驾驶安全提示装置及提示方法
【技术领域】
本发明属于电子技术领域，特别是指一种驾驶安全提示装置。
【背景技术】
随着汽车在人们日常生活中的普及，驾车安全也日益受到人们的重视。 特别是防止人们在长时间的开车过程中因疲倦而睡着，因此实用必要提供一 种能够侦测使用者的身体状态并适时进行提醒的装置。
现有技术中也有一些侦测驾使者是否睡着的提醒装置，但通常是基本利 用摄像装置摄取驾使者的面部，通过特征识别的方式判断驾驶者是否睡着， 从而进行相应的提醒。然而，此种方式对环境的要求较高，特别是需要在拍 摄时的光线状况。并且此需要在驾使员前方设置摄像装置，此产生的问题有 二点。第一点是不方便安装此摄像装置，第二点是此装置结构复杂、成本较 高，不利于市场推广使用。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种驾驶安全提示装置及提示方法，用以解决现 有驾车安全提示装置不便于安装及成本较高的问题。
为实现上述目的，实施本发明的驾驶安全提示装置，包括三轴加速度传 感器、MCU控制器、存储模块、提醒模块，其中三轴加速度传感器实时采 集XYZ轴上的加速度数据，存储模块对加速度传感器实时采集的一预定时 间的XYZ轴上的加速度数据进行存储，并且该存储模块中还存储有预先训 练好的分类器以及其阈值范围，MCU控制器用以控制上述各功能模块的运 行，并且对加速度数据进行预处理，之后MCU控制器将处理后的数据与 分类器中的阈值范围进行比较，进而判断出当前的动作模式，当判断结果 符合设定条件时，MCU控制器启动提醒模块进行提醒。
依据上述主要特征，该提醒模块为发声装置或振动装置。
依据上述主要特征，该驾驶安全提示装置还设有一供电模块，用以为上 述各功能模块提供电源。
依据上述主要特征，MCU控制器将处理后的数据与分类器中的阈值范 围按如下方式进行比较并进行判断：当X、Y、Z轴上的预定时间的加速度 并集大于等于±0.15g时，判定为非睡眠状态，不进行任何提示；当X、Y、 Z轴上预定时间的加速度并集在±0.5g到0.15g之间波动时，且满足平面倾 斜角θ或者重力矢量倾斜角![]()
变化幅度≤13°时，判定即将进入睡眠，进行 轻微的提醒操作；当X、Y、Z轴上的加速度并集在±0.05g范围内波动，且 满足平面倾斜角θ或者重力矢量倾斜角![]()
变化幅度≤8°时，判定为睡眠状态， 进行强震动提醒，直到用户退出睡眠状态为止。
依据上述主要特征，该平面倾斜角度θ以及重力矢量倾斜角φ通过以下 公式计算得出：
θ = tan - 1 ( A X , OUT A Y , OUT ) ]]>
φ = cos - 1 ( A Z , OUT A 2 X , OUT + A 2 Y , OUT + A 2 Z , OUT ) , ]]>其中Ax,OUT，Ay,OUT， Az,OUT，均是从传感器中采集到的对应X,Y,Z三轴上的加速度值。
为实现上述目的，本发明提供一种利用上述的驾驶安全提示装置进行安 全提示的方法，该方法包括如下步骤：
采用三轴加速度传感器实时采集一预定时间的XYZ轴上的加速度数 据，并把加速度数据传送至MCU控制器；
MCU控制器将处理后的数据与分类器中的阈值范围进行比较，进而判 断出当前的动作模式，当判断结果符合设定条件时，MCU控制器启动提醒 模块进行提醒。
依据上述主要特征，MCU控制器将处理后的数据与分类器中的阈值范 围按如下方式进行比较并进行判断：：当X、Y、Z轴上的预定时间的加速 度并集大于等于±0.15g时，判定为非睡眠状态，不进行任何提示；当X、 Y、Z轴上预定时间的加速度并集在±0.5g到0.15g之间波动时，且满足平 面倾斜角θ或者重力矢量倾斜角![]()
变化幅度≤13°时，判定即将进入睡眠， 进行轻微的提醒操作；当X、Y、Z轴上的加速度并集在±0.05g范围内波动， 且满足平面倾斜角θ或者重力矢量倾斜角![]()
变化幅度≤8°时，判定为睡眠状 态，进行强震动提醒，直到用户退出睡眠状态为止。
依据上述主要特征，该平面倾斜角度θ以及重力矢量倾斜角φ通过以下 公式计算得出：
θ = tan - 1 ( A X , OUT A Y , OUT ) ]]>
φ = cos - 1 ( A Z , OUT A 2 X , OUT + A 2 Y , OUT + A 2 Z , OUT ) , ]]>其中Ax,OUT，Ay,OUT，Az,OUT， 均是从传感器中采集到的对应X,Y,Z三轴上的加速度值。
