Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства

Авторы патента:

Сергиенко Николай Егорович (UA)

Худолий Александр Иванович (UA)

Маренич Алексей Николаевич (UA)

B60K28/06 - реагирующие на выход водителя из строя (заболевание, ранение и т.п.)

Владельцы патента RU 2529944:

Маренич Алексей Николаевич (UA)
Худолий Александр Иванович (UA)
Сергиенко Николай Егорович (UA)

Изобретение относится к диагностическим измерениям биоэлектрических сигналов организма, а именно к устройствам диагностики работоспособности водителя транспортного средства. Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства содержит рулевое колесо с электродами, видеокамеру, фильтр ночного видения и микроконтроллер. Электроды выполнены пластинчатыми. Микроконтроллер связан с системами управления транспортным средством, GPS передатчиком, системой экстренной остановки и кнопкой экстренной остановки. Микроконтроллер по заданному алгоритму обрабатывает амплитудные, фазовые и частотные характеристики ЭКГ, пульс и частоту морганий. Технический результат заключается в комплексной оценке состояния водителя и его работоспособности, в экстренной остановке транспортного средства без участия водителя, в передаче информации о местоположении, а также в предварительном диагнозе водителя. 3 ил.

Изобретение относится к диагностическим измерениям биоэлектрических сигналов организма, в частности к диагностике изменения состояния здоровья и работоспособности водителя транспортного средства во время движения.

Известно устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства (см. патент US № 4572207, кл. A61B 5/04, 1986 г.), содержащее рулевое колесо с установленными на нем пластинчатыми электродами, блоком питания, связанным с преобразователем и информационным блоком.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет получить информацию об изменении состояния здоровья, работоспособности водителя, а также не анализирует электрокардиограмму водителя во время движения.

Известно также устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства (см. патент US № 3731672, кл. A61B 5/04, 1973 г.), содержащее рулевое колесо, с установленными на нем пластинчатыми электродами, связанным с преобразователем и информационным блоком, блок питания.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет обрабатывать по алгоритму полученный сигнал электрокардиограммы и сравнивать его с нормированным сигналом кардиограммы.

Кроме того, известное устройство не способно анализировать другие физические параметры организма водителя, которые способны определять самочувствие и состояние водителя, а именно, при нормальной электрокардиограмме у водителя в ходе длительной езде без отдыха может появиться усталостный фактор, характеризующийся замедленным морганием глаз, указывающий на дремотную стадию сна, который известное устройство не может отследить и проинформировать или воздействовать на водителя, так и нет возможности проинформировать другие службы, а также не может предпринять соответствующих действий в случае отсутствия реакции водителя, а именно, в случае предельного отклонения здоровья водителя дать команду на экстренную остановку транспортного средства без участия водителя.

Задачей предложенного решения является расширение эксплуатационных возможностей диагностических измерений.

Эта задача решается тем, что устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства, содержащее рулевое колесо с установленными на нем пластинчатыми электродами, связанно с преобразователем и информационным блоком, блоком питания, дополнительно снабжено видеокамерой, установленной на плоскости салонного зеркала заднего вида, фильтром ночного видения, микроконтроллером, с установленным алгоритмом обработки электрокардиограммы и подсчета количества морганий глаза, связанным с системами управления транспортным средством и GPS передатчиком местоположения и кнопкой экстренной остановки транспортного средства, установленной на рулевом колесе.

По сравнению с известным предложенное устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства позволяет обрабатывать и оценивать изменение по алгоритму полученный сигнал электрокардиограммы во время движения, определять частоту моргания глаза водителя, своевременное информирование водителя об экстренной ситуации или, в особых случаях, самостоятельно принимает решение об остановке транспортного средства без участия водителя, обеспечивая повышение безопасности водителя и других участников движения, расширение эксплуатационных возможностей диагностических измерений.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - алгоритм работы устройства; на фиг.3 - фрагмент электрокардиограммы с указанием контрольных точек.

Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства содержит рулевое колесо 1 с установленными на нем пластинчатыми электродами 2, соединенными в цепь блока питания 3 с масштабирующим устройством 4, фильтром 5, аналогово-цифровым преобразователем (АЦП) 6, таймером-счетчиком 7 и микроконтроллером 8. На салонном зеркале 9 заднего вида установлена видеокамера 10 с повышенным углом обзора, соединенная в цепь с блоком питания 3 и фильтром 11 ночного видения, GPS передатчиком 12 местоположения транспортного средства, системой экстренной остановки 13 транспортного средства, индикатором 14, звуковым устройством 15 и кнопкой 16 экстренной остановки транспортного средства, установленной на рулевом колесе 1.

Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства работает следующим образом.

Когда водитель в процессе движения обхватывает рулевое колесо транспортного средства, он касается ладонями пластинчатых электродов 2. Электрический потенциал, соответствующий работе сердца водителя, поступает на масштабирующее устройство 4, через фильтр 5, АЦП 6 для анализа на микроконтроллер 8.

Сигнал, регистрируемый пластинчатыми электродами 2, имеет уровень 1 мВ. Низкий уровень сигнала является недостаточным для его обработки. Сигнал усиливается масштабирующим устройством 4 в 1000 раз.

Фильтр 5 не пропускает помехи, наводимые на регистрируемый сигнал от штатных устройств автомобиля.

АЦП 6 преобразует аналоговый сигнал в цифровой и далее может быть использован бортовым микроконтроллерным устройством.

Полученный сигнал соответствует I стандартному отведению электрокардиограммы (см. фиг.3). Анализ полученного сигнала позволяет определить исходные параметры частоты сердечных сокращений (ЧСС), увеличение ЧСС (тахикардия), уменьшение ЧСС (брадикардия) и другие виды аритмий, а также ишемические смещения интервала ST. Результат анализа отображается на индикаторе 14 и информирует водителя о текущем изменении состояния здоровья. Если оно превышает уровень отклонения, устройство рекомендует либо снизить скорость движения, либо остановиться и отдохнуть. Если водитель не следует рекомендациям, устройство 13 отрабатывает алгоритм экстренной остановки транспортного средства с помощью систем управления и передает координаты местонахождения транспортного средства, а также предварительный диагноз в ближайшее медицинское учреждение.

Одновременно во время управления транспортным средством видеокамера 10 находит глаз водителя, передает сигнал на микроконтроллер 8, в соответствии с алгоритмом программа определяет закрыты глаза водителя или нет и рассчитывает частоту моргания. В случае, если частота моргания превышает 30 раз в минуту, то человек находится состоянии волнения, если менее 15, то это соответствует переходу в дремотную стадию сна (Частота моргания «Клиническая офтальмология. Систематизированный подход» Джек Дж. Кански 2009, с.38).

Для комплексной оценки изменения состояния водителя микроконтроллер 8 работает по алгоритму, который включает оценочный функционал C. Влияние каждого фактора на изменение состояния здоровья водителя определяется зависимостью:

где P_i - фактор;

K_i - весовой коэффициент фактора.

Об опасных отклонениях состояния здоровья водителя C>C_доп,; C>C_крит.; C_{засыпания}, устройство информирует водителя, выводя необходимую информацию на индикатор 14, звуковое устройство 15 и систему экстренной остановки 13.

В случае, когда водитель чувствует ухудшение здоровья и понимает, что он не в состоянии безопасно управлять транспортным средством, а устройство диагностики состояния водителя не указывает на существенные изменения состояния здоровья, водитель воздействует на кнопку 16, после нажатия которой системы управления транспортным средством отрабатывают команду его экстренной остановки, а устройство диагностики проводит регистрацию всех параметров и передает полученные результаты в специализированное учреждение.

При необходимости переключить устройство в режим движения транспортного средства, необходимо повторно нажать на кнопку 16. Кнопка оснащена световой индикацией, информирующей водителя о включенном режиме работы.

Для обеспечения работы устройства при движении транспортного средства в темное время суток введен фильтр 11 ночного видения, который обеспечивает корректную работу видеокамеры 10 при слабом уровне освещенности в салоне или кабине.

Таймер-счетчик 7 необходим для привязки измерений к реальному времени и подсчета интервалов времен между морганиями глаза.

GPS передатчик 12 предназначен для определения и передачи координат местоположения транспортного средства в соответствующие службы после определения устройством отклонения состояния водителя выше заданного диапазона.

