一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置及疲劳判别算法制造方法及图纸

一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置与及疲劳判别算法属于行车安全技术领域；包括中央处理器模块、生物脑电芯片模块、语音报警模块、状态指示灯模块、脑电采集干电极触点、脑电采集参考电极触点和电源模块；所述脑电采集干电极触点和脑电采集参考电极触点输出端连接生物脑电芯片模块的输入端，所述生物脑电芯片模块与中央处理器模块双向连接，所述中央处理器模块分别连接语音报警模块和状态指示灯模块，所述电源为整个装置供电；本发明专利技术实现了一种实时监测司机是否疲劳驾驶的装置，具有响应时间短，准确率高的特点，提高了装置利用率，降低了装置使用成本。

A Driver Fatigue Driving Monitoring Device and Fatigue Discrimination Algorithms Based on Bio-EEG Chip

A driver fatigue driving monitoring device and fatigue discrimination algorithm based on bio-EEG chip belong to the field of driving safety technology, including CPU module, bio-EEG chip module, voice alarm module, status indicator module, EEG acquisition dry electrode contact, EEG acquisition reference electrode contact and power module. The EEG acquisition dry electrode contact and the output terminal of the EEG acquisition reference electrode contact are connected to the input end of the bio-EEG chip module, the bio-EEG chip module is bidirectionally connected with the central processing unit module, the central processing unit module is connected with the voice alarm module and the status indicator module respectively, and the power supply is the whole. The invention realizes a device for real-time monitoring driver fatigue driving, which has the characteristics of short response time and high accuracy, improves the utilization ratio of the device and reduces the use cost of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置及疲劳判别算法
本专利技术属于行车安全
，具体涉及一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置及疲劳判别算法。
技术介绍
随着机动车数量的增多，交通事故也持续增加。统计数据表明，我国每年由于疲劳驾驶导致的死亡人数约9000人，给国家带来了巨大的人员和财产损失。统计数据表明，司机疲劳引起的交通事故占交通事故总数的20％左右，占特大交通事故数的40％以上。如果能在司机疲劳产生的初期给予预警，那么就会减少交通事故的发生，对交通安全意义重大。现有的司机疲劳检测不少是基于人脸技术，因为需要对司机的正常状态和疲劳状态的特征进行识别分类判别，硬件成本较高，实时效果差，难以实现，且因有些司机的疲劳在脸部并没有特别反映，受个人特征影响比较大。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置及疲劳判别算法。本专利技术的目的是这样实现的：一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，包括中央处理器模块、生物脑电芯片模块、语音报警模块、状态指示灯模块、脑电采集干电极触点、脑电采集参考电极触点和电源模块；所述脑电采集干电极触点和脑电采集参考电极触点输出端连接生物脑电芯片模块的输入端，所述生物脑电芯片模块与中央处理器模块双向连接，所述中央处理器模块分别连接语音报警模块和状态指示灯模块，所述电源为整个装置供电。