本发明公开了一种用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜及方法，属于交通安全领域。所述墨镜包括墨镜子系统和车载子系统，通过内嵌于墨镜支架鼻梁桥内的6轴加速度计来采集驾驶员头部的运动信息，利用蓝牙模块进行数据的传输。本发明所述方法根据6轴加速度计的数据判断驾驶员是否佩戴该墨镜，并标定非分心驾驶状态下的6轴加速度计的数据范围。微处理器根据GPS的数据是否进行驾驶分心预警，结合安装在车辆前端的毫米波雷达数据，若确认驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高，将发出语音预警信号。当驾驶员不使用该墨镜时，墨镜可在墨镜支架上进行无线充电。本发明结构简单，工作可靠，可有效解决戴墨镜驾驶员的驾驶分心问题。
1.一种基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，判断驾驶员是否佩戴用于识别驾驶员分心驾驶的墨镜：所述墨镜包括墨镜子系统和车载子系统，所述墨镜子系统包括墨镜主体和6轴加速度计，所述6轴加速度计内嵌于所述墨镜主体的鼻梁桥内，用来采集驾驶员的头部运动信息；所述车载子系统包括GPS模块、ESR毫米波雷达、微处理器和语音报警装置，所述GPS模块、微处理器和语音报警装置均安置在仪表盘内部空闲处，所述ESR毫米波雷达安装在车俩的前端保险杠内用于采集前方车辆相对自车的相对距离和相对速度；所述GPS模块、ESR毫米波雷达和语音报警装置分别与所述微处理器通过导线电连接；所述GPS模块负责采集车辆的速度信息，并将所采集的速度信息发送给微处理器；所述微处理器负责处理6轴加速度计及GPS模块发送来的数据，判断驾驶员是否为分心驾驶，并控制语音报警装置进行语音提示；首先对驾驶员佩戴所述墨镜情况下6轴加速度计采集的驾驶员头部运动的6个参数进行标定，所述6个参数包括3个互相垂直方向上的3个加速度值及3个角速度值，具体为：驾驶员在佩戴所述墨镜的情况下在各种道路条件下行驶，微处理器记录6轴加速度计的6个参数的分布特性及分布范围，并确定标定的范围V标；微处理器连续记录一分钟6轴加速度计的6个参数的数据V测，若6个参数均在之前标定的范围内，即V测≤V标，则判断驾驶员已经佩戴所述墨镜；否则驾驶员没有佩戴所述墨镜；
步骤2，驾驶员非分心驾驶状态下头部水平转动角度标定：驾驶员佩戴所述墨镜并水平转动头部正常观看左后视镜到右后视镜之间的范围，记录6轴加速度计中陀螺仪所采集的水平转动角度的数据范围，并标定此数据范围为非分心驾驶状态下的数据范围；
步骤3，通过GPS车速判断是否进行分心判断：当GPS车速小于40km/h，微处理器不进行分心判断；当GPS车速大于40km/h时，微处理器开始采集6轴加速度计和ESR毫米波雷达测量的数据，并进行分心判断；
步骤4，驾驶员分心状态识别：以3秒作为判断周期，微处理器实时分析6轴加速度计的数据分布特性，如果6轴加速度计中陀螺仪的测量数据超出步骤2所标定的范围，表明驾驶员此时没有关注正前方道路；
步骤5，追尾风险评估：如果在步骤4识别出驾驶员没有关注正前方道路的情况下，ESR毫米波雷达测量的正前方车辆与自车的距离小于80m，且TTC的数值小于5秒，且持续减小，此时微处理器将确认驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高；
其中，TTC为自车会碰撞前车的时间； Δs为前车与自车的相对距离，Δv是前车与自车的相对速度；
步骤6，语音警报：若微处理器判断出驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高的情况下，此时语音报警装置将发出报警信号，提醒驾驶员专心驾驶，避免追尾事故的发生。
2.根据权利要求1所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述墨镜子系统还包括蓝牙模块A、电池模块和无线充电装置A；
所述蓝牙模块A内嵌于所述墨镜主体的桩头内，所述蓝牙模块A与所述6轴加速度计蓝牙连接，用来接收并发送所述6轴加速度计采集的数据信息；
