔ)音輸出的功能，這樣才能在檢測(cè)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(guò)語(yǔ)音的形式來(lái)及時(shí)提醒駕駛員。同時(shí)，為了避免車(chē)載預(yù)警設(shè)備的音量不足以使駕駛員聽(tīng)到，在進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)的過(guò)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(duì)駕駛員行車(chē)過(guò)程中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，以及時(shí)地向駕駛員提供提醒，所以該設(shè)備對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高。

　　在進(jìn)行基于駕駛模擬的疲勞識(shí)別與車(chē)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(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)可以根據(jù)在模擬駕駛過(guò)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(lái)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(duì)基于駕駛模擬的疲勞識(shí)別與車(chē)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(duì)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(lái)得出結(jié)論，要采用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)，方能得到比較真實(shí)的結(jié)果。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　在社會(huì)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(chē)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(duì)基于駕駛模擬的疲勞識(shí)別與車(chē)載預(yù)警設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題以及所采用的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)注意事項(xiàng)來(lái)進(jìn)行討論。對(duì)于一個(gè)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、功效較為完善的疲勞駕駛車(chē)載預(yù)警系統(tǒng)，可以很好地對(duì)行車(chē)過(guò)程中的駕駛員進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)到駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)及時(shí)地發(fā)出語(yǔ)音提醒，從而可以更好地保障駕駛員能夠安全駕車(chē)。相信經(jīng)過(guò)對(duì)該類(lèi)系統(tǒng)的不斷修改、測(cè)試、完善，必能使該系統(tǒng)在全國(guó)范圍內(nèi)普遍推廣使用，使我國(guó)的交通事故率顯著下降。