Индикатор 14 информирует водителя о текущем состоянии здоровья и режиме бодрствования (засыпает или перенапряжен).

Оценка функционала С включает весовые коэффициенты каждого фактора. Значения K₁, K₂, …K_n определяются на основании статистической обработки персональных данных водителя, которые получают при обследовании водителя на тестовых режимах. Весовые коэффициенты отражают относительную весомость каждого фактора. Введение функционала C позволит комплексно оценить изменение состояния водителя. В процессе движения транспортного средства отслеживается влияние каждого фактора на состояние здоровья и алгоритмом организовывается переключение на анализ наиболее опасных факторов. После определение функционала C его значение сравнивается с C_доп. В зависимости от его величины система либо продолжает дальше анализ сигналов, либо рекомендует водителю особый режим движения, либо выполняет аварийную остановку транспортного средства.

Устройство позволяет определить уровень физической активности водителя и отклонения состояния здоровья водителя от нормы. Использование в устройстве диагностики дополнительных факторов, влияющих на физиологическое и психоэмоциональное состояние водителя, позволит более точно определить изменение состояния водителя.

Таким образом, предложенное устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства обеспечивает комплексную оценку состояния водителя и его работоспособность. Алгоритм, кроме оценки изменения состояния показателей здоровья водителя, принимает решение об экстренной остановке транспортного средства без участия водителя и передачи информации о местонахождении транспортного средства и предварительном диагнозе здоровья водителя.

Устройство диагностики работоспособности водителя транспортного средства, содержащее рулевое колесо с установленными на нем пластинчатыми электродами, видеокамеру, установленную на плоскости салонного зеркала заднего вида и фильтр ночного видения, связанные с преобразователем и информационным блоком, микроконтроллером, GPS передатчиком местоположения, блоком питания, отличающееся тем, что микроконтроллер связан с пластинчатыми электродами через масштабирующее устройство, фильтр АЦП, с таймером-счетчиком, с видеокамерой, с тормозной системой и рулевым управлением транспортного средства и одновременно обрабатывает по заданному алгоритму амплитудные, фазовые и частотные характеристики ЭКГ, пульс и частоту моргания по оценочному функционалу состояния здоровья водителя
,
где - фактор; - весовой коэффициент фактора.

Изобретение относится к области контроля состояния машиниста поезда. Способ контроля работоспособности машиниста поезда включает определение текущего значения физиологических параметров машиниста, ввод текущей информации об условиях движения поезда, подачу машинисту требующей ответа команды и определение соответствия состояния машиниста критериям работоспособности при смысловом соответствии команды и ответа.

Способ контроля за состоянием бодрствования водителя транспортного средства или диспетчера и устройство для предупреждения его засыпания // 2499692

Изобретение относится к области диагностики психофизиологического состояния и может быть использовано для контроля уровня бодрствования и предупреждения засыпания водителей транспортного средства.

Устройство контроля функционального состояния водителя автомобиля // 2478488

Изобретение относится к средствам безопасности управления автомобильным транспортом. .

Устройство для контроля состояния водителя // 2435681

Изобретение относится к технике обеспечения безопасности оператора транспортных средств и может быть использовано в системах автоматического контроля состояния водителей мобильных средств и управления механизмами двигателя для предотвращения аварийного состояния.

Способ и устройство для контроля рулевого управления прямого действия динамических систем // 2429144

Устройство для предотвращения сна водителя за рулем // 2413633

Изобретение относится к технике обеспечения безопасности управления транспортными средствами (ТС). .

Телеметрическая система контроля бодрствования машиниста локомотива // 2376159

Изобретение относится к диагностике психофизиологического состояния человека в процессе профессиональной деятельности и может быть использовано в системах автоматического контроля состояния машинистов железнодорожных транспортных средств.

Устройство для предупреждения от засыпания водителя транспортного средства // 2345420

Изобретение относится к устройствам сигнализации и предназначено для предупреждения от засыпания водителей транспортных средств, а также рабочих, выполняющих монотонную однообразную работу.

Ключ транспортного средства и устройство для предотвращения вождения в состоянии опьянения // 2345201

Изобретение относится к ключу транспортного средства, предназначенному для запуска первичного двигателя транспортного средства, такого как поезд, мотоцикл или автомобиль, а также к устройствам, предотвращающим вождение транспортных средств в состоянии опьянения.