所述电池模块呈细长条状，内嵌于所述墨镜主体的镜腿内，所述电池模块与蓝牙模块A、6轴加速度计分别电连接，负责给整个墨镜子系统提供电源；
所述无线充电装置A内嵌于所述墨镜主体的镜框内，用来给所述电池模块充电。
3.根据权利要求2所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述车载子系统还包括墨镜支架装置、蓝牙模块B和无线充电装置B，所述墨镜支架装置、蓝牙模块B和无线充电装置B均安置在仪表盘内部空闲处，其中，所述墨镜支架装置呈四棱台状，其上顶面的两侧对称设有两个用于放置墨镜主体镜腿的孔，所述蓝牙模块B、GPS模块、无线充电装置B和微处理器均设置在所述墨镜支架装置内部，所述语音报警装置设置在所述墨镜支架装置的上顶面，所述蓝牙模块B与所述微处理器通过导线电连接；
当墨镜主体放置在所述墨镜支架装置上，所述无线充电装置B给所述无线充电装置A充电；
所述蓝牙模块B用于接收所述蓝牙模块A所发送的数据，同时将所接收的数据发送给微处理器。
4.根据权利要求1所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述6轴加速度计为陀螺仪+加速度传感器，所述6轴加速度计的型号为MPU-6500 6轴。
5.根据权利要求3所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述蓝牙模块A和蓝牙模块B均为AR3002蓝牙4.0芯片。
6.根据权利要求1所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述GPS模块为GSD4e GPS芯片。
7.根据权利要求1所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述微处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2410。
8.根据权利要求1所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述语音报警装置为PM5020语音芯片。
9.根据权利要求3所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，其特征在于，所述电池模块为501235聚合物电池；所述无线充电装置A和无线充电装置B分别为XKT-
一种用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及交通安全领域，特别涉及一种用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜及方法。
背景技术
[0002] 在交通事故中，追尾碰撞是一种较为常见的事故形式。虽然目前某些高档车上配置有前车防碰撞系统，但是目前大部分车辆还不具备此功能。追尾碰撞事故中的主要原因是由于后车驾驶员分心驾驶，后车驾驶员在没有及时注意到前车刹车减速的情况下发生的。
[0003] 在驾驶过程中，尤其是夏季的晴朗天气下，大多驾驶员会佩戴墨镜来防眩。针对追尾事故发生的原因及驾驶员会佩戴墨镜的这种情况，本发明提出一种利用墨镜防止驾驶分心的方案。
发明内容
[0004] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜及方法。本发明可有效解决戴墨镜驾驶员的分心驾驶问题。且该发明结构简单而可靠，成本小且适合广泛推广。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜，包括墨镜子系统和车载子系统，[0007] 所述墨镜子系统包括墨镜主体、6轴加速度计、蓝牙模块A、电池模块和无线充电装置A，其中：
[0008] 所述6轴加速度计内嵌于所述墨镜主体的鼻梁桥内，用来采集驾驶员的头部运动信息；
[0009] 所述蓝牙模块A内嵌于所述墨镜主体的桩头内，所述蓝牙模块A与所述6轴加速度计蓝牙连接，用来接收并发送所述6轴加速度计采集的数据信息；
[0010] 所述电池模块呈细长条状，内嵌于所述墨镜主体的镜腿内，所述电池模块与蓝牙模块A、6轴加速度计分别电连接，负责给整个墨镜子系统提供电源；
