本发明涉及交通安全领域，公开了一种用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜及方法。本发明根据6轴加速度计的数据及皮电反应传感器的数据判断驾驶员是否佩戴该墨镜、并记录正常驾驶状态下的数据范围。微处理器根据GPS的数据可判断车速是否过快，是否有必要进行辅助驾驶。微处理器通过实时分析6轴加速度计及皮电反应传感器的数据和并与正常驾驶状态下的数据做对比可判断驾驶员是否发生突发情况及是否请求汽车处理器发出信号对车辆进行减速制动，避免车辆失控。当驾驶员不使用该墨镜时，墨镜可在墨镜支架装置上进行无线充电。本发明结构简单，工作可靠，可有效解决戴墨镜驾驶员发生突发情况时车辆失控的问题。
1.一种用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，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、6轴加速度计（1）、皮电反应传感器（5）、第一蓝牙模块（3）、电池模块（4）和第一无线充电装置（2），其中：所述6轴加速度计（1）内嵌于所述墨镜主体的鼻梁桥内，用来采集驾驶员头部的加速度及角加速度；
所述皮电反应传感器（5）设置在所述墨镜主体的镜腿内侧，用来采集驾驶员头部的皮电反应特性；
所述第一蓝牙模块（3）内嵌于所述墨镜主体的桩头内，所述第一蓝牙模块（3）与所述6轴加速度计（1）、皮电反应传感器（5）分别蓝牙连接，用来接收并发送所述6轴加速度计（1）和皮电反应传感器（5）采集的数据信息；
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部，所述电池模块（4）与第一蓝牙模块（3）、6轴加速度计（1）、皮电反应传感器（5）分别电连接，负责给整个墨镜子系统提供电源；
所述第一无线充电装置（2）内嵌于所述墨镜主体的两个镜框内，用来给所述电池模块（4）充电；
所述车载子系统包括墨镜支架装置（6）、第二蓝牙模块（9）、GPS模块（10）、第二无线充电装置（7）和微处理器（8）；所述车载子系统安置在仪表盘内部空闲处，其中：所述墨镜支架装置（6）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，所述第二蓝牙模块（9）、GPS模块（10）、第二无线充电装置（7）和微处理器（8）均设置在所述墨镜支架装置（6）内部，所述第二蓝牙模块（9）、GPS模块（10）与所述微处理器（8）分别通过导线电连接；
当墨镜主体放置在所述墨镜支架装置（6）上，所述第二无线充电装置（7）给所述第一无线充电装置（2）充电；
所述第二蓝牙模块（9）用于接收所述第一蓝牙模块（3）所发送的数据，同时将所接收的数据发送给微处理器（8）；
所述GPS模块（10）负责采集车辆的实时速度信息，并将所采集的速度信息发送给微处理器（8）；
所述微处理器（8）负责处理6轴加速度计（1）、皮电反应传感器（5）及GPS模块（10）发送来的数据，同时所述微处理器（8）还与用于车辆减速制动的汽车处理器连接。
2.根据权利要求1所述的用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，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）的型号为MPU-6500 6轴。
3.根据权利要求1所述的用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，所述第一蓝牙模块（3）和第二蓝牙模块（9）均为AR3002 蓝牙4.0芯片。
4.根据权利要求1所述的用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，所述GPS模块（10）为GSD4e GPS芯片。
5.根据权利要求1所述的用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，所述微处理器（8）为ARM9处理器，具体型号为S3C2410。
6.根据权利要求1所述的用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，所述皮电反应传感器（5）使用美信的MAX32600健康测量微控制器。
7.根据权利要求1所述的用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，其特征在于，所述电池模块（4）为501235聚合物电池；所述第一无线充电装置（2）和第二无线充电装置（7）分别为XKT-412A 无线供电模块的接收端和发射端。
8.一种基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否处于异常突发状态的方法，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处于异常突发状态的墨镜；
步骤2，正常驾驶状态下参数的学习：由步骤1确定驾驶员佩戴了所述墨镜，且GPS车速大于10km/h以后，微处理器不断记录驾驶员正常驾驶状态下6轴加速度计中6个参数及皮电反应传感器的数据分布特性，确定参数的分布范围v'标，学习时间不小于10小时；