Способ контроля и поддержки функционального состояния и работоспособности машиниста локомотива // 2316433

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для использования при осуществлении контроля и поддержания работоспособности машинистов локомотивов и других железнодорожных транспортных средств.

Способ и устройство для выявления случаев микросна // 2540901

Группа изобретений относится к области медицины и медицинской техники. Измеряют расстояние между верхним веком и нижним веком по меньшей мере одного глаза за промежуток времени. Определяют коэффициенты открытости глаза, изменяющиеся от значения, полностью открытого глаза, через значение частично открытого глаза, до значения, соответствующего полностью закрытому глазу. Формируют графики коэффициентов открытости глаза. Сопоставляют изменения коэффициентов открытости глаза за указанный промежуток времени с моделью закрытия эталонного глаза, указывающего на случаи микросна. Также способ реализуют в варианте с дополнительным оповещением оператора в случае обнаружения микросна подачей сигнала. Также способ реализуют путем сопоставления моделей микросна с изменениями коэффициентов открытости глаза по электроэнцефалограмме и электроокулограмме. Для этого используют устройство, содержащее инфракрасный излучатель, которое соединено с устройством для отбора изображений. Микропроцессор со встроенной электронной процедурой определения микросна, выполненный с возможностью определения в цифровом изображении изображений лица, глаз и век субъекта и с возможностью вычисления коэффициента открытости глаза с определением уровня коэффициента, характерного для микросна, и представления полученной информации в виде графического представления коэффициентов открытости глаза в отобранные моменты времени. Память, связанную с микропроцессором и содержащую модели закрытия эталонного глаза для сопоставления с коэффициентами открытости глаза в отобранные моменты времени. Изобретение позволяет повысить достоверность оценки наступления сна, что достигается за счет выявления коротких случаев микросна на ранних стадиях засыпания. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

Транспортное средство с системой обеспечения безопасности, включающей в себя прогнозирование усталости водителя // 2561657

Генерируют сигнал из тахографа, содержащий информацию о текущем времени и о промежутках времени, когда транспортное средство двигалось. Генерируют сигнал с карты водителя, содержащий информацию о времени работы водителя в рейсе и о времени его отдыха. Вычисляют текущее значение усталости по шкале Karolinska Sleepiness Scale и спрогнозированные значения усталости (по шкале Karolinska Sleepiness Scale) для водителя в течение заданного промежутка времени в будущем с использованием модели внимательности (например, прогнозатора сна/бодрствования) на основании упомянутого сигнала из тахографа и/или сигнала с карты водителя. Упорядочивают вычисленные текущее и спрогнозированные значения усталости для передачи в блок управления для определения управляющих сигналов для системы предупреждения о выезде за пределы полосы движения и системы автоматического экстренного торможения на основании упомянутых значений усталости. Предложено также транспортное средство. Достигается создание усовершенствованной системы обеспечения безопасности для транспортного средства, которую легче использовать, чем существующие системы, и которая обеспечивает учет различных режимов активности и отдыха различных водителей. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство контроля за состоянием бодрствования водителя транспортного средства // 2563924

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности работы транспортных средств. Устройство содержит звуковые сигнализаторы, предохранительную систему безопасности, емкостный датчик, последовательно связанный с блоком определения касания, с блоком обработки данных, при этом блок обработки данных параллельно соединен со звуковым сигнализатором, предохранительной системой безопасности и блоком взаимодействия с тормозной системой. Емкостный датчик состоит из двух конденсаторов, причем первый конденсатор образован внешней проводящей поверхностью и рукой водителя, а второй конденсатор образован внутренней и внешней проводящими поверхностями, разделенными диэлектриком. Достигается снижение времени реакции водителя на изменение ситуации, повышение точности определения момента засыпания при движении и надежности работы устройства. 2 ил.