[0011] 所述无线充电装置A内嵌于所述墨镜主体的镜框内，用来给所述电池模块充电；
[0012] 所述车载子系统包括墨镜支架装置、蓝牙模块B、GPS模块、ESR毫米波雷达、无线充电装置B、微处理器和语音报警装置；所述墨镜支架装置、蓝牙模块B、GPS模块、无线充电装置B、微处理器和语音报警装置均安置在仪表盘内部空闲处，所述ESR毫米波雷达安装在车俩的前端保险杠内用于采集前方车辆相对自车的相对距离和相对速度；其中：
[0013] 所述墨镜支架装置呈四棱台状，其上顶面的两侧对称设有两个用于放置墨镜主体镜腿的孔，所述蓝牙模块B、GPS模块、无线充电装置B和微处理器均设置在所述墨镜支架装置内部，所述语音报警装置设置在所述墨镜支架装置的上顶面，所述蓝牙模块B、GPS模块、ESR毫米波雷达和语音报警装置分别与所述微处理器通过导线电连接；
[0014] 当墨镜主体放置在所述墨镜支架装置上，所述无线充电装置B给所述无线充电装置A充电；
[0015] 所述蓝牙模块B用于接收所述蓝牙模块A所发送的数据，同时将所接收的数据发送给微处理器；
[0016] 所述GPS模块负责采集车辆的速度信息，并将所采集的速度信息发送给微处理器；
[0017] 所述微处理器负责处理6轴加速度计及GPS模块发送来的数据，判断驾驶员是否为分心驾驶，并控制语音报警装置进行语音提示。
[0018] 进一步的，所述6轴加速度计为陀螺仪+加速度传感器，所述6轴加速度计的型号为MPU-6500 6轴。
[0019] 进一步的，所述蓝牙模块A和蓝牙模块B均为AR3002蓝牙4.0芯片。
[0020] 进一步的，所述GPS模块为GSD4e GPS芯片。
[0021] 进一步的，所述微处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2410。
[0022] 进一步的，所述语音报警装置为PM5020语音芯片。
[0023] 进一步的，所述电池模块为501235聚合物电池；所述无线充电装置A和无线充电装置B分别为XKT-412A无线供电模块的接收端和发射端。
[0024] 一种基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，包括以下步骤：
[0025] 步骤1，判断驾驶员是否佩戴用于识别驾驶员分心驾驶的墨镜：首先对驾驶员佩戴所述墨镜情况下6轴加速度计采集的驾驶员头部运动的6个参数进行标定，所述6个参数包括3个互相垂直方向上的3个加速度值及3个角速度值，具体为：驾驶员在佩戴所述墨镜的情况下在各种道路条件下行驶，微处理器记录6轴加速度计的6个参数的分布特性及分布范围，并确定标定的范围V标；微处理器连续记录一分钟6轴加速度计的6个参数的数据V测，若6个参数均在之前标定的范围内，即V测≤V标，则判断驾驶员已经佩戴所述墨镜；否则驾驶员没有佩戴所述墨镜；
[0026] 步骤2，驾驶员非分心驾驶状态下头部水平转动角度标定：驾驶员佩戴所述墨镜并水平转动头部正常观看左后视镜到右后视镜之间的范围，记录6轴加速度计中陀螺仪所采集的水平转动角度的数据范围，并标定此数据范围为非分心驾驶状态下的数据范围；
[0027] 步骤3，通过GPS车速判断是否进行分心判断：当GPS车速小于40km/h，微处理器不进行分心判断；当GPS车速大于40km/h时，微处理器开始采集6轴加速度计和ESR毫米波雷达测量的数据，并进行分心判断；
[0028] 步骤4，驾驶员分心状态识别：以3秒作为判断周期，微处理器实时分析6轴加速度计的数据分布特性，如果6轴加速度计中陀螺仪的测量数据超出步骤2所标定的范围，表明驾驶员此时没有关注正前方道路；
[0029] 步骤5，追尾风险评估：如果在步骤4识别出驾驶员没有关注正前方道路的情况下，ESR毫米波雷达测量的正前方车辆与自车的距离小于80m，且TTC的数值小于5秒，且持续减小，此时微处理器将确认驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高；
[0030] 步骤6，语音警报：若微处理器判断出驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高的情况下，此时语音报警装置将发出报警信号，提醒驾驶员专心驾驶，避免追尾事故的发生。