与现有技术相比较，本发明通过上述的驾驶安全提示装置及提示方法， 可以解决现有驾车安全提示装置不便于安装及成本较高的问题。
【附图说明】
图1为实施本发明的驾驶安全提示装置的组成方框示意图。
图2为利用本发明驾驶安全提示装置进行安全提示的方法的流程示意 图。
图3为加速度传感器XYZ三轴状态示意图。
图4为人在睡眠状态下采集到的加速度传感器XYZ三轴数据图。
图5人在各种运动状态下采集到的加速度传感器XYZ三轴数据图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的驾驶安全提示装置的组成方框示意 图。实施本发明的驾驶安全提示装置在具体实施时为佩戴在使用者手腕上 的一便携式装置，包括三轴加速度传感器、MCU控制器、存储模块、提醒 模块及供电模块。其中加速度传感器实时采集XYZ轴上的加速度数据。存 储模块对加速度传感器实时采集的XYZ轴上的加速度数据进行存储，并且 该存储模块中还存储有预先训练好的分类器以及其阈值范围。MCU控制器 用以控制上述各功能模块的运行，并且对加速度数据进行预处理，之后 MCU控制器将处理后的数据与分类器中的阈值范围进行比较，进而判断出 当前的动作模式，当判断结果符合设定条件时，MCU控制器启动提醒模块 进行提醒。
提醒模块根据MCU控制器的控制指令执行相应的提醒，在具体实施 时，该提醒模块可为发声装置(如发出警报声音)或振动装置(如马达装 置，通过振动提醒驾驶者)。
而供电模块为上述各功能模块提供电源，在具体实施时，其可为一充 电电池，并且设有充电接口，从而可以通过外部电源进行充电。
在具体实施时，可采用三轴加速度传感器实时采集1000毫秒内连续的 数值(如可每毫秒采集一次)，并在满足如下条件时激发各自的对应动作：
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当X、Y、Z轴的加速度在此1000毫秒的并集大于等于±0.15g时，系 统判定为非睡眠状态，不进行任何提示。
当X、Y、Z轴加速度在此1000毫秒的并集在±0.5g到0.15g之间波动 时，且满足平面倾斜角θ或者重力矢量倾斜角![]()
变化幅度≤13°时，判定即 将进入睡眠，进行轻微的提醒操作。
当X、Y、Z轴加速度在此1000毫秒的并集在±0.05g范围内波动，且 满足平面倾斜角θ或者重力矢量倾斜角![]()
变化幅度≤8°时，判定为睡眠状态， 进行强震动提醒，直到用户退出睡眠状态为止。
请参阅图2所示，为利用本发明驾驶安全提示装置进行安全提示的方 法的流程示意图。该方法包括如下步骤：
采用三轴加速度传感器实时采集一预定时间的XYZ轴上的加速度数 据，并把加速度数据传送至MCU控制器；
MCU控制器将处理后的数据与分类器中的阈值范围进行比较，进而判 断出当前的动作模式，当判断结果符合设定条件时，MCU控制器启动提醒 模块进行提醒。
三轴加速度传感器XYZ三轴状态如图3所示，即利用直角坐标系 (X,Y,Z)，通过球面转换算法更可以计算出当前平面倾斜角度θ以及重力 矢量倾斜角φ，确认全球面范围确定传感器的方向，其中平面倾斜角度θ 以及重力矢量倾斜角φ依据如下公式计算得到：
θ = tan - 1 ( A X , OUT A Y , OUT ) ]]>
φ = cos - 1 ( A Z , OUT A 2 X , OUT + A 2 Y , OUT + A 2 Z , OUT ) , ]]>其中Ax,OUT，Ay,OUT，Az,OUT， 均是从三轴加速度传感器中采集到的对应X,Y,Z三轴上的加速度值。
另外通过X、Y、Z三轴的连续读数绘制时间/读数曲线如图4与图5所 示，其中人在睡眠状态下采集到的加速度传感器XYZ三轴数据如图4所示， 而人在各种运动状态下采集到的加速度传感器XYZ三轴数据如图5所示， 如此可以通过加速度传感器XYZ三轴上获取到的数据的平滑程度来判断 人是否进入睡眠状态。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方 案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发 明所附的权利要求的保护范围。