Способ предотвращения дтп по причине "сон за рулем" // 2573863

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано при создании технических средств обеспечения безопасности водителей автотранспортных систем (ТС), в частности, для предотвращения дорожно-транспортных происшествий по причине усталости и засыпания водителей ТС. В способе непрерывно контролируют основные физиологические параметры водителя ТС и включают систему сигнализации при их существенном отклонении от полученных в состоянии бодрости. Исходную информацию о нормальных физиологических параметрах водителя транспортного средства вместе с его паспортными данными фиксируют на ЧИПе пластиковой карты, служащей задающим устройством для автоматической системы коррекции параметров физиологического состояния водителя. В случае наличия существенных отклонений этих параметров, осуществляют периодическую подачу нейроподобных импульсов частотой 10-40 Гц в десинхронизирующий отдел сомногенной системы коры головного мозга водителя. Достигается повышение безопасности дорожного движения. 1 ил.

Способ и устройство для обнаружения опасного состояния у водителя в транспортном средстве // 2606656

При обнаружении опасного состояния у водителя в транспортном средстве с помощью интерфейса распознавания голоса (18) принимают от водителя первый звуковой сигнал, представляющий собой одно слово, когда водитель не находится в опасном состоянии. На основании первого звукового сигнала определяют с помощью устройства сопряжения (12) транспортного средства первое общее время, затрачиваемое на произнесение одного слова. С помощью электронных средств в течение заранее заданного периода времени предлагают водителю произнести одно слово, чтобы определить состояние водителя. В течение заранее заданного периода времени принимают второй звуковой сигнал от водителя, представляющий собой одно слово. С помощью устройства сопряжения (12) транспортного средства на основании второго звукового сигнала определяют второе общее время, затраченное на произнесение. Сравнивают первое общее время со вторым общим временем, чтобы определить, находится ли водитель в опасном состоянии. Предложены также устройства обнаружения опасного состояния водителя. Достигается определение опасного состояния водителя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Сельскохозяйственная рабочая машина и способ эксплуатации такой машины // 2627204

Изобретение относится к способу эксплуатации сельскохозяйственной рабочей машины и сельскохозяйственной машине, осуществляющей такой способ. Сельскохозяйственная рабочая машина содержит несколько рабочих агрегатов, и в целях управления и/или регулирования рабочих агрегатов содержит устройство управления и регулирования с дисплеем и, по меньшей мере, одним интерфейсом для коммуникации. Режим работы рабочей машины настраивают в соответствии с эмоциональным состоянием оператора, которое определяют во время взаимодействия с рабочей машиной посредством, по меньшей мере, одного интерфейса. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

Телеметрический датчик для контроля бодрствования по сигналам электродермальной активности // 2631364

Изобретение относится к области средств контроля физического состояния ответственных лиц. Датчик содержит браслет для запястья оператора, на внутренней поверхности которого закреплены электроды для регистрации кожно-гальванической реакции, связанные с источником тока и микропроцессорным блоком обработки сигналов, установленными в корпусе, который размещен на наружной поверхности браслета, радиоканал связи со средствами поддержания бодрствования. Причем электроды размещены на противолежащих поверхностях браслета, один из электродов является референтным, выполнен частично охватывающим запястье и размещен со стороны корпуса с возможностью прилегания к дорсальной поверхности руки и гальванического контакта с ней, а другой - в форме матрицы независимых электродов с возможностью гальванического контакта с внутренней поверхностью запястья. Независимые электроды подключены через индивидуальные источники тока и мультиплексор к блоку обработки сигналов с возможностью периодического опроса элементов матрицы с выделением сигнала с наибольшей амплитудой для управления средствами поддержания бодрствования. Достигается повышение отношения сигнал/шум. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для предупреждения засыпания водителя транспортного средства во время движения // 2648541

Изобретение относится к области обеспечения безопасности участников дорожного движения и может быть использовано для предупреждения засыпания водителя транспортного средства во время движения на дорогах в ночное время суток. Устройство для предупреждения засыпания водителя транспортного средства содержит источники света и датчик наружной освещенности. Источники света соединены с устройством их управления, размещенным в моторном отсеке транспортного средства. Датчик наружной освещенности соединен с блоком управления транспортным средством, которое соединено с устройством управления источниками света. Источники света установлены на передней части транспортного средства таким образом, что их световой поток направлен на видимую водителем зону дороги в непосредственной близости от транспортного средства и выполнены импульсными. Достигается повышение бдительности водителя в течение всего времени движения транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.