[0031] 本发明的有益效果为：
[0032] 本发明所述的用于识别驾驶是否分心驾驶的方法，可通过内嵌于墨镜支架鼻梁桥内的6轴加速度计来采集驾驶员头部的运动信息，利用蓝牙模块进行数据的传输。当6轴加速度计测量的数据超过驾驶员正常看左后视镜到右后视镜的参数范围时，表明驾驶没此时没有注视着正前方道路。结合ESR毫米波雷达测量的前车与自车的相对距离和相对速度可评估自车追尾前车的风险等级，当微处理器判断出驾驶员没有注视前方道路且自车追尾前车的风险等级较高，语音报警装置将向驾驶员发出警报，提醒驾驶员安全驾驶。
[0033] 本发明所述的用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜，基于墨镜系统和车载子系统，主要采用6轴加速度计、蓝牙模块、电池模块和无线充电装置。本发明所述墨镜耗能小、设计简单、可靠性高。且该墨镜在不使用的情况下可放置在墨镜支架装置上进行自动地无线充电，使用方便，智能化程度高。所述墨镜子系统结合ESR毫米波雷达采集的前车与自车的相对运动运动关系对于识别戴墨镜驾驶员是否分心驾驶有良好的效果。
附图说明
[0034] 图1为本发明所述墨镜子系统的结构示意图；
[0035] 图2为本发明所述车载子系统的结构示意图；
[0036] 图3为本发明所述ESR毫米波雷达结构示意图；
[0037] 图4为本发明所述识别驾驶员是否分心驾驶的方法的流程示意框图；
[0038] 其中，1-6轴加速度计，2-无线充电装置A，3-蓝牙模块A，4-电池模块，5-墨镜支架装置，6-无线充电装置B，7-微处理器，8-蓝牙模块B，9-GPS模块，10-语音报警装置，11-ESR毫米波雷达。
具体实施方式
[0039] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0040] 一种用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜，包括墨镜子系统和车载子系统，[0041] 如图1所示，所述墨镜子系统包括墨镜主体、6轴加速度计1、蓝牙模块A3、电池模块4和无线充电装置A2，其中：
[0042] 所述6轴加速度计1内嵌于所述墨镜主体的鼻梁桥内，用来采集驾驶员的头部运动信息。将所述6轴加速度计1内置于镜架的鼻梁桥内，位于镜架的左右对称线上，这样就可以保证当驾驶员佩戴该墨镜时，可以更加精确地采集到驾驶头部的运动信息。所述6轴加速度计1为陀螺仪+加速度传感器，所述6轴加速度计1的型号可选为MPU-6500 6轴。
[0043] 所述蓝牙模块A3内嵌于所述墨镜主体的桩头内，所述蓝牙模块A3与所述6轴加速度计1蓝牙连接，用来接收并发送所述6轴加速度计1采集的数据信息。具体的，所述6轴加速度计1具有蓝牙功能，所述蓝牙模块A3具有通信接口，所述蓝牙模块A3通过所述通信接口与6轴加速度计1连接，所述通信接口可为IIC接口、SPI接口或uart接口，所述蓝牙模块A3为优选为低功耗、小尺寸的蓝牙模块，比如为AR3002蓝牙4.0芯片。
[0044] 所述电池模块4呈细长条状，内嵌于所述墨镜主体的镜腿内，所述电池模块4与蓝牙模块A3、6轴加速度计1分别电连接，负责给整个墨镜子系统提供电源，所述电池模块4型号可选为501235聚合物电池。
[0045] 所述无线充电装置A2内嵌于所述墨镜主体的镜框内，用来给所述电池模块4充电。
[0046] 所述车载子系统包括墨镜支架装置5、蓝牙模块B8、GPS模块9、ESR毫米波雷达11、无线充电装置B6、微处理器7和语音报警装置10；所述墨镜支架装置5、蓝牙模块B8、GPS模块9、无线充电装置B6、微处理器7和语音报警装置10均安置在仪表盘内部空闲处，所述ESR毫米波雷达11安装在车俩的前端保险杠内用于采集前方车辆相对自车的相对距离和相对速度；其中：
[0047] 所述墨镜支架装置5呈四棱台状，其上顶面的两侧对称设有两个用于放置墨镜主体镜腿的孔，所述蓝牙模块B8、GPS模块9、无线充电装置B6和微处理器7均设置在所述墨镜支架装置5内部，所述语音报警装置10设置在所述墨镜支架装置5的上顶面，所述蓝牙模块B8、GPS模块9、ESR毫米波雷达11和语音报警装置10分别与所述微处理器7通过导线电连接。
