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一种智能化汽车安全驾驶辅助系统和方法与流程

泰然健康网
2025-09-24 14:23

1.本发明属于汽车智能驾驶技术领域，具体涉及一种智能化汽车安全驾驶辅助系统和方法。

背景技术：

2.随着社会经济的发展，汽车保有量也越来越多，交通事故也呈现越来越多的趋势，这严重影响了人们的身体安全，造成众多财产损失，甚至危及生命，由此人们对汽车安全驾驶保障技术的需求也越来越大，对汽车的智能化程度的需求不断提升，仅仅依靠汽车传统的ecu(英文全称：electronic control unit，中文称：电子控制单元，又称"行车电脑"、"车载电脑"等)已经不能够满足人们日益增长的安全需求，传统的安全预警是比较普遍安装摄像，但是通过摄像拍照只能对驾驶人疲劳做出简单的单方面的判断，相关的安全单元之间的关联性较差，并不能形成一个全面的、智能化的安全系统。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种智能化汽车安全驾驶辅助系统和方法，通过将视觉检测、酒精检测、人的心率状态检测、车辆距离检测等信息进行综合分析处理并进行智能化的分析判断，采取相应的措施，从而大大提高了汽车的安全性和智能化水平，满足了人们的多方面需求。
4.为达到上述目的，本发明提供了一种智能化汽车安全驾驶辅助系统，所述系统包括：酒精检测模块、视频采集模块、心率检测模块、测距模块、第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块、第四处理模块、综合分析处理模块；其中：
5.所述酒精检测模块用于采集驾驶员的酒精含量信息，对驾驶员的饮酒情况进行实时监测；
6.所述视频采集模块用于实时采集驾驶员的面部特征信息；
7.所述心率检测模块用于采集驾驶员的心率特征及变化情况信息；
8.所述测距模块用于采集汽车前后车况，防止距离前后车辆距离过短；
9.所述第一处理模块用于与所述酒精检测模块进行连接，处理所述酒精检测模块获取的酒精检测数据，输出酒精检测结果信息；
10.所述第二处理模块用于与所述视频采集模块进行连接，处理所述视频采集模块获取的驾驶员的面部特征信息，按照特定的检测算法进行面部特征检测，与正常状态驾驶员面部特征进行比较判断驾驶员疲劳程度和专注程度，输出驾驶员的面部特征检测结果信息和驾驶员状态信息；
11.所述第三处理模块用于与所述心率检测模块进行连接，处理所述心率检测模块获取的心率检测信息，输出心率检测结果信息；
12.所述第四处理模块用于与所述测距模块进行连接，处理所述测距模块获取的车辆测距信息，输出测距结果信息；
13.所述综合分析处理模块用于与所述第一处理模块、所述第二处理模块、所述第三处理模块、所述第四处理模块进行连接，综合所获取的信息进行智能化判断驾驶员及车辆的驾驶状态，进行安全状态的智能化评估。
14.进一步地，所述综合分析处理模块包括：智能判断子模块、存储子模块、预警子模块；其中：
15.所述智能判断子模块，用于将获取的信息进行分类和判断，对各类信息的关联性进行智能化分析，对驾驶员的状态和汽车状态进行智能化的综合判断，输出智能化的判断结果；
16.所述存储子模块，用于与所述智能判断子模块进行连接，存储相应模块输入的信息，记录所述智能化汽车安全驾驶辅助系统的有关信息，为所述智能判断子模块提供数据支持；
17.所述预警子模块，用于与所述智能判断子模块进行连接，输出相应的声光预警提示信息给驾驶员。
18.进一步地，还包括ecu模块、执行模块；其中：
19.所述ecu模块，用于与所述综合分析处理模块进行连接，实时获取所述综合分析处理模块的信息，并将汽车的有关参数发送给所述综合分析处理模块，执行所述综合分析处理模块的有关指令；
20.所述执行模块，用于执行所述ecu模块的有关指令，对汽车的行驶状态进行控制。
21.优选地，所述酒精检测模块和/或所述心率检测模块设置在汽车方向盘上便于实时检测驾驶员的状况。
22.可选地，所述测距模块可采用雷达测距、激光测距中的其中一种方式。