进一步地，所述中央处理器模块包括芯片U1，型号为STM32F103C8T6，电阻R1、R19和R20，电容C1，晶体振荡器Y1和扩展接口SWD；芯片U1的引脚3通过晶体振荡器Y1连接芯片引脚4，芯片U1的引脚10分别连接R19一端和R20的一端，R19的另一端连接地线，芯片U1的引脚24分别连接芯片U1的引脚36、芯片U1的引脚48、芯片U1的引脚9和电源3.3V，芯片U1的引脚23分别连接芯片U1的引脚35、芯片U1的引脚47、芯片U1的引脚8和地线，芯片U1的引脚7分别连接R1的一端和C1的一端，R1的另一端连接电源3.3V，C1的另一端连接地线，芯片U1的引脚44连接地线，扩展接口SWD的引脚1连接电源3.3V，扩展接口SWD的引脚2连接地线，扩展接口SWD的引脚3连接芯片U1的引脚36，扩展接口SWD的引脚4连接芯片U1的引脚37。进一步地，所述生物脑电芯片模块包括芯片U4，型号为TGAM1，电阻R10和R11，排线P1；芯片U4的引脚1连接电源3.3V，芯片U4的引脚2分别连接地线和芯片U4的引脚3，芯片U4的引脚4连接电源3.3V，芯片U4的引脚5通过R10连接芯片U1的引脚30，芯片U4的引脚6通过R11连接芯片U1的引脚31，芯片U4的引脚7连接排线P1引脚3，排线P1的引脚1连接电源3.7V，排线P1的引脚2连接地线。进一步地，所述脑电采集干电极触点和脑电采集参考电极触点输出端通过蓝牙模块连接生物脑电芯片模块的输入端，所述蓝牙模块包括芯片U2，型号为HC-052，电阻R48、R49和R50；芯片U2的引脚12连接电源3.3V，芯片U2的引脚13和21连接地线，芯片U2的引脚32通过R48连接芯片U1的引脚20，芯片U2的引脚34分别连接R49的一端和R50的一端，R50的另一端连接地线。进一步地，所述电源模块包括充电开关电路和供电电路，所述充电开关电路包括芯片U3，型号为TP4056，芯片U6，型号为SN74LVC2G74，芯片U7，型号为74LVC1G17，电阻R7、R12、R51和R60，电容C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12和C12，USB接口，开关S1；芯片U3的引脚2连接R12的一端，R12的另一端连接芯片U3的引脚3、地线和C12的一端，C12的另一端连接芯片U3的引脚4、5V电源和芯片U3的引脚8，芯片U3的引脚5分别连接开关S1的1端点、电源3.7V、芯片U6的引脚6、7和8，开关S1的2端点分别连接R51的一端和R7的一端，R51的另一端分别连接地线和C13的一端，R7的另一端分别连接C13的另一端和芯片U7的引脚2，芯片U7的引脚3连接地线，芯片U7的引脚5连接电源3.7V，芯片U7的引脚4连接R60的一端，R60的另一端分别连接C60的一端和芯片U6的引脚1，C60的另一端连接地线，芯片U6的引脚2连接引脚3，芯片U6的引脚4连接地线，C50和C51并联，一端连接电源3.7V，另一端连接地线，USB接口1端点连接地线，USB接口5端点连接电源5V，C5和C6并联，一端连接电源V3.3-2，另一端连接地线，C4、C3、C7、C8、C9、C10和C11并联，一端连接电源3.3V，另一端连接地线。进一步地，所述充电电路包括电感L1，芯片U54，型号为MP2155GQ，电阻R14、R15、R16和R18，电容C14、C15、C16、C17和C18；芯片U5的引脚1分别连接R14的一端，R17的一端、电源3.3V、C16的一端和C17的一端，R14的另一端分别连接芯片U5的引脚10、R15的一端和C18的一端，R17的另一端连接C18的另一端，R15的另一端连接R16的一端，C16和C17另一端连接地线、R16的另一端和芯片U5的引脚9，芯片U5的引脚2通过L1连接芯片U5的引脚4，芯片U5的引脚5分别连接芯片U5的引脚8、C15的一端和C14的一端，C14和C15的另一端连接芯片U5的引脚7、芯片U5的引脚3和地线。进一步地，所述语音报警模块包括三极管Q1和Q2，型号为SS8550，蜂鸣器bee，电阻R6和R53；Q1的发射极连接电源3.3V，Q1的集电极连接电源V3.3_2，Q1的基极通过R6连接芯片U1的引脚18，蜂鸣器bee的1端点连接电源3.3V，蜂鸣器bee的2端点连接Q2的集电极，Q2的发射极连接地线，Q2的基极连接R53。进一步地，所述状态指示灯模块包括色彩驱动器RGB_LED，电阻Rp2和R23，发光二极管D1和D2；Rp2的1端点连接芯片U1的引脚42，Rp2的2端点连接芯片U1的引脚41，Rp2的3端点连接芯片U1的引脚40，Rp2的4端点连接芯片U1的引脚39，Rp2的5端点连接D2的一端，D2的另一端连接D1的一端，D1的另一端连接Rp2的6端点，Rp2的7端点连接色彩驱动器RGB_LED的2端点，色彩驱动器RGB_LED的1端点连接Rp2的8端点，色彩驱动器RGB_LED的3端点通过R23连接芯片U1的引脚43，色彩驱动器RGB_LED的正极连接电源3.3V。