基于脑电波的安全驾驶眼镜“安全魔镜”设计

2018-06-22邓增牛东义

科学与财富 2018年15期

邓增牛东义

摘要：酒驾、毒驾和疲劳驾驶以及驾驶人员情绪不稳定等都是交通肇事的主要原因。预防此类交通事故，除了依靠法律规范、强化驾驶人员的素养外，还要依靠先进的科学技术。基于脑电波的安全驾驶眼镜“安全魔镜”设计，这种设计的要素：首先是通過驾驶员的现象来判断驾驶人员状态，其次是用什么设备来确认驾驶员的状态，第三是根据驾驶人员的状态怎样控制车辆状态的技术。

关键词：安全魔镜，脑电波，车载电脑，人和车的状态，无人驾驶

一、选题背景：

1、现代汽车已成为人们生活出行的重要工具。

2、驾驶人员的素养令人担忧，尤其酒驾、毒驾和疲劳驾驶已严重的危害公共安全。

3、目前还没有一种能够有效预先判断酒驾、毒驾和疲劳驾驶的方法和手段，是交管人员现场初步判断，再对嫌疑对象进一步进行尿检和血检来确认。这种方法具有滞后性和危险性

二、选题的目的和意义：

其目的是有针对性的提出一种能够有效防止或杜绝酒驾、毒驾以及疲劳驾驶行为发生的技术设想。其意义在于建立一个安全文明的交通环境，维护公共安全，切实保护个人的生命和财产。

三、国内外研究现状分析

目前国内外关于预防酒驾、疲劳驾驶的研究较多，比如利用“酒精锁[1]”，这种方式不足在于他是被动检测；有人提出用“人面部表情[2]”判断疲劳驾驶，也有人提出针对“眼睛状态变化情况[3]”来判断疲劳驾驶，这两种都要用到摄像头，摄像头易受车内雾气和驾驶员穿戴等（戴墨镜、面纱）的干扰；还有人提出利用“脑电波来判断酒驾[4]”和“疲劳驾驶[5]、[6]”。

从现象看酒后、疲劳时人表现出的行为与正常时不同，研究表明人在酒后和疲劳时脑电波都与正常时不同。医学研究证明癫痫患者在发病时有抽搐、吐白沫等现象且脑电波与正常时不同，这说明现象是本质的外在表现。现有资料中还没有关于吸毒后脑电波的研究内容。然吸毒者吸毒后易产生幻觉，极度兴奋等行为与正常时明显不同。则通过酒驾、疲劳驾驶、癫痫患者发病时的脑电波与正常情况不同的特例，可推断人在吸毒后脑电波应该与正常时不同。因此就可以用脑电波的特点来判断人的状态。

资料反映对脑电波的采集方式除了医院用的机器外，一种是“便携式脑电仪[5]”，一种是“带电极的便携头套[6]”这两种设备若用在汽车上既不美观也不实用。所以设计一款能采集脑电波且具有无线传输功能的眼镜“安全魔镜”，车载电脑用它采集的脑电波判断驾驶人员的状态，并根据不同的状态使车辆在有人驾驶和无人驾驶或者停车状态之间切换，确保道路交通安全。

四、模型设计：如图右所示

设计一款眼镜。镜片可根据驾驶人员的情况和个人喜好定制，眼镜腿设置为树枝状，在树枝末端装上采集脑电波的传感器，在左侧眼镜腿内安装信号处理、发送和通信的芯片，右边眼镜腿安装工作电源和开关。

五、工作原理如右图所示

六、工作过程：

（一）、“安全魔镜”与车载电脑相互匹配。当驾驶人员启动车辆后，车载电脑先控制车辆怠速，再与“安全魔镜”通信匹配（如手机与蓝牙耳机匹配一样），确认驾驶人员已打开“安全魔镜”。

（二）、对驾驶员的状态初检。“安全魔镜”与车载电脑匹配完成后，进入对驾驶员状态的初检程序。

1、若驾驶员没有按要求佩戴“安全魔镜”，则没有信号传输给车载电脑，车载电脑就会发出灯光和声音信号提示驾驶员正确佩戴“安全魔镜”或切换到无人驾驶模式。

2、若状态初检中如判断驾驶人员是醉酒状态，则车载电脑会发出安全警报同时提醒驾驶人员选择无人驾驶模式，如果驾驶人员选择有人驾驶，则车载电脑提示“您已醉酒，不适合驾车，请选择无人驾驶模式”。若驾驶人员坚持选择有人驾驶，车载电脑控制发动机熄火，使车辆无法起步。

3、若状态初检中发现驾驶人员涉嫌吸毒，车载电脑除了控制发动机熄火还会发出报警信号，使设计好的特定信号传输到交通管理部门或公安部门。

4、若状态初检中判断驾驶人员状态疲劳则于酒驾的处理方式相同。

（三）、“安全魔镜”与车载电脑建立时时通信。能时时采集驾驶人员的脑电波，使车载电脑能及时的确认驾驶人员的状态。

1、当驾驶人员半途摘下或者没有正确佩戴“安全魔镜”，车载电脑会及时发出警报提醒驾驶人员正确佩戴“安全魔镜”。如果在规定时间内没有正确佩戴“安全魔镜”，车载电脑会强制将车辆切换到无人驾驶状态，并寻找最近的停车地点停车。