基于脑电的疲劳驾驶检测技术的研究

论文摘要

随着我国经济的发展,汽车保有量的增加,重大交通事故的发生比例有逐年上升的趋势,而疲劳驾驶是交通事故发生的重要原因之一。所以,研究出有效地监控驾驶疲劳并及时的给予报警,对于降低交通事故的发生率和保护人民生命财产的,都具有十分重要的意义。采用模拟驾驶舱进行疲劳驾驶仿真实验,通过测量脑电信号找到影响疲劳的典型因素,对疲劳驾驶,产生机理的探索和疲劳预警方法的研究具有重要的作用。本课题的研究内容主要包括：(1)分析了疲劳驾驶的成因,建立了人—汽车—环境人机工程学模型。并从视觉、触觉、听觉和坐姿角度对缓解疲劳的方法做了一定的分析。(2)通过查阅相关文献,和多次实验尝试最终确定了一个比较完善的实验方案,并做了疲劳驾驶的实验。(3)利用SCAN4.3对脑电信号进行,合并眼电、去除漂移比较大的脑电信号、去除眼电、去除伪迹、低通滤波等对脑电信号进行预处理。(4)通过理论和实验分析确定脑电信号在疲劳驾驶过程中的变化趋势,利用傅里叶变换以及小波变换对脑电信号进行分析发现：模拟驾驶作业过程中,实验人员脑电信号功率谱平均值随着疲劳程度的加深呈上升的趋势：用倍轻松之后,功率谱下降；脑电信号在疲劳状态时波动比较大,用倍轻松之后,波动变小；脑电信号的幅值在α、β、θ频段均有一定上升,用倍轻松之后下降；倍轻松对疲劳有一定的缓解作用,脑电信号的01、02电极脑电信号的变化趋势最为稳定,可作为脑电疲劳评定的有效标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 驾驶疲劳研究的国内外现状
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 驾驶疲劳检测技术简介
• 1.3.1 主观检测技术
• 1.3.2 客观检测技术
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 脑电信号基础
• 2.1 脑电信号的产生机制
• 2.2 脑电信号的基本特征
• 2.3 脑电信号的生理特点
• 2.4 脑电信号的分类
• 2.5 脑电信号处理技术浅析
• 第3章 汽车驾驶舱舒适性设计研究
• 3.1 舒适的基本含义
• 3.2 汽车舒适性设计研究概述
• 3.2.1 静态舒适性
• 3.2.2 动态舒适性
• 3.2.3 温湿度舒适性
• 3.3 乘坐舒适性研究存在的问题
• 3.3.1 座椅乘坐初始舒适性与长期舒适性
• 3.3.2 疲劳驾驶与交通安全问题
• 3.4 疲劳驾驶的人机界面因素分析
• 3.4.1 视觉信息输入及操纵界面信息输出对疲劳驾驶的影响
• 3.4.2 听觉信息输入对疲劳驾驶的影响
• 3.4.3 触觉信息输入对疲劳驾驶的影响
• 3.4.4 坐姿信息输入对疲劳驾驶的影响
• 3.5 降低疲劳驾驶的人机工程学设计分析
• 3.5.1 缓解驾驶疲劳采用人机工程学分析
• 3.5.2 驾驶疲劳之后的疲劳缓解
• 第4章 疲劳驾驶实验的设计
• 4.1 模拟疲劳驾驶实验
• 4.1.1 实验的方案的设计
• 4.1.2 被试者实验前的准备
• 4.1.3 实验相关参数
• 4.2 脑电信号的采集
• 4.2.1 NEUROSCAN设备
• 4.2.2 NuAMps便携式40导数字DC EEG放大器
• 4.2.3 Quik—Cap电极帽
• 4.2.4 脑电信号采集系统的工作原理
• 4.2.5 脑电信号采集过程
• 第5章 EEG数据的预处理
• 5.1 把单极导联合并成双极导联
• 5.2 DC offset correct以及Block命令的使用
• 5.3 去除伪迹
• 5.3.1 眼动伪迹的去除原理
• 5.3.2 去除眨眼伪迹的影响
• 5.3.3 伪迹去除原理
• 5.3.4 伪迹去除
• 5.4 脑电信号的数字滤波
• 第6章 脑电信号的傅里叶变换及小波变换
• 6.1 谱估计
• 6.1.1 FFT变换的基本思想
• 6.1.2 时间抽取算法的基本原理
• 6.1.3 基于FFT的脑电信号的处理
• 6.2 小波变换
• 6.2.1 小波变换的理论基础
• 6.2.2 基于db4小波变换的脑电信号的处理
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