一种基于所述基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置实现的疲劳判别算法，包括以下步骤：步骤1、读取POORSIGNAl质量值α；步骤2、判断α是否合格，若不合格，丢弃该条数据，重新执行步骤1；若合格，执行步骤3；步骤3、读取生物脑电芯片发送的数据包中α脑波值记为d，读取所述数据包中θ脑波值记为e，读取所述数据包中β脑波值记为f；步骤4、对公式R＝(d+e)/f进行计算，得到R的值，步骤4、对公式R＝(d+e)/f进行计算，得到R的值，R表示α脑波、θ脑波的和与β脑波的比值关系；步骤5、判断R是否在阈值范围内，若在阈值范围内，则判定此时的操作者大脑清醒，无需报警，执行步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，其特征在于，包括中央处理器模块(1)、生物脑电芯片模块(2)、语音报警模块(3)、状态指示灯模块(4)、脑电采集干电极触点(5)、脑电采集参考电极触点(6)和电源模块(7)；所述脑电采集干电极触点(5)和脑电采集参考电极触点(6)输出端连接生物脑电芯片模块(2)的输入端，所述生物脑电芯片模块(2)与中央处理器模块(1)双向连接，所述中央处理器模块(2)分别连接语音报警模块(3)和状态指示灯模块(4)，所述电源(7)为整个装置供电。

【技术特征摘要】
1.一种基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，其特征在于，包括中央处理器模块(1)、生物脑电芯片模块(2)、语音报警模块(3)、状态指示灯模块(4)、脑电采集干电极触点(5)、脑电采集参考电极触点(6)和电源模块(7)；所述脑电采集干电极触点(5)和脑电采集参考电极触点(6)输出端连接生物脑电芯片模块(2)的输入端，所述生物脑电芯片模块(2)与中央处理器模块(1)双向连接，所述中央处理器模块(2)分别连接语音报警模块(3)和状态指示灯模块(4)，所述电源(7)为整个装置供电。2.根据权利要求1所述基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，其特征在于，所述中央处理器模块(1)包括芯片U1，型号为STM32F103C8T6，电阻R1、R19和R20，电容C1，晶体振荡器Y1和扩展接口SWD；芯片U1的引脚3通过晶体振荡器Y1连接芯片引脚4，芯片U1的引脚10分别连接R19一端和R20的一端，R19的另一端连接地线，芯片U1的引脚24分别连接芯片U1的引脚36、芯片U1的引脚48、芯片U1的引脚9和电源3.3V，芯片U1的引脚23分别连接芯片U1的引脚35、芯片U1的引脚47、芯片U1的引脚8和地线，芯片U1的引脚7分别连接R1的一端和C1的一端，R1的另一端连接电源3.3V，C1的另一端连接地线，芯片U1的引脚44连接地线，扩展接口SWD的引脚1连接电源3.3V，扩展接口SWD的引脚2连接地线，扩展接口SWD的引脚3连接芯片U1的引脚36，扩展接口SWD的引脚4连接芯片U1的引脚37。3.根据权利要求2所述基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，其特征在于，所述生物脑电芯片模块(2)包括芯片U4，型号为TGAM1，电阻R10和R11，排线P1；芯片U4的引脚1连接电源3.3V，芯片U4的引脚2分别连接地线和芯片U4的引脚3，芯片U4的引脚4连接电源3.3V，芯片U4的引脚5通过R10连接芯片U1的引脚30，芯片U4的引脚6通过R11连接芯片U1的引脚31，芯片U4的引脚7连接排线P1引脚3，排线P1的引脚1连接电源3.7V，排线P1的引脚2连接地线。4.根据权利要求3所述基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，其特征在于，所述脑电采集干电极触点(5)和脑电采集参考电极触点(6)输出端通过蓝牙模块连接生物脑电芯片模块(2)的输入端，所述蓝牙模块包括芯片U2，型号为HC-052，电阻R48、R49和R50；芯片U2的引脚12连接电源3.3V，芯片U2的引脚13和21连接地线，芯片U2的引脚32通过R48连接芯片U1的引脚20，芯片U2的引脚34分别连接R49的一端和R50的一端，R50的另一端连接地线。5.根据权利要求4所述基于生物脑电芯片的司机疲劳驾驶监测装置，其特征在于，所述电源模块(7)包括充电开关电路和供电电路，所述充电开关电路包括芯片U3，型号为TP4056，芯片U6，型号为SN74LVC2G74，芯片U7，型号为74LVC1G17，电阻R7、R12、R51和R60，电容C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12、C12和C12，USB接口，开关S1；芯片U3的引脚2连接R12的一端，R12的另一端连接芯片U3的引脚3、地线和C12的一端，C12的另一端连接芯片U3的引脚4、5V电源和芯片U3的引脚8，芯片U3的引脚5分别连接开关S1的1端点、电源3.7V、芯片U6的引脚6、7和8，开关S1的2端点分别连接R51的一端和R7的一端，R51的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张屹然，代文卓，纪琳德，
申请(专利权)人：张屹然，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23