一種預(yù)防駕駛疲勞的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號處理方法與裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)防駕駛疲勞的控制方 法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著生活水平的提高，車輛成了人們順利出行的首選工具，交通事故率也 隨之上升。據(jù)不完全統(tǒng)計，大部分交通事故是由疲勞駕駛引發(fā)的，尤其在高速公路上，道路 環(huán)境單一，動作單調(diào)，交通干擾少，速度穩(wěn)定，行車中的噪聲和振動頻率小，易使駕駛員產(chǎn)生 疲勞感。
[0003] 為了減少由于疲勞駕駛發(fā)生的交通事故量，人們研究了檢測和控制駕駛疲勞的方 法。中國發(fā)明專利申請201410632076. 6公開了一種疲勞駕駛預(yù)警方法，其主要檢測駕駛員 的面部特征、眼部信號、頭部運動等信息，并依靠此信息推斷駕駛員的疲勞狀態(tài)，進行報警 提示。
[0004] 中國專利申請201410425869. 0公開了一種疲勞駕駛檢測方法，通過采集駕駛員 的行為指標（主要為方向盤數(shù)據(jù)、駕駛時間和駕駛車速），進行信息預(yù)處理，得到疲勞生理 參數(shù)作為檢測指標變量，然后利用疲勞指標變量對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練建立相應(yīng)的疲勞 檢測網(wǎng)絡(luò)模型，利用該模型進行疲勞檢測。
[0005] 中國專利申請201410359519. 9還公開了一種基于多信息融合的疲勞駕駛檢測方 法，本方法由信號采集、疲勞等級量化及信號處理、特征參數(shù)提取、疲勞判定與報警若干環(huán) 節(jié)構(gòu)成。信號采集模塊采集與疲勞相關(guān)信號，對駕駛員的疲勞等級進行量化，提取能夠反映 駕駛員疲勞狀態(tài)的特征參數(shù)，對特征參數(shù)進行模糊聚類，實時檢測駕駛員的疲勞狀況，當(dāng)判 定駕駛員疲勞駕駛時，及時報警。
[0006] 可以看出，上述技術(shù)均以駕駛員的肢體動作作為檢測信號，即檢測到的疲勞信號 已經(jīng)是駕駛員由于疲勞而表現(xiàn)出的，此時駕駛員已經(jīng)比較疲勞甚至非常疲勞了，即使通過 報警或者藥物來緩解疲勞狀態(tài)也需要一個時間過程，這對車輛駕駛而言是非常危險的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種預(yù)防駕駛疲勞的控制方法及系統(tǒng)，能夠在 第一時間檢測并通過控制使駕駛員不進入疲勞狀態(tài)。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：發(fā)明一種預(yù)防駕駛疲勞的控制方法， 其特征在于：依次包括以下步驟：
[0009] (1)讀取色氨酸的濃度數(shù)據(jù)X1⑴和皮質(zhì)醇濃度的倒數(shù)X2⑴；
[0010] ⑵由保性能控制理論根據(jù)Xl(t)和x2(t)計算出色氨酸或/和皮質(zhì)醇的控制率 u(t)；
[0011] (3)當(dāng)X1 (t)或/和X2(t)達到各自的臨界值時，根據(jù)步驟（2)得出的控制率發(fā)出 控制指令；
[0012] (4)重復(fù)執(zhí)行步驟⑴~（3)。
[0013] 優(yōu)選的，步驟（2)中保性能控制理論的算法為：
[0014] a、4
構(gòu)建關(guān)于色氨酸濃度、皮質(zhì)醇濃度的倒數(shù)以及控制率的不確 定線性系統(tǒng)：
[0015]
[0016] 其中貨為實數(shù)域，表示為在t時刻經(jīng)鼻部噴射抗疲勞藥物 量，B1Sx1Ct)的臨界值也為X2⑴的臨界值，A。和B。為常數(shù)矩陣，Λ A和Λ B為具有適 當(dāng)維數(shù)的不確定時變實矩陣且
[0017] [ Δ A ΔΒ] = DF(t) [E1 E2]-式 2
[0018] 〇4，匕為已知定常陣，？(〇為不確定函數(shù)陣，滿足？七)？(〇彡1;
[0019] b、對式 1，令 u(t) =-Kx(t)，代入式 1 得
[0020]
[0021] 給定夂ΓΓ使式3表示的不確定線性系統(tǒng)穩(wěn)定；
[0022] c、通過給定合理的ε，求方程
[0023]
[0024] 一方程 1
[0025] 方程1中=P1為待求量，W-1?使式3穩(wěn)定，I = I1 Q和R 是給定的單位陣；
[0026] d、根據(jù)P1, S表示拉格朗日泛函因子，由方程+ + =0和 C S 方i
[0027] e、檢驗夂0°能否使式3穩(wěn)定；如果穩(wěn)定，轉(zhuǎn)回步驟c ;如果不穩(wěn)定則轉(zhuǎn)回步驟b ;
[0028] f、取^ = Iirn '將K代入方程1，求出P，得tr (P)，如果tr⑵彡min {ai，bj，則 給定的ε合理，一.汝型指標
[0029]
[0030] 式4中J彡tr (P)，確定K值；否則返回步驟c ;
[0031] g、計算得控制率 u(t) =-Kx(t)。
