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原文传递基于方向盘握力的驾驶员状态识别系统设计

论文题名：	基于方向盘握力的驾驶员状态识别系统设计
关键词：	驾驶安全;驾驶员;状态识别;方向盘;握力信号
摘要：	随着汽车的普及，汽车驾驶员数量的快速增加，但是国内外各类汽车交通事故发生量增加，研究表明60%以上的交通事故都与驾驶员状态有着直接的关联。驾驶员在疲劳状态、情绪化状态以及紧张状态时与正常状态时相比，对道路信息的识别、驾驶决策及汽车驾驶行为都会发生一定的偏差，从而影响驾驶安全性。因此，研究识别驾驶员状态成为了安全驾驶领域研究的重要内容之一。大量的研究基于视频识别、生理信号等测试方式对驾驶员驾驶过程中行为特性进行识别，但是复杂的测试手段本身就对驾驶安全造成极大的影响，非接触测试方式又很容易受外界因素影响测试准确性较差。而驾驶员的方向盘握力特征有着采集方式简单、信号准确性高的特点，因此，本文设计一套方向盘握力测试系统，实现驾驶过程中方向信号的获取，并基于方向盘握力信号变化规律分析驾驶员状态，试验结果表明方向握力系统能够较好的预测驾驶员在疲劳状态与情绪化的状态。本文主要研究内容如下：　　（1）通过汽车方向盘操作过程获得了方向握力主要是克服车轮的回正力及助力特征，确定了方向握力采集的主要基于转弯过程中两个手臂上方向盘握力的变化。通过握力信号的时频特征及识别算法研究，确定方向握力的信号特征，为信号提供依据。研究对影响方向握力的因素进行分析总结，确定了个体差异、驾驶员状态及环境变化等因素对驾驶员方向握力的影响。　　（2）通过柔性力传感器、STM32微控制器等硬件设计对驾驶员方向盘左右手上的握力信号进行采集。通过芯片智能控制模块继续采集传感器信号并与系统设定值阈值进行比对，进行驾驶员状态识别，当超过设定阈值时，芯片智能控制模块发出信号，报警灯开始闪烁，蜂鸣器开始发出警报，提醒驾驶员处于危险驾驶状态。　　（3）通过RealView MDK来进行功能设计，功能模块主要包括操作系统、压力采集模块、识别判断模块、蜂鸣器模块、警报灯警报模块以及液晶屏显示模块的程序设计。　　（4）通过对设计的方向握力系统进行驾驶员处于疲劳驾驶、左右转弯以及面对应激状态下的测试试验。测试结果表明，该系统通过检测方向盘的握力就可以进行驾驶员状态判断。跟正常驾驶相比，疲劳驾驶时，方向盘握力较小，且左侧握力小于右侧握力。左转向时的方向盘左侧握力值小于右侧；右转向时的方向盘左侧握力值大于右侧；且左转向时的方向盘左侧握力要小于右转向时的右侧握力。接受应激之后，方向盘左右两侧的握力值均发生大幅变化，二者握力值均超越了正常驾驶时方向盘的握力值范围。　　本研究设计的基于方向盘握力的驾驶员状态识别系统通过对不同驾驶状态中方向握力特征信号的采集与总结，提出驾驶员特征与方向握力关联，为驾驶安全研究提供重要基础。
作者：	张海兵
专业：	车辆工程
导师：	孙桓五
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2020