一种疲劳驾驶检测方法及检测设备技术

本发明专利技术提供了一种疲劳驾驶检测方法，包括如下步骤：S1、采集驾驶员的人体BCG信号，获得人体心率数据；S2、对所述心率数据进行心率变异性分析，得到驾驶员的精神压力指数；S3、耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态。本发明专利技术的有益效果：通过实时BCG心率检测技术，对检测到的心率数据实现心率变异性(HRV)分析，通过对HRV的分析得出精神压力指数，并耦合HRV与精神压力指数对驾驶员当前的疲劳状况进行判断。实现在驾驶过程中，连续不间断，全天候的疲劳驾驶检测，预防行车危险。

A testing method and testing equipment for fatigue driving

【技术实现步骤摘要】
一种疲劳驾驶检测方法及检测设备
本专利技术涉及电子检测
，具体涉及一种疲劳驾驶检测设备及相应的检测方法。
技术介绍
目前，对于驾驶员疲劳驾驶的检测手段主要集中于摄像头拍摄驾驶员面部表情及眨眼频率，以此来判断驾驶员是否处于疲劳驾驶的状态。其准确性容易受到环境光的影响，且容易受到面部表情变化的干扰。尤其是面部表情为人为可控，因此其不确定性因素将会对疲劳驾驶的判断产生影响。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于解决目前疲劳驾驶检测手段中存在的判断准确率低，易受环境及人为因素影响判断结果等问题。为了解决上述问题，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术的一个方面提供了一种疲劳驾驶检测方法，包括如下步骤：一种疲劳驾驶检测方法，包括如下步骤：S1、采集驾驶员的人体BCG信号，获得人体心率数据；S2、对所述心率数据进行心率变异性分析，得到驾驶员的精神压力指数；S3、耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态。进一步的，步骤S1中，获得的人体心率数据至少包括动态心率和静态心率，以及心率增长率θ：其中BT为动态心率，BP为静态心率。可选的，步骤S2中，对心率数据进行心率变异性分析具体包括采用两个相邻RR间距的序列，由间期谱法获得HRV信号。进一步的，步骤S2中，获得所述精神压力指数具体包括：S21、通过能量信号获得频率对应的功率信号：其中，X(k)为能量信号；S22、对所述功率信号进行积分获得总功率、高频功率及低频功率：其中，TP为总功率，HF为高频功率，LF为低频功率；S23、结合所述总功率、高频功率及低频功率获得精神压力指数。进一步的，步骤S23中，所述精神压力指数具体为：其中，D为精神压力指数，其含义为：当LF、LF/HF和TP值增加，HF值降低时，精神压力小，心情放松；反之则精神压力大，注意力集中。进一步的，步骤S3中，耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态具体包括：S31、对所得的心率增长θ与高低频功率比进行相位耦合，得出耦合系数δ：S32、结合一个检测周期内R波信号的能量强度均值，得出疲劳驾驶指数其中，S33、当疲劳驾驶指数的波动超过一预设区间，或者当疲劳驾驶指数与精神压力指数D同时降低时，判断此时驾驶员处于疲劳驾驶状态。可选的，步骤S33中，疲劳驾驶指数的预设区间为本专利技术的另一个方面提供了一种疲劳驾驶检测设备，包括：一检测终端，所述检测终端被配置成用于采集驾驶员的人体BCG信号，获得人体心率数据；一数据分析终端，所述数据分析终端被配置成用于接收所述人体心率数据，进行心率变异性分析，得到驾驶员的精神压力指数；以及，耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态。可选的，所述检测终端被配置成通过驾驶员检测坐垫获得传感器数据，所述检测终端至少包括一BCG检测模块，该BCG检测模块被配置成用于穿过至少一层阻碍屏障获得人体的BCG信号。进一步的，所述检测终端内还包括：耦接至所述BCG检测模块的信号处理模块，用于对BCG检测模块获得的BCG信号进行放大/滤波/数模转换中的一种或几种处理；以及耦接至所述信号处理模块的数据传输模块和通讯模块，所述数据传输模块用于选取不同的通讯模块将处理后的信号数据发送至所述数据分析终端。可选的，所述数据分析终端被配置成用于根据接收的BCG信号数据中的动态心率BT和静态心率BP获得心率增长率θ：可选的，所述数据分析终端还被配置成采用两个相邻RR间距的序列，由间期谱法获得HRV信号。进一步的，所述数据分析终端被配置成通过能量信号获得频率对应的功率信号，并对所述功率信号进行积分获得总功率、高频功率及低频功率，以及结合所述总功率、高频功率及低频功率获得精神压力指数；具体通过如下公式计算得到：其中，X(k)为能量信号，P(k)为频率所对应的功率，TP为总功率，HF为高频功率，LF为低频功率。进一步的，所述数据分析终端被配置成通过如下公式计算得到精神压力指数D：进一步的，所述数据分析终端被配置成用于耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态，具体包括被配置成对所得的心率增长θ与高低频功率比进行相位耦合，得出耦合系数δ：以及，结合一个检测周期内R波信号的能量强度均值，得出疲劳驾驶指数其中，进一步的，所述数据分析终端被配置成通过检测疲劳驾驶指数和精神压力指数D的变化来判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，具体包括：当疲劳驾驶指数的波动超过一预设区间，或者当疲劳驾驶指数与精神压力指数D同时降低时，判断此时驾驶员处于疲劳驾驶状态。可选的，所述数据分析终端包括手机、平板电脑或PC，通过无线通讯模式连接所述检测终端；或者所述数据分析终端为车载数据分析终端，通过USB数据传输模式连接所述检测终端。本专利技术的检测设备的工作模式概述如下：驾驶员在开车过程中坐在检测坐垫上，由BCG检测模块通过压电式传感器检测人体的BCG信号，并通过内部电路有线连接的方式传输至信号处理电路，通过其前置放大电路、高通滤波电路、陷波器、低通滤波电路、主放大电路与A/D转换电路将模拟信号转化为数字信号，并通过内部电路传输至数据传输电路；依据数据分析终端的不同，数据传输电路调用不同的数据通讯模块，若数据分析终端为手机、平板电脑等智能终端，则调用无线通讯模块将信号传输至智能终端进行分析和显示；若数据分析终端为车载数据分析终端，则调用USB数据传输模块，通过线传的方式将数据传输至车载数据分析终端。智能终端或车载数据分析终端通过算法对接受到的数据进行分析得出驾驶员当前的HRV与精神压力指数，并依据HRV与精神压力指数对驾驶员当前的疲劳状况进行判断，在疲劳驾驶发生时及时发出警示预防危险发生。本专利技术的有益效果：通过实时BCG心率检测技术，对检测到的心率数据实现心率变异性(HRV)分析，通过对HRV的分析得出精神压力指数，并耦合HRV与精神压力指数对驾驶员当前的疲劳状况进行判断。实现在驾驶过程中，连续不间断，全天候的疲劳驾驶检测，预防行车危险。附图说明图1为本专利技术的疲劳驾驶检测方法的流程示意图。图2为本专利技术的疲劳驾驶检测设备实施例的功能模块连接关系示意图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术总体上用于对驾驶员进行疲劳检测，以预防行车危险。其具体包括一种检测设备及相应的检测方法，核心在于耦合HRV与精神压力指数对驾驶员当前的疲劳状况进行判断，以克服现有的类似检测方法准确性容易受到环境光的影响且容易受到面部表情变化干扰的缺陷。本专利技术的一个方面先提供了一种检测方法，下面通过具体实施例详细说明。如图1所示，首先，该方法通过相应的设备采集驾驶员的人体BCG信号，从而获得人体心率数据。心脏泵血会使与人体紧密接触的支撑物体的受力发生变化，将其记录下来便称为心冲击图(Ballistocardiogram，BCG)。BCG信号反映了心血管系统的工作状况，无需在人体贴附传感器即可方便获取，其检测方法可以在受试者感受不到测量状态的情况下得到其心脏活动情况，长期使用不会对受试者造成心理负担。之后，对检测到的心率数据进行心率变异性分析，并计算得到驾驶员的精神压力指数。其中，检测到的心率数据至少包括动态心率和静态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种疲劳驾驶检测方法，包括如下步骤：S1、采集驾驶员的人体BCG信号，获得人体心率数据；S2、对所述心率数据进行心率变异性分析，得到驾驶员的精神压力指数；S3、耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态。

