疲劳驾驶状态脑血流动力学特性的研究

论文摘要

随着我国高速公路建设的飞速发展,发生重大交通事故的比例也呈逐年上升的趋势,而驾驶疲劳是发生车祸的重要原因。因此,对驾驶疲劳的研究,不但有重要的理论意义,同时也将产生重大的社会价值和经济价值。采用模拟驾驶舱进行驾驶仿真实验,分析导致疲劳的典型因素,是目前国内外普遍采用的一种研究方法,对驾驶疲劳进行评测和预警研究有重要作用。本文研究疲劳驾驶对脑血流动力学的影响。运用经颅多普勒超声血流分析仪,实时地检测健康男青年在疲劳驾驶过程中大脑中动脉的脑血流频谱图,分析疲劳驾驶前后的血流脑速度的改变。疲劳驾驶后采用不同的休息方式来缓解脑部疲劳,并检测此时的脑血流频谱图。脑血流频谱图的包络线为脑血流的最大频率曲线,表示在血管中流速最快的红细胞产生的频移。它包含着丰富的信息,如收缩期最大血流速度、舒张末最小血流速度、平均血流速度、S/D值、搏动指数、阻力系数。因此在分析频谱图前,先提取出脑血流动力学频谱图的最大频率曲线。在提取最大频率曲线时引入了突变信号,提出先采用小波模极大值去噪；而脑血流信号属于非线性信号,不但混有来自系统、源超声信号和周围环境的噪声,且含有血管壁信号和因探头移动而产生的噪声,因此用小波阈值再次对信号降噪,分解信号至各层系数后分别阈值去噪,较好地降噪同时尽可能多地保留了脑血流的特征信号。利用小波模极大值方法提取最大频率曲线上的各个参数值,然后对各个血流参数的数据进行统计,分析疲劳驾驶和休息对脑血流速度的影响。最后利用Excel做出这些参数的柱状图,从而得出相应的结论。本文综合评估长时间驾驶以及不同休息模式对驾驶员疲劳程度的影响。其研究成果可以为疲劳驾驶的预防提供帮助,为后续模拟驾驶实验提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的与意义
• 1.2 驾驶疲劳国内外研究现状
• 1.3 疲劳特征及机理
• 1.4 课题研究的任务和目标
• 第2章 脑血流动力学频谱图的特征
• 2.1 TCD的检测原理
• 2.1.1 超声波的特性
• 2.1.2 多普勒效应
• 2.2 TCD诊断系统
• 2.2.1 TCD仪器的基本组成部分
• 2.2.2 TCD频谱图及其特点
• 2.2.3 频谱图采集过程中参数调节
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于人机工程学的汽车驾驶系统
• 3.1 人机工程学在汽车驾驶系统中的应用
• 3.2 汽车驾驶室的人机界面
• 3.2.1 汽车驾驶座椅
• 3.2.2 汽车仪表盘
• 3.2.3 汽车方向盘
• 3.2.4 汽车换挡机构与驻车制动机构
• 3.3 汽车模拟驾驶舱
• 3.4 本章小结
• 第4章 汽车疲劳驾驶与按摩缓解疲劳的实验设计
• 4.1 导致疲劳驾驶的因素
• 4.2 按摩特性与按摩机理
• 4.2.1 按摩的特性
• 4.2.2 按摩的作用机理
• 4.3 疲劳驾驶实验设计方案
• 4.4 实验数据的统计分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 脑血流动力学最大频率曲线的提取与去噪
• 5.1 小波变换引入的背景
• 5.1.1 小波概念及特点
• 5.1.2 连续小波变换
• 5.1.3 离散小波变换
• 5.1.4 二进小波变换
• 5.2 小波变换在信号降噪中的应用
• 5.2.1 小波模极大值去噪
• 5.2.2 小波消噪算法
• 5.2.3 含噪信号的小波分析特性
• 5.3 最大频率曲线的意义
• 5.3.1 最大频率曲线的提取方法
• 5.3.2 最大频率曲线的降噪
• 5.3.3 脑血流参数分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 课题研究工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