步骤3，通过GPS车速判断是否进行异常突发状态识别：当GPS车速小于40km/h，微处理器不进行异常突发状态识别；当GPS车速大于40km/h时，微处理器开始通过蓝牙模块采集6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据，并进行异常突发状态识别；
步骤4，异常突发状态的识别：以3秒作为判断周期，处理器分析6轴加速度计及皮电反应传感器测量的数据分布特性，并与正常驾驶状态下6轴加速度计及皮电反应传感器的数据标定范围作对比；若6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据分布偏离正常驾驶状态下的数据标定范围，且3秒范围内6轴加速度计数据和皮电反应传感器的数据变化幅度均小于5%，则判断驾驶员出现了异常突发情况；
步骤5，判断车辆是否采取制动：如果驾驶员出现了异常突发情况，如果GPS车速持续减小，表明驾驶员采取了制动措施，此时系统不工作；如果GPS车速保持10%以内的波动，则表明驾驶员已经不能操控车辆，车辆即将失控；
步骤6，辅助制动：若微处理器判断出车辆即将失控，此时将发出信号给汽车处理器，请求汽车处理器发出信号对车辆进行减速制动，避免车辆失控。
9.根据权利要求8所述的基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否处于异常突发状态的方法，其特征在于，步骤1中判断驾驶员是否佩戴用于识别驾驶员处于异常突发状态的墨镜包括以下两种方法：方法1，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；
方法2，皮电反应传感器测量的数值在驾驶员佩戴该墨镜和未佩戴该墨镜的两种情况下具有显著的差异，可通过判定此差异来判断驾驶员是否佩戴所述墨镜。
用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜及方法
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处于异常突发状态的墨镜及方法。
背景技术
[0002] 在驾驶过程中，有时会发生驾驶员突发疾病或其他突发状态下驾驶员无法操控车辆的情况。当车辆高速行驶中，若驾驶员突发疾病或其他意外的情况下，可能会发生较大的交通事故，造成较大的人员和财产损失。虽然目前部分车辆，尤其是营运客车和公交车上虽然安装有视频监控系统，但当驾驶员发生突发状态时却不能及时的接管车辆使得失控车辆停下来。在晴天的天气情况下，大多驾驶员选择佩戴墨镜来防止太阳光的眩光。本发明将利用墨镜为载体来检测驾驶员是否发生异常突发状态，并辅助车辆采取制动措施，避免发生较大的交通事故。
发明内容
[0003] 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处于异常突发状态的墨镜及方法。本发明可有效解决当驾驶员突发某些异常情况时车辆失控的问题。且该发明结构简单而可靠，成本小且适合广泛推广。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] 一种用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，包括墨镜子系统和车载子系统，
[0006] 所述墨镜子系统包括墨镜主体、6轴加速度计、皮电反应传感器、第一蓝牙模块、电池模块和第一无线充电装置，其中：
[0007] 所述6轴加速度计内嵌于所述墨镜主体的鼻梁桥内，用来采集驾驶员头部的加速度及角加速度；
[0008] 所述皮电反应传感器设置在所述墨镜主体的镜腿内侧，用来采集驾驶员头部的皮电反应特性；
[0009] 所述第一蓝牙模块内嵌于所述墨镜主体的桩头内，所述第一蓝牙模块与所述6轴加速度计、皮电反应传感器分别蓝牙连接，用来接收并发送所述6轴加速度计和皮电反应传感器采集的数据信息；
[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部，所述电池模块与第一蓝牙模块、6轴加速度计和皮电反应传感器分别电连接，负责给整个墨镜子系统提供电源；
[0011] 所述第一无线充电装置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、第二蓝牙模块、GPS模块、第二无线充电装置和微处理器；所述车载子系统安置在仪表盘内部空闲处，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，所述第二蓝牙模块、GPS模块、第二无线充电装置和微处理器均设置在所述墨镜支架装置内部，所述第二蓝牙模块、GPS模块与所述微处理器分别通过导线电连接；
[0014] 当墨镜主体放置在所述墨镜支架装置上，所述第二无线充电装置给所述第一无线充电装置充电；
[0015] 所述第二蓝牙模块用于接收所述第一蓝牙模块所发送的数据，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、皮电反应传感器及GPS模块发送来的数据，同时所述微处理器还与用于车辆减速制动的汽车处理器连接。
[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，所述第一蓝牙模块和第二蓝牙模块均为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，所述皮电反应传感器使用美信的MAX32600健康测量微控制器。