23.本发明还提供了一种智能化汽车安全驾驶辅助方法，借助于智能化汽车安全驾驶辅助系统执行所述方法，所述方法包括以下步骤：
24.对驾驶员的饮酒状态、面部特征、心率及汽车的前后车距进行信息采集，获取驾驶员状态信息和汽车的车距信息；
25.对驾驶员状态信息和汽车的车距信息使用相应算法进行分析和处理，形成检测结果；
26.将驾驶员状态信息和汽车的车距信息的检测结果结合汽车ecu获取的汽车当前状态信息进行智能化综合分析和判断，形成安全驾驶决策信息并输出对应的控制指令；
27.将对应的控制指令发送给对应的模块，从而执行相应的操作。
28.进一步地，对所述面部特征进行检测是利用面部识别技术定位驾驶员的眼睛、鼻尖和嘴角位置，将眼睛、鼻尖和嘴角位置结合起来，再根据对眼球的追踪获得驾驶员注意力方向并判断驾驶员的注意力是否分散。
29.进一步地，对所述面部特征进行检测还包括采用perclos算法进行驾驶员的眼睑闭合时间的检测用于驾驶员疲劳程度的测量。
30.进一步地，所述安全驾驶决策信息与智能化判断汽车目前的的危险程度相适应。
31.本发明涉及一种智能化汽车安全驾驶辅助系统，有益效果为：通过将视觉检测、酒精检测、心率状态检测、车辆距离检测等信息进行综合分析处理并进行智能化的分析判断，从而确定驾驶员的状态和汽车的行驶状态，能够对驾驶员的疲劳程度和注意力是否集中及
汽车前后车距进行判断，并形成智能化的综合性的分析结果，从而使汽车采取相应的措施，从而大大提高了汽车的安全性和智能化水平，满足了人们的多方面需求。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明实施例一提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统组成框图。
34.图2是本发明实施例二提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助方法流程图。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
40.实施例一
41.图1示出了本发明实施例一提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统组成框图。如图1所示，本发明实施例一提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统包括：酒精检测模块100、视频采集模块200、心率检测模块300、测距模块400、第一处理模块101、第二处理模块201、第三处理模块301、第四处理模块401、综合分析处理模块500；具体地，各个模块的具体描述如下：
42.酒精检测模块100用于采集驾驶员的酒精含量信息，对驾驶员的饮酒情况进行实时监测；通过利用酒精检测模块100自动采集驾驶员呼出气体在汽车驾驶室内的酒精浓度从而判断驾驶员是否饮酒以及饮酒程度，以便使系统采取相应措施。优选地，可以将酒精检
测模块100设置在汽车方向盘上便于实时检测驾驶员的状况。
43.视频采集模块200用于实时采集驾驶员的面部特征信息，利用摄像头对准驾驶员头部，实时采集驾驶员的面部特征，可以利用摄像头实时采集人脸照片以便后续进行分析处理。
44.心率检测模块300用于采集驾驶员的心率特征及变化情况信息；优选地，可以将心率检测模块300设置在汽车方向盘上便于实时检测驾驶员的状况，通过心率检测模块300发射光线穿过手指，经过检测手指反射回的光强度变化，结合后续模块的专业算法提取光强变化的特征值并计算时间间隔，便达到了心率检测的目的，此种心率检测方法方便、快捷。
45.测距模块400用于采集汽车前后车况，防止距离前后车辆距离过短；通过将测距模块400安装在汽车的前部或者尾部，测距模块400发射探测信号，通过接收和处理反射回来的信号完成与汽车前部或后部遮挡物的距离判定。优选地，测距模块400可采用雷达测距、激光测距中的其中一种方式。
46.第一处理模块101用于与酒精检测模块100进行连接，处理酒精检测模块100获取的酒精检测数据，并对酒精检测数据进行处理，输出酒精检测结果信息。
