一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，包括步骤：一、设备连接及参数初始化；二、脑电波信号采集：采用脑电信号获取装置对驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理，并将预处理后的脑电波信号同步传送至脑电信号监测终端；三、脑电波信号分析处理：对任一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行分析处理时，主控芯片调用台阶式疲劳判定模块进行分析处理，过程如下：脑电波信号同步存储、冥想度与专注度提取、冥想度修正值及时间纠正参数确定、疲劳台阶参数增减处理、疲劳驾驶判断。本发明专利技术方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速、实时对驾驶员的疲劳驾驶状态进行准确监测，实用价值高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于脑电波监测
，尤其是涉及一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法。
技术介绍
随着我国经济社会的发展，我国公路道路建设突飞猛进的增长，汽车和驾驶员的数量也随之迅猛增加，给日常生活带来便利的同时，交通事故的频繁发生也给社会带来了重大的损失。现如今，减少交通事故的发生及减小人员伤亡的各种技术手段都应用而生，当前最多被采用的疲劳检测手段是驾驶员驾车行为分析，即通过记录和解析驾驶员转动方向盘、踩刹车等行为特征，判别驾驶员是否疲劳；但是这种方式受驾驶员驾驶习惯的影响极大，没有统一、科学且有效的判定理论进行支撑。另一类疲劳检测方法是通过图像分析手段对驾驶员脸部与眼睛特征进行疲劳评估，此种方法通过图像采集及处理系统来分析当前驾驶员是否疲劳，具有一定的实时性，但是依然没有普遍适用性，因为每个人的生物特征是不一样的，有的人眼睛的外在表现并不能代表此刻的精神状态，所以也存在很大的误差；另外，目前此种方法采用的图像采集及处理系统主要包括基于ARM的疲劳驾驶检测系统、挂耳朵式疲劳预警器、手表式疲劳驾驶检测系统、方向盘触摸式疲劳驾驶检测系统等，其中基于ARM的疲劳驾驶检测系统存在的问题是系统构成过于繁杂，功能单一，且可靠性差；挂耳朵式疲劳预警器的功能非常简单，低头就报警，然而考虑到打瞌睡不一定就低头，且瞌睡导致的低头特征出现的比较晚，因而实时性不太好；手表式疲劳驾驶检测系统利用脉搏的跳动来估测人是否疲劳，没有科学的理论支撑和权威的科学依据，且不能解决突然睡着的问题；方向盘触摸式疲劳驾驶检测系统利用在方向盘上安装一些传感器来感知驾驶员是否握住方向盘，而驾驶员是否握住方向盘与疲劳状态本质上没有直接关系，并且安装传感器后使方向盘操作不方便。另外，目前所采用的疲劳驾驶检测手段大多都是驾驶前或驾驶后测量，是超前或滞后的，而非实时的，况且在驾驶室有限的空间内安置复杂的检测仪器也是十分困难的；而且，驾驶员脱离驾驶室或未进入驾驶室的精神状态是不同的。因此，开发一套车载的、实时的驾驶员疲劳检测系统及对应的疲劳驾驶监测方法已成为国内外专家学者共同追求的目标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速、实时对驾驶员的疲劳驾驶状态进行准确监测，实用价值高。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、设备连接及参数初始化：将脑电信号获取装置与脑电信号监测终端连接，并通过脑电信号监测终端的主控芯片将疲劳台阶参数s_c的数值设定为0；所述脑电信号获取装置为MindwaveMobile脑立方耳机或TGAM模块；所述脑电信号监测装置包括主控芯片以及分别与主控芯片连接的时钟电路和报警提示单元；步骤二、脑电波信号采集：采用脑电信号获取装置且按照预先设定的采样频率对驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理，并将预处理后的脑电波信号同步传送至脑电信号监测终端；步骤三、脑电波信号分析处理：所述脑电信号监测终端按照采样时间先后顺序对脑电信号获取装置每秒内采集并预处理后的脑电波信号分别进行分析处理，并根据分析处理结果对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断；并且，所述脑电信号监测终端对脑电信号获取装置每秒内采集并预处理后的脑电波信号的分析处理方法均相同；所述脑电信号监测终端对脑电信号获取装置任一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行分析处理时，所述主控芯片调用台阶式疲劳判定模块进行分析处理，过程如下：步骤301、脑电波信号同步存储：对此时接收到的脑电信号获取装置一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行同步存储；步骤302、冥想度与专注度提取：从此时所处理脑电波信号中提取出冥想度M与专注度A；步骤303、冥想度修正值及时间纠正参数确定：根据时钟电路提供的当前时刻T，对此时的冥想度修正值ΔM和时间纠正参数ΔT分别进行确定；其中，对冥想度修正值ΔM进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于12点时，ΔM＝30～15；当当前时刻T晚于12点且不晚于15点时，ΔM＝15～0；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，ΔM＝0～15；当当前时刻T晚于0点且不晚于6点或当前时刻T晚于19点且不晚于0点时，ΔM＝0；对时间纠正参数ΔT进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于12点时，ΔT＝2～1.5；当当前时刻T晚于12点且不晚于15点时，ΔT＝1.5～1.0；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，ΔT＝1.0～1.5；当当前时刻T晚于0点且不晚于6点或当前时刻T晚于19点且不晚于0点时，ΔT＝1.0；步骤304、疲劳台阶参数增减处理：根据步骤302中提取出的冥想度M与专注度A，并结合步骤303中所确定的冥想度修正值ΔM和时间纠正参数ΔT，对此时疲劳台阶参数s_c的数值进行增减处理，并获得增减处理后的疲劳台阶参数s_c：当时，将疲劳台阶参数s_c的数值加1