一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置、腦電波分析儀和警示控制器；所述頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置包括多組電極傳感器，所述腦電波分析儀包括前置放大電路、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片，所述主控芯片與警示控制器相連；所述監(jiān)控方法如下：1）采集腦電波信號(hào)；2）對(duì)信號(hào)放大后進(jìn)行濾波處理；3）將各路腦電波信號(hào)合并為一路；4）將合并后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入主控芯片；5）主控芯片判斷駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)，向警示控制器發(fā)出警示信號(hào)。本發(fā)明專利技術(shù)能夠準(zhǔn)確地對(duì)疲勞駕駛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可靠性高，并且能夠同時(shí)對(duì)駕駛員和周圍車輛同時(shí)進(jìn)行警示，警示效果更好。

Fatigue driving monitoring system based on brain wave and monitoring method

The invention discloses a brain wave based on fatigue driving monitoring system and monitoring method of the monitoring system includes a head mounted EEG signal acquisition device, brain wave analyzer and warning controller; the headset EEG signal acquisition device comprises a plurality of electrode sensors, the brain wave analyzer includes a preamplifier circuit, band-pass filter circuit, A/D conversion circuit and the main control chip, the main control chip and the alarm controller is connected; the monitoring method is as follows: 1) acquisition of EEG signal; 2) of the amplified signal is filtered; 3) the various brain signals into one; 4) signal with after the A/D conversion into the main control chip; 5) the main control chip to judge whether the driver is driving fatigue state, issued a warning signal to the alarm controller. The invention can accurately monitor the fatigue driving, has high reliability, and simultaneously can warn the driver and the surrounding vehicle simultaneously, and the warning effect is better.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
本專利技術(shù)涉及疲勞駕駛檢測(cè)
，尤其涉及一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法。
技術(shù)介紹
隨著近幾年交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，城市汽車保有量增加，汽車交通事故的發(fā)生數(shù)目逐年升高。又因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車的舒適度及性能不斷改善，高速路行駛條件好、駕駛速度高等逐漸被優(yōu)化的環(huán)境因素，駕駛員更易無意識(shí)地進(jìn)入微睡眠的疲勞駕駛狀態(tài)。盡管微睡眠狀態(tài)一般只持續(xù)2~3s，然而對(duì)高速行駛的車輛來說，這段時(shí)間能夠沖出幾十米的距離，造成慘烈的交通事故。疲勞駕駛是一種嚴(yán)重的交通違法行為，駕駛?cè)似跁r(shí)，會(huì)感到困倦瞌睡，四肢無力，注意力不集中，判斷能力下降，甚至出現(xiàn)精神恍惚或瞬間記憶消失，出現(xiàn)動(dòng)作遲誤或過早，操作停頓或修正時(shí)間不當(dāng)?shù)炔话踩蛩?，極易發(fā)生道路交通事故。研究疲勞駕駛在當(dāng)代醫(yī)療儀器設(shè)備及電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展中成為了可能。在醫(yī)學(xué)生理研究方面,很多生理特征信號(hào),比如心跳、眨眼眼、腦電波及血壓等生理特征信號(hào)的改變能夠反映出駕駛員的疲勞狀態(tài)，所以對(duì)駕駛員的疲勞狀態(tài)檢測(cè)時(shí)，我們能夠采集分析此生理特征信號(hào)進(jìn)行判斷，定量監(jiān)控駕駛員的精神狀態(tài)，進(jìn)而有利于降低交通事故發(fā)生率。其中，腦電波(Electroencephalogram,EEG)是大腦在活動(dòng)時(shí)，大量神經(jīng)元同步發(fā)生的突觸后電位經(jīng)總和后形成的。它記錄大腦活動(dòng)時(shí)的電波變化，是腦神經(jīng)細(xì)胞的電生理活動(dòng)在大腦皮層或頭皮表面的總體反。腦電波來源于錐體細(xì)胞頂端樹突的突觸后電位。腦電波同步節(jié)律的形成還與皮層丘腦非特異性投射系統(tǒng)的活動(dòng)有關(guān)。腦電波是是一些自發(fā)的有節(jié)律的神經(jīng)電活動(dòng)，其頻率變動(dòng)范圍在每秒1－30次之間的，可劃分為四個(gè)波段，即δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz)。其中，δ波，頻率為每秒1－3次，當(dāng)人在嬰兒期或智力發(fā)育不成熟或成年人在極度疲勞和昏睡狀態(tài)下，可出現(xiàn)這種波段。