47.第二处理模块201用于与视频采集模块200进行连接，处理视频采集模块200获取的驾驶员的面部特征信息，按照相应的检测算法进行面部特征检测识别，与正常状态驾驶员面部特征进行比较判断驾驶员疲劳程度和专注程度，输出驾驶员的面部特征检测结果信息和驾驶员状态信息；比如：通过分析当前人脸状态可以得到眼球偏移、左顾右盼、闭眼检测、打电话检测、抽烟检测、打哈欠检测、人脸丢失检测等状态，以判断驾驶员是否存在疲劳驾驶或者注意力不集中的情况，同时还能够对上述状态出现的频率等进行统计，更加准确的得到驾驶员的疲劳驾驶程度或者注意力不集中的程度，从而将驾驶员的状态信息传输给综合分析处理模块500进行智能化的分析判断，以得到更为准确的判断结果。
48.第三处理模块301用于与心率检测模块300进行连接，处理心率检测模块300获取的心率检测信息，输出心率检测结果信息给综合分析处理模块500便于后续处理。
49.第四处理模块401用于与测距模块400进行连接，处理测距模块400获取的车辆测距信息，输出测距结果信息，以判断汽车距离前后车辆或者遮挡物的距离。
50.综合分析处理模块500用于与第一处理模块101、第二处理模块201、第三处理模块301、第四处理模块401进行连接，综合所获取酒精检测、驾驶员疲劳状态、注意力是否集中、驾驶员的当前心率情况、驾驶安全距离与当前汽车速度等各种信息，对信息进行综合处理并进行智能化判断驾驶员及车辆的驾驶状态，进行汽车安全状态的智能化评估，并将评估结果转化为相应的指令信息给汽车的控制系统。
51.本发明实施例一提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统中，综合分析处理模块500包括：智能判断子模块501、存储子模块502、预警子模块503；具体地，各个子模块的具体描述如下：
52.智能判断子模块501，用于将获取的信息进行分析和判断，对各类信息的关联性进行智能化分析，对驾驶员的状态和汽车状态进行智能化的综合判断，输出智能化的判断结果。存储子模块502，用于与智能判断子模块501进行连接，存储相应模块输入的信息，记录系统的有关信息，为智能判断子模块501提供数据支持和数据库存储功能，充分利用以往的历史数据进行智能化分析和判断，形成更为准确的判断结果。
53.预警子模块503，用于与智能判断子模块501进行连接，输出相应的声光预警提示信息给驾驶员；比如，可采用语音提示、显示屏的显示标志提示等方式。
54.本发明实施例一提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统中，还包括ecu模块600、执行模块700；其中：ecu模块600，用于与综合分析处理模块500进行连接，实时获取综合分析处理模块500的信息，并将汽车的有关参数发送给综合分析处理模块，执行综合分析处理模块500的有关指令；执行模块700，用于执行ecu模块600的有关指令，对汽车的行驶状态进行控制，一般来说，执行模块700包括汽车的刹车系统、节气门控制系统等，以便控制汽车的行驶状态。比如，当酒精检测模块100检测到驾驶员饮酒后，第一处理模块101将对检测信息进行分析处理后，得到酒精检测结果，通过综合分析处理模块500中的智能判断子模块501进行智能判断后将指令发送汽车的ecu模块600，ecu模块600将有关指令发送给执行模块700执行相应的动作，如：汽车自锁无法启动、汽车强制减速或停止等操作。
55.再如：当汽车运行过程中视频采集模块200采集到驾驶员面部特征有扭头动作，将一段时间内的采集的多个图像发送给第二处理模块201，经过第二处理模块201判断为驾驶员有扭头动作，综合分析处理模块500根据扭头频次与正常情况进行比较判断为驾驶员注意力不集中，并判断注意力不集中的程度，结合ecu模块600获取目前的汽车驾驶状态，形成智能化的判断结果并输出给相应的模块，当判断为稍微注意力不集中时，可以采用语音提示，当判断为经常注意力不集中时，可采用对汽车进行减速等方式。