[0032] 優(yōu)選的，步驟（2)中的u(t)與實際控制律v(t_ τ )之間存在如下關(guān)系：v(t_ τ )= f(t)*u(t)，其中0< τ <t，f(t)表示藥物吸收率和吸收時間對u(t)的影響系數(shù)。
[0033] 本發(fā)明還提供了一種預(yù)防駕駛疲勞的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括
[0034] (1)接收模塊：接收檢測的色氨酸的濃度數(shù)據(jù)X1 (t)和皮質(zhì)醇濃度的倒數(shù)X2 (t);
[0035] (2)存儲模塊：存儲接收模塊接收到的數(shù)據(jù)信息；
[0036] (3)邏輯運算模塊：讀取存儲模塊中的數(shù)據(jù)信息X1⑴和X2⑴，根據(jù)保性能控制理 論計算出色氨酸和皮質(zhì)醇的控制率u (t);
[0037] (4)比較與控制模塊：將X1⑴或/和X2⑴與各自的臨界值進行比較；X 1⑴或/ 和X2 (t)大于各自的臨界值時，根據(jù)邏輯運算模塊得出的控制率發(fā)出控制指令。
[0038] 優(yōu)選的，邏輯運算模塊的運算內(nèi)容包括：
[0039] a、令λ·(/)= 1 ，并構(gòu)建關(guān)于色氨酸濃度、皮質(zhì)醇濃度的倒數(shù)以及控制率的不確 定線性系統(tǒng)：
[0040]
[0041] 其中x(?9l2>a，獻為實數(shù)域，WOem1表示為在t時刻經(jīng)鼻部噴射抗疲勞藥物 量，B1Sx1Ct)的臨界值也為X2⑴的臨界值，A。和B。為常數(shù)矩陣，Λ A和Λ B為具有適 當(dāng)維數(shù)的不確定時變實矩陣且
[0042] [ Δ A ΔΒ] = DF(t) [E1 E2]-式 2
[0043] 〇4，匕為已知定常陣，？(〇為不確定函數(shù)陣，滿足？七)？(〇彡1;
[0044] b、對式 1，令 u(t) =-Kx(t)，代入式 1 得
[0045]
[0046] 給定使式3表示的不確定線性系統(tǒng)穩(wěn)定；
[0047] c、通過給定合理的ε，求方程
[0048]
[0049] -方程 1
[0050] 方程1中=P1為待求量，[,廣11使式3穩(wěn)定，￡ = $ = 2 + 獻T' Q和R是給定的單位陣；
[0051] d、根據(jù)P1，S表示拉格朗日泛函因子，由方程Kii+(5? + = 〇和方
[0052] e、檢驗A，能否使式3穩(wěn)定；如果穩(wěn)定，轉(zhuǎn)回步驟c ;如果不穩(wěn)定則轉(zhuǎn)回步驟b ;
[0053] f、取瓦=IimC將K代入方程1，求出p，得tr (P)，如果tr⑵彡min {ai，bj，則 L-^SO 給定的ε合理，二次型指標
[0054]
[0055] 式4中J彡tr (P)，確定K值；否則返回步驟c ;
[0056] g、計算得控制率 u(t) =-Kx(t)。
[0057] 優(yōu)選的，邏輯運算模塊還考慮了藥物的散失量，計算控制率u(t)與實際控制律 V (t_ τ )之間存在如下關(guān)系：V (t_ τ ) = f (t) *u (t)，其中0 < τ < t，f (t)表示藥物吸收 率和吸收時間對u (t)的影響系數(shù)。
[0058] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0059] 申請人發(fā)現(xiàn)色氨酸和皮質(zhì)醇是引起駕駛員眼部變化，呼吸、血壓、心跳等變化的根 本因素，從而采用檢測色氨酸或/和皮質(zhì)醇的方法，當(dāng)色氨酸或/和皮質(zhì)醇一旦超過各自的 臨界值，立即執(zhí)行經(jīng)保性能控制計算得到的控制方案，能夠驅(qū)動外圍設(shè)備噴射相應(yīng)藥物，使 人體內(nèi)的色氨酸和皮質(zhì)醇控制在正常范圍內(nèi)，從而避免駕駛疲勞的發(fā)生。
【附圖說明】
[0060] 圖1是本發(fā)明的程序流程圖。
[0061] 圖中附圖標記為：1、接收模塊；2、存儲模塊；3、邏輯運算模塊；4、比較與控制模 塊。
【具體實施方式】
[0062] 下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0063] 本發(fā)明提供的預(yù)防駕駛疲勞的軟系統(tǒng)中設(shè)置了接收模塊1、存儲模塊2、邏輯運算 模塊3和比較與控制模塊4。其中，接收模塊1用于接收檢測的色氨酸的濃度數(shù)據(jù)X 1 (t) 和皮質(zhì)醇濃度的倒數(shù)X2 (t);存儲模塊2用于存儲接收模塊1接收到的數(shù)據(jù)信息；邏輯運算 模塊3用于讀取存儲模塊2中的數(shù)據(jù)信息X1⑴和X 2 (t)，由保性能控制理論根據(jù)X1⑴和 X2 (t)計算出t時刻向鼻部噴射的抗疲勞藥物量U (t)，以使X1U)和X2 (t)長時間維持在正 常范圍內(nèi)；比較與控制模塊4將X1U)和X2 (t)與各自的臨界值S1A1進行比較；X Jt)大于 &1或/和X 2⑴大于匕時，根據(jù)邏輯運算模塊3得出的控制率發(fā)出控制指令；色氨酸的臨界 值％是人體內(nèi)色氨酸正常濃度范圍的上限值，皮質(zhì)醇的臨界值Id 1是人體內(nèi)正常皮質(zhì)醇濃度 倒數(shù)范圍的上限值，均是給定的固定值。