但是，在腦電波檢測(cè)過程中，需要電極接觸式采集腦電波，監(jiān)測(cè)靈敏度低，其具有很強(qiáng)的噪聲干擾，因而造成腦電波監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度差，不適用于車載實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控的要求；并且，現(xiàn)有的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)大都只能對(duì)駕駛員進(jìn)行提示，而不能對(duì)周圍行駛的車輛進(jìn)行提示，無法有效起到預(yù)警的作用。因此，如何提供一種適用于駕駛過程中，并且能夠準(zhǔn)確檢測(cè)腦電波以進(jìn)行疲勞駕駛監(jiān)控的系統(tǒng)，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本專利技術(shù)的目的在于解決疲勞駕駛監(jiān)控準(zhǔn)確度低，監(jiān)控效果差，并且警示效果差的問題，提供一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法，能夠準(zhǔn)確地對(duì)疲勞駕駛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可靠性高，并且能夠同時(shí)對(duì)駕駛員和周圍車輛同時(shí)進(jìn)行警示，警示效果更好。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是這樣的：一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置、腦電波分析儀和警示控制器；所述頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置包括頭戴式支架，在頭戴式支架上設(shè)置有多組電極傳感器和數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ，其中，多組電極傳感器同時(shí)與該數(shù)據(jù)傳輸模塊相連；所述腦電波分析儀包括數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ、前置放大電路、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片，其中，數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ相連，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ經(jīng)前置放大電路后與帶通濾波電路相連，該帶通濾波電路經(jīng)多路復(fù)用模塊后與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，該A/D轉(zhuǎn)換電路通過三態(tài)總線IO與主控芯片相連；所述主控芯片通過信號(hào)線與警示控制器相連；所述警示控制器通過信號(hào)線與汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)急信號(hào)輸入接口相連，同時(shí)，警示控制器通過信號(hào)線與一震動(dòng)裝置相連。進(jìn)一步地，所述震動(dòng)裝置安裝于頭戴式支架或方向盤上。進(jìn)一步地，所述前置放大電路采用差分放大器，其放大倍數(shù)小于10倍。一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控方法，其特征在于：包括如下步驟：1）通過頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置采集駕駛員的腦電波信號(hào)；2）對(duì)采集到的腦電波信號(hào)放大后進(jìn)行濾波處理，以消除共模干擾；3）將各路放大后的腦電波信號(hào)通過多路復(fù)用模塊合并為一路信號(hào)；4）將合并后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入主控芯片，通過主控芯片對(duì)腦電波信號(hào)進(jìn)行比較判斷，其中，主控芯片中存儲(chǔ)有δ波、θ波、α波、β波對(duì)應(yīng)的頻率；5）當(dāng)主控芯片判斷駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)時(shí)，向警示控制器發(fā)出警示信號(hào)，警示控制器控制震動(dòng)裝置發(fā)出震動(dòng)以警示駕駛員，同時(shí)，警示控制器向汽車的控制系統(tǒng)發(fā)出應(yīng)急信號(hào)，使汽車閃燈以警示周圍車輛。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、能夠準(zhǔn)確地捕捉腦電波信號(hào)，并且有效去避免差的干擾，從而使主控芯片的數(shù)據(jù)處理效率更高，對(duì)疲勞駕駛監(jiān)控準(zhǔn)確度，監(jiān)控效果差。2、對(duì)于司機(jī)而言，通過震動(dòng)裝置進(jìn)行震動(dòng)警示，從而能夠快速有效地對(duì)駕駛員進(jìn)行警示。3、對(duì)于周圍車輛而言，一旦檢測(cè)到疲勞駕駛情況，主控芯片通過警示控制器向汽車控制系統(tǒng)（燈光系統(tǒng)）發(fā)出的應(yīng)急信號(hào)，使汽車警示燈（雙閃燈）打開，以提醒周圍的車輛及時(shí)避讓等。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的電路原理框圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。實(shí)施例：參見圖1，一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)，包括頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置、腦電波分析儀和警示控制器。所述頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置包括頭戴式支架，在頭戴式支架上設(shè)置有多組電極傳感器和數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ，其中，多組電極傳感器同時(shí)與該數(shù)據(jù)傳輸模塊相連。