【技术特征摘要】
1.一种疲劳驾驶检测方法，包括如下步骤：S1、采集驾驶员的人体BCG信号，获得人体心率数据；S2、对所述心率数据进行心率变异性分析，得到驾驶员的精神压力指数；S3、耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态。2.如权利要求1所述的疲劳驾驶检测方法，其特征在于，步骤S1中，获得的人体心率数据至少包括动态心率和静态心率，以及心率增长率θ：其中BT为动态心率，BP为静态心率。3.如权利要求2所述的疲劳驾驶检测方法，其特征在于，步骤S2中，对心率数据进行心率变异性分析具体包括采用两个相邻RR间距的序列，由间期谱法获得HRV信号。4.如权利要求3所述的疲劳驾驶检测方法，其特征在于，步骤S2中，获得所述精神压力指数具体包括：S21、通过能量信号获得频率对应的功率信号：其中，X(k)为能量信号；S22、对所述功率信号进行积分获得总功率、高频功率及低频功率：其中，TP为总功率，HF为高频功率，LF为低频功率；S23、结合所述总功率、高频功率及低频功率获得精神压力指数。5.如权利要求4所述的疲劳驾驶检测方法，其特征在于，步骤S23中，所述精神压力指数具体为：其中，D为精神压力指数，其含义为：当LF、LF/HF和TP值增加，HF值降低时，精神压力小，心情放松；反之则精神压力大，注意力集中。6.如权利要求5所述的疲劳驾驶检测方法，其特征在于，步骤S3中，耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态具体包括：S31、对所得的心率增长θ与高低频功率比进行相位耦合，得出耦合系数δ：S32、结合一个检测周期内R波信号的能量强度均值，得出疲劳驾驶指数其中，S33、当疲劳驾驶指数的波动超过一预设区间，或者当疲劳驾驶指数与精神压力指数D同时降低时，判断此时驾驶员处于疲劳驾驶状态。7.如权利要求6所述的疲劳驾驶检测方法，其特征在于，步骤S33中，疲劳驾驶指数的预设区间为8.一种疲劳驾驶检测设备，包括：一检测终端，所述检测终端被配置成用于采集驾驶员的人体BCG信号，获得人体心率数据；一数据分析终端，所述数据分析终端被配置成用于接收所述人体心率数据，进行心率变异性分析，得到驾驶员的精神压力指数；以及，耦合所述心率数据和精神压力指数，判断驾驶员的疲劳状态。9.如权利要求8所述的疲劳驾驶检测设备，其特征在于，所述检测终端被配置成通过驾驶员检测坐垫获得传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐王杰，钟永东，袁一卿，
申请(专利权)人：浙江千成电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33