56.本发明实施例一提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统通过多种检测手段将视觉检测、酒精检测、心率状态检测、车辆距离检测等信息进行综合分析处理并进行智能化的分析判断，采取相应的措施，从而大大提高了汽车的安全性和智能化水平，满足了人们的多方面需求。
57.实施例二
58.图2示出了本发明实施例二提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助方法流程图，通过在实施例一的硬件基础上执行本发明实施例二的智能化汽车安全驾驶辅助方法，本发明实施例二提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助方法包括以下步骤：
59.步骤s100，对驾驶员的饮酒状态、面部特征、心率及汽车的前后车距进行信息采集，获取驾驶员状态信息和汽车的车距信息。
60.在步骤s100中，利用对酒精检测模块100对驾驶员的饮酒状态进行检测，例如，可以将酒精检测模块100或者心率检测模块300设置在汽车方向盘上便于实时检测驾驶员的状况。利用视频采集模块200对驾驶员的面部特征进行采集；利用心率检测模块300对驾驶员的心率进行实时采集，从而判断驾驶员的心情状态；对于心率检测模块300来说，通过心率检测模块300发射光线穿过手指，经过检测手指反射回的光强度变化，结合后续模块的专业算法提取光强变化的特征值并计算时间间隔，便达到了心率检测的目的，此种心率检测方法方便、快捷。利用测距模块400对汽车的前后方的车辆或障碍物的距离进行实时采集，当然，也可以根据需要只对汽车前方或者汽车后方的障碍物距离进行实时监测采集。
61.步骤s200，对驾驶员状态信息和汽车的车距信息使用相应算法进行分析和处理，形成检测结果。
62.在步骤s200中，通过将采集到的酒精检测信息、视频信息、心率信息、车距信息分别经过相应的处理模块进行处理，得到相应的检测结果。例如：当采集到驾驶员的呼出的气
体酒精含量超标时，直接判定为酒驾。对驾驶员的面部特征进行检测是利用面部识别技术定位驾驶员的眼睛、鼻尖和嘴角位置，将眼睛、鼻尖和嘴角位置结合起来，再根据对眼球的追踪获得驾驶员注意力方向并判断驾驶员的注意力是否分散。利用驾驶员头部附近的摄像装置检测驾驶人点头动作，通过相应的处理模块分析可实时跟踪头部的位置，根据头部位置的变化规律判定驾驶人是否瞌睡。
63.对驾驶员的面部特征进行检测还包括采用perclos算法进行驾驶员的眼睑闭合时间的检测以用于驾驶员疲劳程度的测量。perclos为摄像实时的驾驶疲劳测评方法，指的是单位时间里眼睛闭合时间所占的百分比。perclos的原理即为统计在一定时间内眼睛闭合时所占的时间比例，我们的系统所采用的评判标准为perclos80，指眼睑遮住瞳孔的面积超过80％就认为眼睛闭合。通过摄像头获得驾驶员面部特征的实时图像，自动分析驾驶员的头部姿态、眼睛运动规律以及面部特征等信息来确定驾驶员精神状态，并给出相应的预警提示。相比脸部或头部运动规律而言，眼睛的活动规律，如眨眼频率、眨眼快慢、眼睛张开幅度以及眼睛的注视方向等均能反映出当前时刻驾驶员的精神状态好坏。
64.心率是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数，也叫安静心率，一般为60-100次/分，可因年龄，性别或其他生理因素产生个体差异。一般来说，年龄越小，心率越快，老年人心跳比年轻人慢，女性的心率比同龄男性快，这些都是正常的生理现象。安静状态下，成人心率为60-100次/分钟。成人安静时心率低于60次/分钟，称为窦性心动过缓，可见于长期从事重体力劳动的健康人和感觉疲劳、乏困，有微睡眠的驾驶者，故通过心率判别驾驶者是否疲劳驾驶是具有生物学理论依据。
65.本方法通过安装在车头或车尾的测距装置实时获取前方道路物体与车辆距离，采用雷达或激光测距技术实现前方车辆识别和车距计算，在车辆处于危险车距时将信息传送给汽车的ecu以便采取相对应的措施。
66.步骤s300，将驾驶员状态信息和汽车的车距信息的检测结果结合汽车ecu获取的汽车当前状态信息进行智能化综合分析和判断，形成安全驾驶决策信息并输出对应的控制指令。
