基于ZigBee的疲勞駕駛警示系統的研究與設計

摘 要：當今的疲勞監測系統的監測方式比較單一，可靠性較低，若采取多種監測方式融合又受到汽車(chē)有限空間內布線(xiàn)越來(lái)越困難的限制。針對這一系列問(wèn)題，本文提出了基于ZigBee的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與傳感器信息融合技術(shù)相結合的疲勞駕駛警示系統，系統由CC2430 和協(xié)調器負責zigbee 網(wǎng)絡(luò )的組建和管理，高性能處理器完成疲勞信息的融合。經(jīng)過(guò)測試表明，該系統適于車(chē)載運行并能夠較好地對疲勞行為進(jìn)行監測，可靠性可達95%。

　　1 引言

　　隨著(zhù)汽車(chē)業(yè)的快速發(fā)展，與之相關(guān)的交通事故也在快速增高，而這些事故中，疲勞駕駛所造成的交通事故約占總數的16%，在高速公路上更是超過(guò)了20%[1]，因此研制疲勞駕駛預防和報警裝置成為當今疲勞駕駛研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著(zhù)新技術(shù)的出現和發(fā)展，本文提出了基于ZigBee 無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與信息融合決策技術(shù)相結合的疲勞駕駛系統。通過(guò)ZigBee 技術(shù)組建的網(wǎng)絡(luò )有如下特性：監測方式由于單一而導致系統性能欠佳[2]，而系統的擴展又受到車(chē)身空間布線(xiàn)、成本等各方面的限制。因此利用ZigBee 技術(shù)無(wú)線(xiàn)、安全、可靠、低功耗等特點(diǎn)，將單片機控制技術(shù)與之結合，引入到車(chē)輛傳感器的設計中，不僅可以省去通信電纜的安裝，降低安裝工程量，還可以安全可靠地實(shí)現數據傳輸和網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)，從而開(kāi)發(fā)出適用性更強的車(chē)輛傳感器。另外ZigBee 技術(shù)低功耗、低成本的特點(diǎn)非常適合行車(chē)途中。

　　2 疲勞檢測系統架構與原理

　　2.1 ZigBee 網(wǎng)絡(luò )的組建與通信

　　基于車(chē)內各節點(diǎn)通信距離比較短，無(wú)需路由器擴展網(wǎng)絡(luò )覆蓋面，本模型采用 Zigbee 星形網(wǎng)絡(luò )結構，只需要協(xié)調器和各傳感器設備即可構成網(wǎng)絡(luò )，從而降低整個(gè)系統的組網(wǎng)復雜程度。中間的協(xié)調器負責發(fā)起和維護網(wǎng)絡(luò )，并將收集到得信息交給高性能處理器完成信息的融合決策，再由處理器把疲勞判斷結果傳給警示器。

　?。?）車(chē)道偏離檢測、眼睛頻率檢測、眼睛閉合時(shí)間檢測、打哈欠這4 處先由傳感器收集原始圖像的信息，再將信息傳給各自的DSP 芯片去處理，得到疲勞信息，最后將采集信號處理的結果傳輸給ZiBee SoC 模塊。這里采用TI 公司的CC2430，單個(gè)CC2430 芯片上整合了ZigBee 射頻（RF）前端、內存和微控制器。在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27mA 或25mA。CC2430 對于車(chē)載系統要求非常長(cháng)電池壽命的要求來(lái)說(shuō)是比較適合的。這4 處的信息最后都由CC2430 發(fā)送給協(xié)調器。具體的實(shí)現框架流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 基于ZigBee 的疲勞監測系統框圖