汽车驾驶负荷对驾驶员心脑功能连接的影响分析
[Abstract]:In recent years, the number of cars has increased year by year. Literature studies show that drivers are prone to sudden stroke and other cardiovascular and cerebrovascular diseases in the course of driving, among which high load driving is an important inducing factor. In order to meet the multifunctional requirements of the automobile, the man-machine interface of the vehicle is becoming more and more complex, which undoubtedly increases the driver's driving load. It has become an important subject in the field of automotive ergonomics to evaluate the human-computer interface design of the cab scientifically. Therefore, the purpose of this paper is to analyze the driving load from the angle of the driver's mental and brain function connection, and to provide a reliable theoretical basis for the optimization design of the man-machine interface. The state of cardio-cerebral connection can reflect the ability of brain to regulate cerebral blood flow in the face of changes in blood pressure. In response to high driving load, brain oxygen consumption is bound to increase. Adequate cerebral blood perfusion is required to ensure normal metabolic activity of brain cells. Therefore, it is feasible to evaluate the driving load by studying the dynamic adjustment ability of the driver's heart and brain function. Near-infrared spectroscopy (NIR) has been recognized as a very suitable technique for the analysis of cerebral blood flow regulation. On the one hand, it has not only good temporal resolution (close to milliseconds), but also good spatial resolution (5-10 mm), which can detect changes in oxygenated hemoglobin concentration in the microcirculation of brain tissue, combined with arterial blood pressure. It is possible to localize the assessment of the brain's cardiac and brain function connections. On the other hand, the oxygen metabolism signal based on the near infrared spectrum is not easily disturbed by the moving noise, and the corresponding detection equipment is portable and can be used to detect the driver in real time. Firstly, this paper simulates the driving load of the driver in the actual driving process by designing the alert operation task platform. Then the cerebral blood oxygen signals in the prefrontal and motor regions were collected by using near-infrared spectrometer, and the arterial blood pressure signals of the drivers were collected by using the blood pressure meter. Finally, based on the coherence method of Morlet, wave, the coupling relationship between the two signals in the characteristic low frequency band is analyzed to evaluate the influence of driving load on the functional connection of the driver's heart and brain. It is found that the wavelet coherence and phase coherence are significantly different from those in the rest state in some frequency bands under the alert operation task state. The results showed that driving load had a significant effect on cardiac and brain functional connections. Through the research in this paper, it can be concluded that the method based on wavelet change can display more physiological signal information from the time-frequency plane, so it is advantageous to extract the interested signal components. Wavelet coherence and phase coherence analysis describe the synchronization relationship between two stochastic processes in time-frequency domain. Applying them to the analysis of drivers' mental and brain functional connections can provide a new perspective for the evaluation of driving load.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U491.254
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,本文编号:2265926
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