67.在步骤s300中，将相应的处理模块的各种驾驶员状态信息和汽车的车距信息进行汇总及智能化分析，结合汽车ecu获取的汽车当前状态信息形成专家的分析结果，从而获取目前的安全状态，通过判断不同因素对安全状态的影响进行评估，形成安全驾驶决策信息，并进行安全优先级判断信息，其中，安全驾驶决策信息、安全优先级判断信息均与智能化判断汽车目前的的危险程度相适应。例如：我们可以将安全优先级判断信息可以分为1-20级，可以将酒驾的安全优先级判断信息设置为20，不同的安全优先级判断信息会采取不同的措施。又如：如果检测到驾驶员酒驾，可以将汽车进行自锁并导致汽车无法进行启动。
68.面部特征检测时，如果能够获得每一帧图像中的驾驶员的双眼大小、位置信息以及运动变化，就可以将一段时间内驾驶员的眼部活动规律统计出来，结合疲劳状态分析指标，就能够对驾驶员疲劳状态进行评价，同时结合此时的心率变化情况对驾驶员状态有一个更为清晰的判断；值得说明的是，可以将心率检测同面部特征检测进行智能化的综合判断，以判断驾驶员的状态。例如：通过面部特征检测确定驾驶员的身份和当前的面部特征，对采集的心率进行实时监测并与其存储子模块502中的个人历史数据进行智能化的专家分析和比较判断，当检测到驾驶员有瞌睡现象并且一段时间内心率明显低于正常平静时心率
时，发出相应报警提示信息或对汽车采取相应的操作，并针对不同的安全优先级判断信息形成不同的控制指令，从而发送给相应的模块。
69.步骤s400，将对应的控制指令发送给对应的模块，从而执行相应的操作。
70.在步骤s400中，形成不同的控制指令一般通过汽车的ecu模块600进行识别并转发给相应的模块，从而改变汽车的驾驶状态；当需要汽车采取相应的措施时，将控制指令发送给汽车的ecu模块600并利用执行模块700发出相应的操作；当需要预警提示时可以将一些控制指令发送给预警子模块503进行预警提示。例如，当检测到驾驶员饮酒时，通过ecu模块600可以控制汽车无法启动，因为酒驾在法律上是严格禁止的，所以，酒精检测指标的优先级在这里的就设置的比较高，具体优先级设置的高低或者优先级级数可以根据具体情况设定。而对于驾驶员偶尔的注意力不集中的情况只通过预警子模块503进行语音提示即可，必要时通过汽车的刹车系统予以对汽车进行减速处理。
71.再如：以雷达测距为例，在车辆行驶中，雷达窄波束向前发射电磁波信号，当发射信号遇到目标时，被发射回来被天线接收，经混频放大处理，可用其差频信号来计算雷达与目标的距离，再根据差频信号相差与相对速度关系，计算出目标对雷达的相对速度，同时参考汽车ecu读取的当前汽车车速，相应的处理模块将上述物理量代入计算模型后，即可算出危险时间，当危险程度达到各种不同等级时，分别输出不同等级的报警信号进行声光提示，以警告驾驶员注意前方障碍物已经接近车体，同时汽车ecu控制发动机转速输出，调节刹车系统控制车速，当车距大于安全距离时解除报警。
72.本发明实施例二提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助方法，大大提高了汽车的安全性和智能化水平，可广泛应用到汽车智能驾驶领域，提高了汽车的安全性，有效保护了驾驶员的生命安全。
73.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种智能化汽车安全驾驶辅助系统和方法，设计合理，方法可行，通过多种检测手段将视觉检测、酒精检测、心率状态检测、车辆距离检测等信息进行综合分析，通过相应的检测和识别算法进行处理并进行智能化的分析判断，采取相应的措施，从而大大提高了汽车的安全性和智能化水平，满足了人们的多方面需求，减少了汽车和人员等方面安全事故的发生。
74.需要指出，根据实施的需要，可将本发明实施例中描述的各个单元或模块拆分为更多单元或模块，也可将两个或多个单元或者模块的部分组合成新的单元或模块，以实现本发明实施例的目的。
75.以上实施方式仅适于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。