；否则，对疲劳台阶参数s_c的数值进行判断：当疲劳台阶参数s_c的数值为0时，疲劳台阶参数s_c的数值保持不变；当疲劳台阶参数s_c的数值≥1时，将疲劳台阶参数s_c的数值减1；步骤305、疲劳驾驶判断：根据步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的数值，对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断：当步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的数值＞N时，说明此时驾驶员处于疲劳驾驶状态，所述主控芯片控制报警提示单元进行报警提示；否则，说明此时驾驶员处于正常驾驶状态；其中，N为预先设定的疲劳驾驶判断阈值，N为正整数且N＝2～8；步骤306、返回步骤301，对脑电信号获取装置下一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行分析处理。上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是：步骤305中所述的N＝3。上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是：步骤303中采用时间区间法对冥想度修正值ΔM进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于15点时，时间越晚，冥想度修正值ΔM越小；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，时间越晚，冥想度修正值ΔM越大；步骤303中采用时间区间法对时间纠正参数ΔT进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于15点时，时间越晚，时间纠正参数ΔT越小；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，时间越晚，时间纠正参数ΔT越大。上述一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、设备连接及参数初始化：将脑电信号获取装置(1)与脑电信号监测终端(2)连接，并通过脑电信号监测终端(2)的主控芯片(2‑1)将疲劳台阶参数s_c的数值设定为0；所述脑电信号获取装置(1)为Mindwave Mobile脑立方耳机或TGAM模块；所述脑电信号监测装置(2)包括主控芯片(2‑1)以及分别与主控芯片(2‑1)连接的时钟电路(2‑6)和报警提示单元(2‑2)；步骤二、脑电波信号采集：采用脑电信号获取装置(1)且按照预先设定的采样频率对驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理，并将预处理后的脑电波信号同步传送至脑电信号监测终端(2)；步骤三、脑电波信号分析处理：所述脑电信号监测终端(2)按照采样时间先后顺序对脑电信号获取装置(1)每秒内采集并预处理后的脑电波信号分别进行分析处理，并根据分析处理结果对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断；并且，所述脑电信号监测终端(2)对脑电信号获取装置(1)每秒内采集并预处理后的脑电波信号的分析处理方法均相同；所述脑电信号监测终端(2)对脑电信号获取装置(1)任一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行分析处理时，所述主控芯片(2‑1)调用台阶式疲劳判定模块进行分析处理，过程如下：步骤301、脑电波信号同步存储：对此时接收到的脑电信号获取装置(1)一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行同步存储；步骤302、冥想度与专注度提取：从此时所处理脑电波信号中提取出冥想度M与专注度A；步骤303、冥想度修正值及时间纠正参数确定：根据时钟电路(2‑6)提供的当前时刻T，对此时的冥想度修正值ΔM和时间纠正参数ΔT分别进行确定；其中，对冥想度修正值ΔM进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于12点时，ΔM＝30～15；当当前时刻T晚于12点且不晚于15点时，ΔM＝15～0；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，ΔM＝0～15；当当前时刻T晚于0点且不晚于6点或当前时刻T晚于19点且不晚于0点时，ΔM＝0；对时间纠正参数ΔT进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于12点时，ΔT＝2～1.5；当当前时刻T晚于12点且不晚于15点时，ΔT＝1.5～1.0；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，ΔT＝1.0～1.5；当当前时刻T晚于0点且不晚于6点或当前时刻T晚于19点且不晚于0点时，ΔT＝1.0；步骤304、疲劳台阶参数增减处理：根据步骤302中提取出的冥想度M与专注度A，并结合步骤303中所确定的冥想度修正值ΔM和时间纠正参数ΔT对此时疲劳台阶参数s_c的数值进行增减处理，并获得增减处理后的疲劳台阶参数s_c：当时，将疲劳台阶参数s_c的数值加1；否则，对疲劳台阶参数s_c的数值进行判断：当疲劳台阶参数s_c的数值为0时，疲劳台阶参数s_c的数值保持不变；当疲劳台阶参数s_c的数值≥1时，将疲劳台阶参数s_c的数值减1；步骤305、疲劳驾驶判断：根据步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的数值，对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断：当步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的数值＞N时，说明此时驾驶员处于疲劳驾驶状态，所述主控芯片(2‑1)控制报警提示单元(2‑2)进行报警提示；否则，说明此时驾驶员处于正常驾驶状态；其中，N为预先设定的疲劳驾驶判断阈值，N为正整数且N＝2～8；步骤306、返回步骤301，对脑电信号获取装置(1)下一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行分析处理。...