[0023] 进一步的，所述电池模块为501235聚合物电池；所述第一无线充电装置和第二无线充电装置分别为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处于异常突发状态的方法，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处于异常突发状态的墨镜；
[0026] 步骤2，正常驾驶状态下参数的学习：由步骤1确定驾驶员佩戴了所述墨镜，且GPS车速大于10km/h以后，微处理器不断记录驾驶员正常驾驶状态下6轴加速度计中6个参数及皮电反应传感器的数据分布特性，确定参数的分布范围v′标，学习时间不小于10小时；
[0027] 步骤3，通过GPS车速判断是否进行异常突发状态识别：当GPS车速小于40km/h，微处理器不进行异常突发状态识别；当GPS车速大于40km/h时，微处理器开始通过蓝牙模块采集6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据，并进行异常突发状态识别；
[0028] 步骤4，异常突发状态的识别：以3秒作为判断周期，处理器分析6轴加速度计及皮电反应传感器测量的数据分布特性，并与正常驾驶状态下6轴加速度计及皮电反应传感器的数据标定范围作对比；若6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据分布偏离正常驾驶状态下的数据标定范围，且3秒范围内6轴加速度计数据和皮电反应传感器的数据变化幅度均小于5％，则判断驾驶员出现了异常突发情况；
[0029] 步骤5，判断车辆是否采取制动：如果驾驶员出现了异常突发情况，如果GPS车速持续减小，表明驾驶员采取了制动措施，此时系统不工作；如果GPS车速保持10％以内的波动，则表明驾驶员已经不能操控车辆，车辆即将失控；
[0030] 步骤6，辅助制动：若微处理器判断出车辆即将失控，此时将发出信号给汽车处理器，请求汽车处理器发出信号对车辆进行减速制动，避免车辆失控。
[0031] 进一步的，步骤1中判断驾驶员是否佩戴用于识别驾驶员处于异常突发状态的墨镜包括以下两种方法：
[0032] 方法1，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；
[0033] 方法2，皮电反应传感器测量的数值在驾驶员佩戴该墨镜和未佩戴该墨镜的两种情况下具有显著的差异，可通过判定此差异来判断驾驶员是否佩戴所述墨镜。
[0034] 本发明的有益效果为：
[0035] 本发明所述的用于识别驾驶是否处于异常突发情况下的方法，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，也可通过皮电反应传感器来采集驾驶员头部的皮肤电特性；通过标定正常驾驶情况下的参数范围，判定驾驶员是否出现异常突发情况；当系统判断出驾驶员发生异常突发情况且车辆未采取制动措施时，将请求汽车处理器对车辆进行减速制动，避免车辆失控。本发明可有效解决驾驶员遭受突发意外时无法操控车辆导致车辆失控的情况。
[0036] 本发明所述的用于识别驾驶员是处于异常突发状态的墨镜，基于上述墨镜系统和车载子系统，主要采用6轴加速度计、皮电反应传感器、蓝牙模块、电池模块和无线充电装置。该系统耗能小、设计简单、可靠性高。利用6轴加速度计和皮电反应传感器采集驾驶员头部的相关信息，利用蓝牙模块进行数据的传输，且该墨镜在不使用的情况下可放置在墨镜支架上进行自动地无线充电，使用方便。智能化程度高，工作可靠，对于防止在驾驶员出现异常突发情况时车辆失控问题的发生具有良好的效果。
附图说明
[0037] 图1为本发明所述墨镜子系统的结构示意图；
[0038] 图2为本发明所述车载子系统的结构示意图；
[0039] 图3为本发明所述识别驾驶员是否处于异常突发状态的识别方法的流程示意框图；
[0040] 其中，1-6轴加速度计，2-第一无线充电装置，3-第一蓝牙模块，4-电池模块，5-皮电反应传感器，6-墨镜支架装置，7-第二无线充电装置，8-微处理器，9-第二蓝牙模块，10-GPS模块。
具体实施方式
[0041] 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。
[0042] 一种用于识别驾驶员是否处于异常突发状态的墨镜，包括墨镜子系统和车载子系统。
[0043] 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、皮电反应传感器5、第一蓝牙模块3、电池模块4和第一无线充电装置2，其中：
[0044] 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的型号为MPU-6500 6轴。
[0045] 所述皮电反应传感器5设置在所述墨镜主体的镜腿内侧，用来采集驾驶员头部的皮电反应特性，所述皮电反应传感器5使用美信的MAX32600健康测量微控制器。
