一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于脑电波监测技术领域，尤其是设及一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾 驶脑电监测方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济社会的发展，我国公路道路建设突飞猛进的增长，汽车和驾驶员的 数量也随之迅猛增加，给日常生活带来便利的同时，交通事故的频繁发生也给社会带来了 重大的损失。现如今，减少交通事故的发生及减小人员伤亡的各种技术手段都应用而生，当 前最多被采用的疲劳检测手段是驾驶员驾车行为分析，即通过记录和解析驾驶员转动方向 盘、踩刹车等行为特征，判别驾驶员是否疲劳；但是运种方式受驾驶员驾驶习惯的影响极 大，没有统一、科学且有效的判定理论进行支撑。另一类疲劳检测方法是通过图像分析手段 对驾驶员脸部与眼睛特征进行疲劳评估，此种方法通过图像采集及处理系统来分析当前驾 驶员是否疲劳，具有一定的实时性，但是依然没有普遍适用性，因为每个人的生物特征是不 一样的，有的人眼睛的外在表现并不能代表此刻的精神状态，所W也存在很大的误差；另 夕h目前此种方法采用的图像采集及处理系统主要包括基于ARM的疲劳驾驶检测系统、挂耳 朵式疲劳预警器、手表式疲劳驾驶检测系统、方向盘触摸式疲劳驾驶检测系统等，其中基于 ARM的疲劳驾驶检测系统存在的问题是系统构成过于繁杂，功能单一，且可靠性差;挂耳朵 式疲劳预警器的功能非常简单，低头就报警，然而考虑到打磕睡不一定就低头，且磕睡导致 的低头特征出现的比较晚，因而实时性不太好;手表式疲劳驾驶检测系统利用脉搏的跳动 来估测人是否疲劳，没有科学的理论支撑和权威的科学依据，且不能解决突然睡着的问题； 方向盘触摸式疲劳驾驶检测系统利用在方向盘上安装一些传感器来感知驾驶员是否握住 方向盘，而驾驶员是否握住方向盘与疲劳状态本质上没有直接关系，并且安装传感器后使 方向盘操作不方便。
[0003] 另外，目前所采用的疲劳驾驶检测手段大多都是驾驶前或驾驶后测量，是超前或 滞后的，而非实时的，况且在驾驶室有限的空间内安置复杂的检测仪器也是十分困难的；而 且，驾驶员脱离驾驶室或未进入驾驶室的精神状态是不同的。因此，开发一套车载的、实时 的驾驶员疲劳检测系统及对应的疲劳驾驶监测方法已成为国内外专家学者共同追求的目 标。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于台阶 式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果 好，能简便、快速、实时对驾驶员的疲劳驾驶状态进行准确监测，实用价值高。
[000引为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于台阶式疲劳判定的疲 劳驾驶脑电监测方法，其特征在于该方法包括W下步骤：
[0006]步骤一、设备连接及参数初始化:将脑电信号获取装置与脑电信号监测终端连接， 并通过脑电信号监测终端的主控忍片将疲劳台阶参数S_c的数值设定为0;
[0007] 所述脑电信号获取装置为Mindwave Mobile脑立方耳机或TGAM模块;所述脑电信 号监测装置包括主控忍片W及分别与主控忍片连接的时钟电路和报警提示单元；
[0008] 步骤二、脑电波信号采集:采用脑电信号获取装置且按照预先设定的采样频率对 驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理，并将预处理后的脑电波信号同步传送至脑电信号 监测终端；
[0009] 步骤Ξ、脑电波信号分析处理:所述脑电信号监测终端按照采样时间先后顺序对 脑电信号获取装置每秒内采集并预处理后的脑电波信号分别进行分析处理，并根据分析处 理结果对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断；并且，所述脑电信号监测终端对脑 电信号获取装置每秒内采集并预处理后的脑电波信号的分析处理方法均相同;所述脑电信 号监测终端对脑电信号获取装置任一秒内采集并预处理后的脑电波信号进行分析处理时， 所述主控忍片调用台阶式疲劳判定模块进行分析处理，过程如下：
[0010] 步骤301、脑电波信号同步存储:对此时接收到的脑电信号获取装置一秒内采集并 预处理后的脑电波信号进行同步存储；
[0011] 步骤302、冥想度与专注度提取:从此时所处理脑电波信号中提取出冥想度Μ与专 注度Α;
[0012] 步骤303、冥想度修正值及时间纠正参数确定:根据时钟电路提供的当前时刻Τ，对 此时的冥想度修正值A Μ和时间纠正参数Δ Τ分别进行确定；
[0013] 其中，对冥想度修正值ΔΜ进行确定时，当当前时刻刊免于6点且不晚于12点时，Δ Μ =30~15;当当前时刻刊免于12点且不晚于15点时，ΔΜ= 15~0;当当前时刻刊免于15点且不 晚于19点时，Δ 1 = 0~15;当当前时刻刊免于0点且不晚于6点或当前时刻Τ晚于19点且不晚 于0点时，Δ 1=0;