【技术特征摘要】
1.一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征在于：该方法包括以下
步骤：
步骤一、设备连接及参数初始化：将脑电信号获取装置(1)与脑电信号监测终端(2)连
接，并通过脑电信号监测终端(2)的主控芯片(2-1)将疲劳台阶参数s_c的数值设定为0；
所述脑电信号获取装置(1)为MindwaveMobile脑立方耳机或TGAM模块；所述脑电信号
监测装置(2)包括主控芯片(2-1)以及分别与主控芯片(2-1)连接的时钟电路(2-6)和报警
提示单元(2-2)；
步骤二、脑电波信号采集：采用脑电信号获取装置(1)且按照预先设定的采样频率对驾
驶员的脑电波信号进行采集及预处理，并将预处理后的脑电波信号同步传送至脑电信号监
测终端(2)；
步骤三、脑电波信号分析处理：所述脑电信号监测终端(2)按照采样时间先后顺序对脑
电信号获取装置(1)每秒内采集并预处理后的脑电波信号分别进行分析处理，并根据分析
处理结果对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断；并且，所述脑电信号监测终端(2)
对脑电信号获取装置(1)每秒内采集并预处理后的脑电波信号的分析处理方法均相同；所
述脑电信号监测终端(2)对脑电信号获取装置(1)任一秒内采集并预处理后的脑电波信号
进行分析处理时，所述主控芯片(2-1)调用台阶式疲劳判定模块进行分析处理，过程如下：
步骤301、脑电波信号同步存储：对此时接收到的脑电信号获取装置(1)一秒内采集并
预处理后的脑电波信号进行同步存储；
步骤302、冥想度与专注度提取：从此时所处理脑电波信号中提取出冥想度M与专注度
A；
步骤303、冥想度修正值及时间纠正参数确定：根据时钟电路(2-6)提供的当前时刻T，
对此时的冥想度修正值ΔM和时间纠正参数ΔT分别进行确定；
其中，对冥想度修正值ΔM进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于12点时，ΔM＝30
～15；当当前时刻T晚于12点且不晚于15点时，ΔM＝15～0；当当前时刻T晚于15点且不晚于
19点时，ΔM＝0～15；当当前时刻T晚于0点且不晚于6点或当前时刻T晚于19点且不晚于0点
时，ΔM＝0；
对时间纠正参数ΔT进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于12点时，ΔT＝2～1.5；
当当前时刻T晚于12点且不晚于15点时，ΔT＝1.5～1.0；当当前时刻T晚于15点且不晚于19
点时，ΔT＝1.0～1.5；当当前时刻T晚于0点且不晚于6点或当前时刻T晚于19点且不晚于0
点时，ΔT＝1.0；
步骤304、疲劳台阶参数增减处理：根据步骤302中提取出的冥想度M与专注度A，并结合
步骤303中所确定的冥想度修正值ΔM和时间纠正参数ΔT对此时疲劳台阶参数s_c的数值
进行增减处理，并获得增减处理后的疲劳台阶参数s_c：当时，将疲劳台阶参
数s_c的数值加1；否则，对疲劳台阶参数s_c的数值进行判断：当疲劳台阶参数s_c的数值为
0时，疲劳台阶参数s_c的数值保持不变；当疲劳台阶参数s_c的数值≥1时，将疲劳台阶参数
s_c的数值减1；
步骤305、疲劳驾驶判断：根据步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的数值，对此
时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断：当步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的
数值＞N时，说明此时驾驶员处于疲劳驾驶状态，所述主控芯片(2-1)控制报警提示单元(2-
2)进行报警提示；否则，说明此时驾驶员处于正常驾驶状态；
其中，N为预先设定的疲劳驾驶判断阈值，N为正整数且N＝2～8；
步骤306、返回步骤301，对脑电信号获取装置(1)下一秒内采集并预处理后的脑电波信
号进行分析处理。
2.按照权利要求1所述的一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征
在于：步骤305中所述的N＝3。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特
征在于：步骤303中采用时间区间法对冥想度修正值ΔM进行确定时，当当前时刻T晚于6点
且不晚于15点时，时间越晚，冥想度修正值ΔM越小；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点
时，时间越晚，冥想度修正值ΔM越大；
步骤303中采用时间区间法对时间纠正参数ΔT进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不
晚于15点时，时间越晚，时间纠正参数ΔT越小；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点时，时
间越晚，时间纠正参数ΔT越大。
4.按照权利要求1或2所述的一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特
征在于：步骤一中将脑电信号获取装置(1)与脑电信号监测终端(2)连接时，还需以无线通
信方式将脑电信号监测终端(2)的主控芯片(2-1)与上位机(4)连接；
步骤305中所述主控芯片(2-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪梅，贺开明，程松，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61