[0046] 所述第一蓝牙模块3内嵌于所述墨镜主体的桩头内，所述第一蓝牙模块3与所述6轴加速度计1、皮电反应传感器5分别蓝牙连接，用来接收并发送所述6轴加速度计1和皮电反应传感器5采集的数据信息。具体的，所述6轴加速度计1和皮电反应传感器5均具有蓝牙功能，所述第一蓝牙模块3具有通信接口，所述第一蓝牙模块3通过所述通信接口与6轴加速度计1、皮电反应传感器5连接，所述通信接口可为IIC接口、SPI接口或uart接口，所述第一蓝牙模块3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。
[0047] 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部，所述电池模块4与第一蓝牙模块3、6轴加速度计1和皮电反应传感器5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。
[0048] 所述第一无线充电装置2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。
[0049] 如图2所示，所述车载子系统包括墨镜支架装置6、第二蓝牙模块9、GPS模块10、第二无线充电装置7和微处理器8；所述车载子系统安置在仪表盘内部空闲处，其中：
[0050] 所述墨镜支架装置6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，所述第二蓝牙模块9、GPS模块10、第二无线充电装置7和微处理器8均设置在所述墨镜支架装置6内部，所述第二蓝牙模块9、GPS模块10与所述微处理器8分别通过导线电连接。
[0051] 当驾驶员不使用墨镜时，当墨镜主体放置在所述墨镜支架装置6上，所述第二无线充电装置7给所述第一无线充电装置2充电。第一无线充电装置2和第二无线充电装置7分别为XKT-412A无线供电模块的接收端和发射端。具体的，所述第一无线充电装置2的接收线圈内置于两个墨镜镜框内，第一无线充电装置2可从第二无线充电装置7内接收电能，并将接收到的电能保存在电池模块4内。
[0052] 所述第二蓝牙模块9用于接收所述第一蓝牙模块3所发送的数据，同时将所接收的数据发送给微处理器8，所述第二蓝牙模块9为AR3002蓝牙4.0芯片。
[0053] 所述GPS模块10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8，所述GPS模块10为GSD4e GPS芯片。
[0054] 所述微处理器8负责处理6轴加速度计1、皮电反应传感器5及GPS模块10发送来的数据，同时所述微处理器8还与用于车辆减速制动的汽车处理器连接，可选择通过导线电连接。所述微处理器8为ARM9处理器，具体型号为S3C2410。
[0055] 如图3所示，一种基于佩戴墨镜下识别驾驶员是否处于异常突发状态的方法，包括以下步骤：
[0056] 步骤1，判断驾驶员是否佩戴用于识别驾驶员处于异常突发状态的墨镜，包括以下两种方法：
[0057] 方法1，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；
[0058] 方法2，皮电反应传感器测量的数值在驾驶员佩戴该墨镜和未佩戴该墨镜的两种情况下具有显著的差异，可通过判定此差异来判断驾驶员是否佩戴所述墨镜。
[0059] 步骤2，正常驾驶状态下参数的学习：由步骤1确定驾驶员佩戴了所述墨镜，且GPS车速大于10km/h以后，微处理器不断记录驾驶员正常驾驶状态下6轴加速度计中6个参数及皮电反应传感器的数据分布特性，确定参数的分布范围v′标，学习时间不小于10小时。
[0060] 步骤3，通过GPS车速判断是否进行异常突发状态识别：当GPS车速小于40km/h，微处理器不进行异常突发状态识别；当GPS车速大于40km/h时，微处理器开始通过蓝牙模块采集6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据，并进行异常突发状态识别。
[0061] 步骤4，异常突发状态的识别：以3秒作为判断周期，处理器分析6轴加速度计及皮电反应传感器测量的数据分布特性，并与正常驾驶状态下6轴加速度计及皮电反应传感器的数据标定范围作对比；若6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据分布偏离正常驾驶状态下的数据标定范围，且3秒范围内6轴加速度计数据和皮电反应传感器的数据变化幅度均小于5％，则判断驾驶员出现了异常突发情况。例如，驾驶人突发疾病，首先会判断6轴加速度计和皮电反应传感器测量的数据分布偏离了正常驾驶状态下的数据标定范围，突发疾病后，驾驶人的身体姿态处于相对静止状态，比如已经晕倒，那么3秒内驾驶人的姿态不变，所以6轴加速度计的数据变化幅度很小，同时皮电的变化也很小。比如驾驶人晕倒在座位上，晕倒前驾驶人的2个数据会偏离正常范围，而晕倒后这2个参数却不会变化。
[0062] 步骤5，判断车辆是否采取制动：如果驾驶员出现了异常突发情况，如果GPS车速持续减小，表明驾驶员采取了制动措施，此时系统不工作；如果GPS车速保持10％以内的波动，则表明驾驶员已经不能操控车辆，车辆即将失控。
[0063] 步骤6，辅助制动：若微处理器判断出车辆即将失控，此时将发出信号给汽车处理器，请求汽车处理器发出信号对车辆进行减速制动，避免车辆失控。
[0064] 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。
