基于脑—机接口的驾驶员疲劳度检测预警系统研究

发布时间：2017-08-26 20:23

  本文关键词：基于脑—机接口的驾驶员疲劳度检测预警系统研究

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【摘要】：随着社会的发展和时代的进步，智能控制越来越受到研究学者的关注，其中对脑-机接口系统（BCI）设计领域的研究势如破竹，大量的人才和资金开始向这个领域集中，这说明BCI系统的研究将在本世纪获得突飞猛进发展并且显现出其巨大的社会与商业价值。通过现有的研究和理论，我们知道BCI系统是人的大脑与外界设备控制交流的通道，它的成功开发不仅可以帮助那些行动不便的人达到对外控制的目的，而且也可以帮助正常人提高生活工作效率，享受科技给我们带来的便利与乐趣。 本文我们要研究设计可以应用于日常生活中的BCI系统，主要内容分为以下几个部分： （1）阐述了BCI系统的概念，详细介绍了BCI系统的工作原理、社会价值和BCI系统主要的研究方向、国内外研究进展等。 （2）详细研究了大脑的工作原理和脑电信号的产生与传递过程。介绍了我们实验所应用的脑电信号采集系统—ThinkGear脑电仪，，它的优势是抗干扰能力强、携带简单、可以输出α波、β波、δ波、θ波、γ波、注意力集中度和冥想程度等脑电信号特征值，这为我们的后续研究带来了极大的方便。 （3）研究了TGMA脑电芯片的数据流格式和解析脑电数据的流程，为后续的实验和软件开发打下了良好的理论基础。 （4）设计了一套驾驶员疲劳度检测预警系统，它可以实时检测受试者脑电信号进而判断其所处状态，当测得受试者处于疲劳状态时，立即驱动报警设备工作。这套系统的开发对减少高速公路重大交通事故的发生有重要的现实意义。 （5）设计了一套BCI对外控制系统，受试者可以通过软件系统改变自己的状态，来控制外部设备的四种状态，为今后BCI系统对外控制打下了前期的研究基础。
【关键词】：脑电信号 BCI系统 注意力集中度 β波
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.6;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 脑-机接口系统的定义及其研究意义10-12
• 1.1.1 脑-机接口系统的定义10-11
• 1.1.2 脑-机接口系统的研究意义11-12
• 1.2 脑-机接口系统国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 本论文的主要研究内容及结构安排14-17
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 结构安排15-17
• 第二章 BCI 系统设计理论基础17-25
• 2.1 脑电信号的生理学基础17-19
• 2.1.1 大脑的结构17-18
• 2.1.2 大脑的功能区域18-19
• 2.2 脑电信号的产生及特点19-21
• 2.2.1 脑电信号的产生原理19-20
• 2.2.2 脑电信号的特点20-21
• 2.3 TGAM 脑电模块和 THINKGEAR 脑电信号采集仪21-22
• 2.3.1 TGAM 脑电模块和 ThinkGear 脑电仪简介21
• 2.3.2 TGAM 模块的特点及优势21-22
• 2.3.3 TGMA 模块输出的脑电数据22
• 2.4 脑电信号的分类22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 脑电信号的采集与数据包解析25-34
• 3.1 脑电信号的采集25-27
• 3.1.1 脑电信号采集系统25-26
• 3.1.2 脑电信号的数据显示26-27
• 3.2 脑电信号数据流解析27-33
• 3.2.1 ThinkGear 数据包27-28
• 3.2.2 数据包结构28
• 3.2.3 数据包头文件28-29
• 3.2.4 数据负载29
• 3.2.5 数据负载结构29-31
• 3.2.6 数据包解析步骤31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 驾驶员疲劳度检测预警系统的设计34-58
• 4.1 BCI 系统控制设计34-38
• 4.1.1 BCI 系统控制的现实意义34
• 4.1.2 BCI 系统控制思路34-35
• 4.1.3 软件设计思路35
• 4.1.4 硬件设计思路35-36
• 4.1.5 软件设计36-38
• 4.2 驾驶员疲劳度检测预警系统的现实意义38-39
• 4.3 驾驶员疲劳度检测预警系统设计总思路39-41
• 4.3.1 系统总设计思路39-40
• 4.3.2 软件设计思路40-41
• 4.3.3 硬件设计思路41
• 4.4 驾驶员疲劳度检测预警系统的软件设计41-45
• 4.5 驾驶员疲劳度检测预警系统的硬件设计45-52
• 4.5.1 STC89C52 单片机综述45-47
• 4.5.2 蓝牙模块概述47-49
• 4.5.3 蜂鸣器报警设计49-51
• 4.5.4 点亮灯泡报警设计51-52
• 4.6 系统测试与分析52-56
• 4.7 本章小结56-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 全文总结58
• 5.2 工作展望58-60
• 参考文献60-64
• 作者简介64-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：742804