穿戴式多模态驾驶员生理状态监测系统的制作方法

本发明涉及车辆行驶安全领域，具体指一种穿戴式多模态驾驶员生理状态监测系统。

背景技术：

公交车驾驶员在驾驶时的身体以及精神状况关系到旅客以及其他车辆驾驶员的生命安全。随着近10年来我国汽车数量的急剧增长，交通事故也随之增加。而驾驶员在驾驶时身体疲劳或精神状态不佳是导致交通事故的主要原因。因此实时准确地对驾驶员的生理状态进行监控对避免交通事故、保护驾驶员及乘客的生命财产安全有着重要意义。

但由于驾驶员的特殊工作环境，传统的生理检测仪器无法在狭小的驾驶室内对驾驶员生理状态进行检测。另外单一的监测指标也无法反映出驾驶者实际驾驶状态。

技术实现要素：

针对现有技术缺陷，本发明目的是提供一种穿戴式多模态驾驶员生理状态监测系统，利用穿戴式采集装置从驾驶员采集脑电、脉搏、血氧浓度、眼球运动以及瞳孔收缩等多模态生物信息，实现驾驶员驾驶状态实时准确地监测。技术方案如下：

一种穿戴式多模态驾驶员生理状态监测系统，包括：穿戴式多模态生物信号采集装置，人机交互终端；其特征在于，

所述的穿戴式多模态生物信号采集装置分别从佩戴者头、眼以及手腕采集多模态生物信号，用于对佩戴者生理状态的监测；

所述的人机交互终端，用于设置采集参数以及采集单元使能信号的选择，并存储显示生物信号。

所述的穿戴式多模态生物信号采集装置包括：eeg采集单元，眼动仪单元，ppg采集单元，信号整合模块，移动式微处理器；

eeg采集单元，用于根据人机交互终端设置的采集参数和采集使能控制信号采集脑电信号，并将采集的脑电信号传输到信号整合模块；

眼动仪单元，用于根据人机交互终端设置的采集参数和采集使能控制信号采集眼球运动图像，并将采集的图像传输到信号整合模块；

ppg采集单元，用于根据人机交互终端设置的采集参数和采集使能控制信号采集心率和血氧浓度信号，并将采集的信号传输到信号整合模块；

所述信号整合模块，用于根据人机交互终端发出的信号采集控制信号缓存eeg采集单元、眼动仪单元和ppg采集单元采集到的生物信息，并且将一个时间单位内的三种生物信息整合为统一的数据格式，同时将整合后的数据发送给移动式微处理器；

所述移动式微处理器，用于接收由人机交互终端发出的采集控制信号以及采集参数，并向信号整合模块发出采集使能以及信号整合参数指令，控制系统采集生物信号，同时接收由信号整合模块传出的整合后的生物信号，进行预处理后传输到人机交互终端。

本发明的有益效果是实现了特殊环境下对驾驶员多模态生理状态的监测，通过穿戴式多模态采集设备，实现驾驶员在驾驶时生理状态的多角度实时监测，监测人员在发现异常状态时可立刻实施相应措施，保证车辆的行驶安全。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的系统结构图；

图3为eeg采集单元结构图；

图4为眼动仪单元结构图；

图5为ppg采集单元结构图；

图中

1.穿戴式多模态生物信号采集装置2.人机交互终端3.eeg采集单元4.眼动仪单元5.ppg采集单元6.信号整合模块7.供电模块8.移动式微处理器9.电极阵列10.放大滤波电路11.a/d转换12.红外摄像头13.缓存14.图像处理模块15.红外发射器16.红外检测器17.信号处理模块18.a/d转换19.三轴陀螺仪

具体实施方式

结合附图对本发明的穿戴式多模态驾驶员生理状态监测系统。

本发明系统示意图与系统结构图分别如图1、图2所示，系统由穿戴式多模态生物信号采集装置1以及人机交互终端2两大部分组成。其中所述的穿戴式多模态生物信号采集装置1包括：eeg采集单元3，眼动仪单元4，ppg采集单元5，信号整合模块6，供电模块7，移动式微处理器8。移动式微处理器8向信号整合模块6发出采集使能以及信号整合参数指令，信号整合模块6控制eeg采集单元3、眼动仪单元4以及ppg采集单元5协同采集生物信号，同时缓存eeg采集单元9、眼动仪单元4和ppg采集单元5采集到的生物信息，并且将一个时间单位内的所有生物信息整合为统一的数据格式，将整合后的数据发送给移动式微处理器8。所述人机交互终端2用于设置采集参数以及采集单元使能信号的选择，并存储显示生物信号。使用者可以通过人机交互终端2对多模态生物信号的采集参数以及信号的种类进行设置。同时，采集到的生物信号也会在人机交互终端2上实时显示。

本发明的eeg采集单元结构图如图3所示，共包括电极阵列9、放大滤波模块10以及a/d转换模块11。电极阵列9采集原始脑电信号；放大滤波模块对原始脑电信号进行放大、滤波以及陷波处理，消除信号中工频干扰并使信号满足a/d转换模块11的输入范围。

本发明的眼动仪单元结构图如图4所示，共包括红外摄像头12、图像缓存模块13以及图像处理模块14。红外摄像头12分别记录左右眼球的运动状态，并将图像数据传输到图像缓存模块13；图像处理模块14从图像缓存模块13中不断读取图像数据并提取注视点、眼跳次数以及瞳孔收缩等生理信息。

本发明的ppg采集单元如图5所示，共包括红外发射器15、红外检测器16、a/d转换模块17、信号处理模块18以及三轴陀螺仪19。红外发射器15发射的红外线照人体皮肤上，经皮肤反射后由红外检测器16接收，再由a\d转换模块17转换成ppg信号传输到信号处理模块18；三轴陀螺仪19用于测量手腕的运动状态，并传输到信号处理模块18；信号处理模块根据手腕运动状态对ppg信号进行数据分析，提取出心率、血氧浓度等生理指标。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种穿戴式多模态驾驶员生理状态监测系统，包括：穿戴式多模态生物信号采集装置，人机交互终端；其特征在于，所述的穿戴式多模态生物信号采集装置分别从佩戴者头、眼以及手腕采集多模态生物信号，用于对佩戴者生理状态的监测；所述的人机交互终端，用于设置采集参数以及采集单元使能信号的选择，并存储显示生物信号。所述的穿戴式多模态生物信号采集装置包括：EEG采集单元，眼动仪单元，PPG采集单元，信号整合模块，移动式微处理器。

技术研发人员：于海涛;武欣昱;王江;邓斌;魏熙乐;刘晨
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2018.11.14
技术公布日：2019.03.08