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基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法

基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:不限
  • 发布日期:2020-03-30
  • 技术成熟度:详情咨询
交易价格: ¥面议
  • 法律状态核实
  • 签署交易协议
  • 代办官方过户
  • 交易成功

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  • 技术(专利)类型 发明专利
  • 申请号/专利号 CN201010286754.X 
  • 技术(专利)名称 基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法 
  • 项目单位 天津职业技术师范大学
  • 发明人 祁宇明 
  • 行业类别 人类生活必需品
  • 技术成熟度 详情咨询
  • 交易价格 ¥面议
  • 联系人 刘宇者
  • 发布时间 2020-03-30  
  • 01

    项目简介

    本发明公开了一种基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法,包括疲劳标定方法和检测方法。标定方法包括:通过传感器采集并提取N次单位时间的脉搏峰值与频率、心率以及呼吸频率构成疲劳特征标定矩阵,通过主成分分析方法建立各疲劳特征的权重向量,将权值加成至标定矩阵,由此构建疲劳标定向量。疲劳检测方法包括:将标定权重加成至单位时间内疲劳特征向量,计算特征向量与标定向量的马氏距离,通过其距离离散程度判别汽车驾驶员疲劳程度,并进行预警。本发明基于中医理论,结合现代信号处理方法寻找出汽车驾驶员的疲劳特征,具有显著的社会与经济效益,对减少由于疲劳驾驶引发的交通事故有重要意义。
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  • 02

    说明书

    1.一种基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法,其特征在于:采用脉搏、心率
    和呼吸传感器采集汽车驾驶员的脉搏、心率和呼吸信号;将脉搏频率、峰值、心率
    以及呼吸频率信号构成疲劳特征向量,利用主成分分析方法(PCA)确定各特征权
    重,通过马氏距离方法判断其疲劳程度;该疲劳监测方法包括疲劳标定方法与疲劳
    检测方法;疲劳标定方法在驾驶员初次驾驶某型号车辆时完成,疲劳检测方法在标
    定过后,由同一驾驶员在驾驶同一型号车辆的任意时刻完成;
    其中所述的疲劳标定方法包括以下步骤:
    步骤1、在汽车驾驶员初次驾驶某型号车辆时,采集驾驶员的脉搏、心率和呼吸
    信号,通过信号采样,获取驾驶员初次驾驶时各采集信号的离散时间序列;
    步骤2、通过傅里叶变换,获取步骤1中的脉搏信号频率成分;
    步骤3、以N次单位时间内的脉搏信号的频率与峰值、心率以及呼吸频率构成
    标定样本集,以标定样本集的均值构成标定矩阵;
    步骤4、对标定样本集,采用主成分分析(PCA)的方法,得到标定权重以及主
    成分变换矩阵,以形成疲劳标定向量;
    其中所述的疲劳检测方法包括以下步骤:
    步骤1、在标定后,采集每单位时间内的驾驶员脉搏、心率和呼吸信号,通过信
    号采样,获取各采集信号的离散时间序列;
    步骤2、通过傅里叶变换,获取步骤1中的脉搏信号频率成分;
    步骤3、以每单位时间内的脉搏信号的频率与峰值、心率以及呼吸频率均值构成
    疲劳特征向量;
    步骤4、将标定方法所述步骤4中得到的标定权重加成至疲劳特征向量;
    步骤5、对加权后的疲劳特征向量与疲劳标定向量计算其马氏距离;
    步骤6、通过其距离离散程度判别汽车驾驶员疲劳程度,并进行预警。
    2.根据权利要求1所述的基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法,其特征是:
    疲劳标定方法与疲劳检测方法所述的步骤1还包括:
    步骤1.1、采用安装于安全带上的心率与呼吸传感器采集驾驶员呼吸信号;
    步骤1.2、采用定位于手部的脉搏传感器采集驾驶员脉搏信号。
    3.根据权利要求1所述的基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法,其特征是:
    疲劳标定方法所述的步骤3还包括:提取N次单位时间的脉搏峰值与频率、心率以
    及呼吸频率构成疲劳特征标定矩阵;N为4次;单位时间为60秒;标定矩阵为4×4
    的方阵。
    4.根据权利要求1所述的基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法,其特征是:
    疲劳标定方法所述的步骤4还包括:
    步骤4.1、对标定矩阵中的样本数据进行中心化;
    步骤4.2、计算中心化样本向量协方差矩阵的特征值及特征向量;
    步骤4.3、选择贡献率最大的特征值对应特征向量作为特征变换矩阵,即疲劳特
    征权值向量;
    步骤4.4、将标定样本集各参数进行类内平均,得到标定向量,将特征变换矩阵
    左乘标定向量得到疲劳标定向量。
    5.根据权利要求1所述的基于人体生理信号的汽车驾驶员疲劳监测方法,其特征是:
    疲劳检测方法所述的步骤6还包括:
    步骤6.1、将所得到的距离样本进行聚类分析;
    步骤6.2、如果检测过程中,距离超过标定样本之间的最大距离,马上预警。
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