所述腦電波分析儀包括數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ、前置放大電路、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片，其中，數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ相連，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ經(jīng)前置放大電路后與帶通濾波電路相連，該帶通濾波電路經(jīng)多路復(fù)用模塊后與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，該A/D轉(zhuǎn)換電路通過三態(tài)總線IO與主控芯片相連。具體實(shí)施時(shí)，由于電極與皮膚接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生幾十毫伏的極化點(diǎn)位，所以前置放大電路的放大倍數(shù)不能太大，因此，所述前置放大電路采用差分放大器，其放大倍數(shù)小于10倍，從而有效降低共模干擾。所述主控芯片通過信號(hào)線與警示控制器相連；所述警示控制器通過信號(hào)線與汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)急信號(hào)輸入接口相連，同時(shí)，警示控制器通過信號(hào)線與一震動(dòng)裝置相連。所述震動(dòng)裝置安裝于頭戴式支架或方向盤上；從而能夠更好、更有效地對(duì)駕駛員進(jìn)行警示。一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控方法，包括如下步驟：1）通過頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置采集駕駛員的腦電波信號(hào)；2）對(duì)采集到的腦電波信號(hào)放大后進(jìn)行濾波處理，以消除共模干擾；3）將各路放大后的腦電波信號(hào)通過多路復(fù)用模塊合并為一路信號(hào)；4）將合并后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入主控芯片，通過主控芯片對(duì)腦電波信號(hào)進(jìn)行比較判斷，其中，主控芯片中存儲(chǔ)有δ波、θ波、α波、β波對(duì)應(yīng)的頻率；5）當(dāng)主控芯片判斷駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)時(shí)，向警示控制器發(fā)出警示信號(hào)，警示控制器控制震動(dòng)裝置發(fā)出震動(dòng)以警示駕駛員，同時(shí)，警示控制器向汽車的控制系統(tǒng)發(fā)出應(yīng)急信號(hào)，使汽車閃燈以警示周圍車輛。最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本專利技術(shù)的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置、腦電波分析儀和警示控制器；所述頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置包括頭戴式支架，在頭戴式支架上設(shè)置有多組電極傳感器和數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ，其中，多組電極傳感器同時(shí)與該數(shù)據(jù)傳輸模塊相連；所述腦電波分析儀包括數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ、前置放大電路、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片，其中，數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ相連，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ經(jīng)前置放大電路后與帶通濾波電路相連，該帶通濾波電路經(jīng)多路復(fù)用模塊后與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，該A/D轉(zhuǎn)換電路通過三態(tài)總線IO與主控芯片相連；所述主控芯片通過信號(hào)線與警示控制器相連；所述警示控制器通過信號(hào)線與汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)急信號(hào)輸入接口相連，同時(shí)，警示控制器通過信號(hào)線與一震動(dòng)裝置相連。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于：包括頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置、腦電波分析儀和警示控制器；所述頭戴式腦電波信號(hào)采集裝置包括頭戴式支架，在頭戴式支架上設(shè)置有多組電極傳感器和數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ，其中，多組電極傳感器同時(shí)與該數(shù)據(jù)傳輸模塊相連；所述腦電波分析儀包括數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ、前置放大電路、帶通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及主控芯片，其中，數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅰ通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ相連，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊Ⅱ經(jīng)前置放大電路后與帶通濾波電路相連，該帶通濾波電路經(jīng)多路復(fù)用模塊后與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，該A/D轉(zhuǎn)換電路通過三態(tài)總線IO與主控芯片相連；所述主控芯片通過信號(hào)線與警示控制器相連；所述警示控制器通過信號(hào)線與汽車控制系統(tǒng)的應(yīng)急信號(hào)輸入接口相連，同時(shí)，警示控制器通過信號(hào)線與一震動(dòng)裝置相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于腦電波的疲勞駕駛監(jiān)控系...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉岳，董方旭，趙浩洋，王婧琳，盧悅，吳然華，王成剛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶,50