[0014] 对时间纠正参数Δ Τ进行确定时，当当前时刻Τ晚于6点且不晚于12点时，Δ Τ = 2~ 1.5;当当前时刻刊免于12点且不晚于15点时，ΔΤ=1.5~1.0;当当前时刻刊免于15点且不晚 于19点时，Δ T=1.0~1.5;当当前时刻Τ晚于0点且不晚于6点或当前时刻Τ晚于19点且不晚 于0点时，AT = 1.0;
[0015] 步骤304、疲劳台阶参数增减处理:根据步骤302中提取出的冥想度Μ与专注度A，并 结合步骤303中所确定的冥想度修正值ΔΜ和时间纠正参数ΔΤ，对此时疲劳台阶参数s_c的 数值进行增减处理，并获得增减处理后的疲劳台阶参数3_。当
时，将疲劳台 阶参数s_c的数值加1;否则，对疲劳台阶参数s_c的数值进行判断：当疲劳台阶参数s_c的数 值为0时，疲劳台阶参数s_c的数值保持不变；当疲劳台阶参数s_c的数值含1时，将疲劳台阶 参数s_c的数值减1;
[0016] 步骤305、疲劳驾驶判断:根据步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数s_c的数值， 对此时驾驶员是否处于疲劳驾驶状态进行判断：当步骤304中增减处理后的疲劳台阶参数 s_c的数值>N时，说明此时驾驶员处于疲劳驾驶状态，所述主控忍片控制报警提示单元进 行报警提示;否则，说明此时驾驶员处于正常驾驶状态；
[00Π ]其中，N为预先设定的疲劳驾驶判断阔值，N为正整数且N=2~8;
[0018]步骤306、返回步骤301，对脑电信号获取装置下一秒内采集并预处理后的脑电波 信号进行分析处理。
[0019] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是:步骤305中所 述的N=3。
[0020] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是:步骤303中采 用时间区间法对冥想度修正值am进行确定时，当当前时刻T晚于6点且不晚于15点时，时间 越晚，冥想度修正值am越小；当当前时刻刊免于15点且不晚于19点时，时间越晚，冥想度修 正值A Μ越大；
[0021] 步骤303中采用时间区间法对时间纠正参数AT进行确定时，当当前时亥I"晚于6点 且不晚于15点时，时间越晚，时间纠正参数Δ T越小；当当前时刻T晚于15点且不晚于19点 时，时间越晚，时间纠正参数A T越大。
[0022] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是：步骤一中将 脑电信号获取装置与脑电信号监测终端连接时，还需W无线通信方式将脑电信号监测终端 的主控忍片与上位机连接；
[0023] 步骤305中所述主控忍片控制报警提示单元进行报警提示时，所述主控忍片同步 向上位机发送该驾驶员的疲劳驾驶报警信息。
[0024] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是：步骤一中所 述脑电信号监测终端还包括与主控忍片连接的参数输入单元；
[0025] 步骤一中W无线通信方式将脑电信号监测终端的主控忍片与上位机连接后，还需 通过参数输入单元输入驾驶员基本信息，所述主控忍片对所输入的驾驶员基本信息进行存 储并将所述驾驶员基本信息同步传送至上位机；
[0026] 所述驾驶员基本信息包括驾驶员的姓名和联系方式。
[0027] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是:所述脑电信 号监测终端为智能手机。
[0028] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是：步骤Ξ中进 行脑电波信号分析处理过程中，所述脑电信号监测终端的主控忍片还需调用导航模块同步 获取驾驶员所驾驶车辆的车辆基本信息，所述车辆基本信息包括车辆地理位置和车速；
[0029] 步骤302中进行冥想度与专注度提取之前，还需从此时所处理脑电波信号中提取 出poorsingle，并根据poors ingle的数值对此时脑电信号获取装置的佩戴姿势是否正确进 行判断：当poorsingle的数值大于200时，说明脑电信号获取装置的佩戴姿势不正确;否则， 说明脑电信号获取装置的佩戴姿势正确。
[0030] 上述一种基于台阶式疲劳判定的疲劳驾驶脑电监测方法，其特征是：步骤一中所 述脑电信号获取装置与脑电信号监测装置之间W无线通信方式进行通信；
[0031] 所述TGAM模块包括对驾驶员的脑电波信号进行提取的脑电信号提取装置和对脑 电信号提取装置所提取信号进行采样及预处理的脑电信号预处理装置，所述脑电信号预处 理装置与脑电信号提取装置相接，所述脑电信号提取装置包括对驾驶员额叶区的电位进行 实