[0048] 当驾驶员不使用墨镜时，将墨镜主体放置在所述墨镜支架装置5上，所述无线充电装置B6给所述无线充电装置A2充电。无线充电装置A2和无线充电装置B6分别为XKT-412A无线供电模块的接收端和发射端。具体的，所述无线充电装置A2的接收线圈内置于两个墨镜镜框内，无线充电装置A2可从无线充电装置B6内接收电能，并将接收到的电能保存在电池模块4内。
[0049] 所述蓝牙模块B8用于接收所述蓝牙模块A3所发送的数据，同时将所接收的数据发送给微处理器7，蓝牙模块B8选择为AR3002蓝牙4.0芯片。
[0050] 所述GPS模块9负责采集车辆的速度信息，并将所采集的速度信息发送给微处理器7，所述GPS模块9为GSD4e GPS芯片。
[0051] 所述微处理器7负责处理6轴加速度计1及GPS模块9发送来的数据，判断驾驶员是否为分心驾驶，并控制语音报警装置10进行语音提示。所述微处理器7为ARM9处理器，具体型号为S3C2410。所述语音报警装置10为PM5020语音芯片。
[0052] 如图4所示，一种基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否分心驾驶的方法，包括以下步骤：
[0053] 步骤1，判断驾驶员是否佩戴用于识别驾驶员分心驾驶的墨镜：首先对驾驶员佩戴所述墨镜情况下6轴加速度计采集的驾驶员头部运动的6个参数进行标定，所述6个参数包括3个互相垂直方向上的3个加速度值及3个角速度值，具体为：驾驶员在佩戴所述墨镜的情况下在各种道路条件下行驶，微处理器记录6轴加速度计的6个参数的分布特性及分布范围，并确定标定的范围V标；微处理器连续记录一分钟6轴加速度计的6个参数的数据V测，若6个参数均在之前标定的范围内，即V测≤V标，则判断驾驶员已经佩戴所述墨镜；否则驾驶员没有佩戴所述墨镜。
[0054] 步骤2，驾驶员非分心驾驶状态下头部水平转动角度标定：驾驶员佩戴所述墨镜并水平转动头部正常观看左后视镜到右后视镜之间的范围，记录6轴加速度计中陀螺仪所采集的水平转动角度的数据范围，并标定此数据范围w标。
[0055] 步骤3，通过GPS车速判断是否进行分心判断：当GPS车速小于40km/h，微处理器不进行分心判断；当GPS车速大于40km/h时，微处理器开始采集6轴加速度计和ESR毫米波雷达测量的数据，并进行分心判断。
[0056] 步骤4，驾驶员分心状态识别：以3秒作为判断周期，微处理器实时分析6轴加速度计的数据分布特性，如果6轴加速度计中陀螺仪的测量数据w测超出步骤2所标定的范围，即w测>w标时，表明驾驶员此时没有关注正前方道路。
[0057] 步骤5，追尾风险评估：如果在步骤4识别出驾驶员没有关注正前方道路的情况下，ESR毫米波雷达测量的正前方车辆与自车的距离小于80m，且TTC的数值小于5秒，且持续减小，此时微处理器将确认驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高。
[0058] 其中，TTC为碰撞时间，即自车会碰撞前车的时间； Δs为前车与自车的相对距离，Δv是前车与自车的相对速度。
[0059] 步骤6，语音警报：若微处理器判断出驾驶员处于分心驾驶状态，且自车追尾前车的风险较高的情况下，此时语音报警装置将发出报警信号，提醒驾驶员专心驾驶，避免追尾事故的发生。
[0060] 本发明的所提供的用于识别驾驶员是否分心驾驶的墨镜及方法可有效解决戴墨镜驾驶员分心驾驶的情况，防止追尾事故的发生，本发明对于车辆未配置前车碰撞预警的车辆且驾驶员在佩戴墨镜的情况下具有良好的效果。本发明采用6轴加速度计作为识别驾驶员是否注视正前方道路的主要传感器，稳定性高且耗能小。且本发明的墨镜可进行无线充电，无需更换电池，使用方便。另外，本发明结合GPS传感器，使得系统在低速情况下不工作，避免该系统给驾驶员带来不必要的烦扰。本发明结构简单、工作可靠、智能化程度较高，适合广泛推广。
[0061] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
