基于可穿戴设备的驾驶疲劳分级与检测研究

发布时间：2021-10-23 22:49

　　本研究设计了模拟驾驶实验,采集肌电、皮电、心电生理信号,以及眼动数据等,通过反应时间和眼动指标客观判断驾驶疲劳等级,然后提取肌电、皮电、心电信号非线性特征指标,通过支持向量机实现不同程度驾驶疲劳的识别。首先,利用Silab软件设计了特殊交通场景,以跟车行驶中前车突然停车为刺激信号,采集反应时间作为疲劳判断主要依据;召集被试进行模拟驾驶实验,获取肌电、皮电、心电信号,以及眼动和场景视频;计算反应时间,发现其基本为两个水平,在疲劳时突变至1s以上,并非逐渐增加,说明疲劳积累到一定程度才会影响驾驶行为;分析眨眼时间,发现其呈多处纵向分布,认为疲劳为间歇性循环发生。其次,结合反应时间和平均一次闭眼时间,将反应时间作为一级判断指标,平均一次闭眼时间次之,提出了驾驶疲劳分级方法,将驾驶疲劳细分为清醒、轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳四个等级。从安全驾驶角度考虑,将中度疲劳确定为适宜预警的阶段,轻度疲劳为适宜预防的阶段。最后,提取生理信号特征指标:心电信号R波峰值C0复杂度（f_C0）,RR间期时间序列C0复杂度（RR_C0）,肌电样本熵值（EMG_S

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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模拟驾驶实验平台（2）数据整合软件D-lab

17图2-1模拟驾驶实验平台（2）数据整合软件D-labD-lab行为心理研究系统主要用于数据采集与处理，以折线图等多种形式实时呈现，并保存数据，其运行界面如图2-2所示。D-lab可以同步记录实验中所有模块检测的数据，各模块通过程序中设置的对应端口和IP地址连接。本研究中的检测模块有：Silab、Dikablis眼动仪、生理监测仪Bio-Radio、摄像头。图2-2D-lab软件运行界面D-lab主要包括三大版块：Plan，Measure和Analyse。Plan版块主要用于规划整个实验中需要采集的各模块信息，将各实验设备Silab、Bio-Radio等通过

18Datastream添加到D-lab，根据需求选择各模块数据的呈现方式，便于实时观察。Measure版块主要记录实验的执行过程，创建被试名，开始记录以及停止记录。Analyse则主要进行各检测模块记录数据的分析。此外，D-lab还可以针对特定场景构建兴趣区域，并单独保存，极大减轻了数据处理负担。（3）实验仪器①Dikablis头戴式眼动仪。Dikablis头戴式眼动仪采集眼动数据时主要依靠头戴设备，采样数据为60组/s，眼部视频为60帧/s，场景视频为20帧/s。该装置采用钛镍合金材质，坚固小巧，最重要的是轻便，能够兼容各种眼镜，极大降低了被试的不适感。Dikablis头戴设备有三个摄像头，左右两侧各一个用于追踪眼睛注视区域，中间一个记录场景，如图2-3所示。其中，眼部摄像头可任意方向调节，让具有不同面部特征的被试都能找到最佳的追踪位置和角度，场景摄像头的调节依显示屏高度而定。采集的所有眼动数据最终整合到D-lab中，便于同步记录。图2-3眼动仪头戴部分及摄像头②Bio-Radio无线生理监测仪。本研究所用Bio-Radio生理监测仪包含三个通道，可检测心电ECG、脑电EEG、肌电EMG、皮电GSR、血氧饱和度等，并无线传输至电脑端。佩戴方便，使用快捷，最重要的是无侵入性，通过表面电极贴片采集信号。采样频率250-1600Hz，采样分辨率12-16bit。生理监测仪由三部分组成：生理信号传感器，Bio-radioKit主机和BioCapture软件。其中，主机用于采集生理信号并蓝牙传输，BioCapture软件属于数据处理部分，接收并实时呈现生理信号波形，具体设备及分析软件如图2-4所示。本研究根据研究目的和实验需要，利用三个通道采集ECG、EMG和GSR信号。


本文编号：3454065