[發(fā)明專利]基于心電信號及地理信息的駕駛員應激判別系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410760046.3
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104354698A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 陳穎
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: B60W40/08
• 分類號: B60W40/08;B60W50/14
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 褚慶森

1.一種基于心電信號及地理信息的駕駛員應激判別系統(tǒng)，其特征在于：包括設置于方向盤（1）兩側的用于檢測駕駛員心電信號的光電式脈搏傳感器以及進行數(shù)據(jù)采集、運算和處理的電路部分，兩側的光電式脈搏傳感器的結構相同；光電式脈搏傳感器包括相鄰地設置于方向盤上的第一缺口（2）和第二缺口（3），第一缺口、第二缺口內(nèi)分別設置有光源（4）、用于接收手指對光源所發(fā)光線的反射光線的光敏元件（5）；所述電路部分由微控制器（7）以及與其相連接的時鐘電路（12）、存儲器（13）和報警電路（16）組成，微控制器的輸出端與光源相連接，以對光源的通斷電狀態(tài)進行控制；光敏元件的的輸出信號依次經(jīng)運算放大電路（9）、二階低通濾波器（10）和A/D轉換電路（11）的處理后，輸入至微控制器的輸入端；微控制器還連接有用于獲取車輛運行狀態(tài)信息的車輛傳感器（15）以及用于獲取車輛所處交通環(huán)境信息的GPRS或北斗導航系統(tǒng)；微控制器根據(jù)所采集的駕駛員心電信息、車輛運行狀態(tài)信息和交通環(huán)境信息來評價駕駛員當前的駕駛狀態(tài)是否安全，在不安全的情況下通過報警電路發(fā)出警告信息。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于心電信號及地理信息的駕駛員應激判別系統(tǒng)，其特征在于：所述光源（4）、光敏元件（5）分別為紅外發(fā)光二極管、光敏二極管；運算放大電路（9）由運算放大器U1、電阻R1和電容C1組成，光敏二極管與電阻R1串聯(lián)后接于電源兩端，光敏三極管的負極經(jīng)電容C1接于運算放大器U1的正相輸入端；U1的正相輸入端與反相輸入端之間串聯(lián)有電阻R2和R3，電阻R4與電容C2并聯(lián)后接于U1的輸出端與反相輸入端。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于心電信號及地理信息的駕駛員應激判別系統(tǒng)，其特征在于：所述二階低通濾波器（10）由雙運算放大器U2組成，運算放大電路（9）的輸出經(jīng)電阻R5和R6接于U2的第一個運放的反相輸入端，U2的第一個運放的輸出經(jīng)電阻R9和R10接于U2第二個運放的反相輸入端。

4.一種基于權利要求1所述的基于心電信號及地理信息的駕駛員應激判別系統(tǒng)的判別方法，其特征在于：通過以下步驟來實現(xiàn)：

a).判斷是否有測量信號輸入，首先對兩側的光電式脈搏傳感器進行主、次標定，微控制器通過對光敏元件輸入信號的測量，判斷是否有駕駛員的手指放置在光電式脈搏傳感器的上方，如果有，則利用其檢測駕駛員的心電信號；如果兩個具有信號輸入，則采集主光電式脈搏傳感器的信號；如果沒有，則繼續(xù)等待；

b).采集心電信號，微控制器通過對A/D轉換電路輸出信號的測量，采集一定時間段???????????????????????????????????????????????內(nèi)駕駛員的心電信號；

c).計算RR間期，微控制器通過對所采集的心電信號的分析，獲取駕駛員的心率特異性指標，計算出駕駛人員的心率變異性的時域指標RR間期，設其值為,執(zhí)行步驟d)；

d).計算高、低頻段的功率，根據(jù)步驟b)中所獲取的心電信號的波形，獲取駕駛員的心率特異性指標，計算出時間段內(nèi)駕駛員的心率變異性的頻域指標低頻段的功率和高頻段的功率；

e).判斷RR間期是否發(fā)生突變，設駕駛員的歷史RR間期值為，判斷＜1.2是否成立，如果成立，則表明駕駛員的RR間期沒有發(fā)生陡然波動，將作為歷史RR間期進行存儲，跳轉執(zhí)行步驟b)；如果不成立，則表明RR間期發(fā)生了陡然波動，駕駛員的此刻出現(xiàn)了不易駕駛的應激狀態(tài)，應進行進一步判斷，執(zhí)行步驟f)；

f).判斷高、低頻段功率是否超閾值，設駕駛員的歷史低頻段的功率值、歷史低頻與高頻段的功率比值分別為、，判斷＞1.2和＞1.2是否成立，如果兩者或兩者之一成立，則表面當前駕駛員的狀態(tài)已不能安全駕駛，執(zhí)行步驟h)；如果兩者均不成立，則表明駕駛員的當前狀態(tài)還可進行安全駕駛，將和作為歷史值進行存儲，則執(zhí)行步驟g)；

g).獲取交通環(huán)境信息，微控制器通過GPS或北斗導航系統(tǒng)獲取車輛目前所處的地理位置信息，并判斷車輛是否即將進入交通路口、彎道、公交站牌或學校駐地，如果是，在駕駛員的RR間期超閾值和即將進入危險交通的共同作用下，當前狀態(tài)已不利于安全駕駛，則執(zhí)行步驟h)；如果不是，則跳轉執(zhí)行步驟b)；

h).語音報警，說明駕駛員當前應激狀態(tài)已經(jīng)不利于安全駕駛，微控制器通過報警電路發(fā)出“駕駛人員當前狀態(tài)不易繼續(xù)駕駛，請減速慢行或停車休息”語音提示，以便駕駛員采取相應措施，保證駕駛安全。