[發(fā)明專利]基于數(shù)字化頭盔的疲勞監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510460210.3
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN105167785A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張貫京;陳興明;葛新科;張少鵬;方靜芳;克里斯基捏·普拉紐克;艾琳娜·古列莎;波達別特·伊萬;王海榮;何明生;李慧玲;高偉明;徐之艷;周亮;梁昊原
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市前海安測信息技術(shù)有限公司;深圳市易特科信息技術(shù)有限公司;深圳市貝沃德克生物技術(shù)研究院有限公司;深圳市前海頤老科技有限公司
• 主分類號: A61B5/16
• 分類號: A61B5/16;A61B3/14;A61B3/113;A61B5/0476;G08B21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人體生理心理偵測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)字化頭盔的疲勞監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

人體疲勞是一種生理心理現(xiàn)象，由機體腦力和體力活動過度、精神刺激過多或某種單調(diào)活動所致。人體疲勞可以簡單分為體力疲勞和腦力疲勞兩類。特別是，軍事作業(yè)疲勞是指部隊官兵在平時或戰(zhàn)士特殊環(huán)境條件下由軍事勞動、訓(xùn)練及戰(zhàn)斗所引起的疲勞。在軍事勞動和訓(xùn)練中，由于勞動強度大、時間長，肌肉持久重復(fù)收縮，能量消耗大，從而產(chǎn)生體力疲勞；由于注意力高度集中，精神緊張，易產(chǎn)生腦力疲勞，從而使訓(xùn)練能力減退，訓(xùn)練成績下降。同時，隨著機械化及信息化的飛速發(fā)展，軍隊作戰(zhàn)方式也發(fā)生了具大變化。在多變的戰(zhàn)場或執(zhí)行任務(wù)環(huán)境中，關(guān)鍵戰(zhàn)位指揮員的疲勞狀態(tài)的變化會影響一次行動、一個戰(zhàn)斗甚至是一場戰(zhàn)爭。因此，在戰(zhàn)爭或執(zhí)行任務(wù)過程中對廣大官兵進行疲勞監(jiān)測具有較重要的意義。

目前，單兵數(shù)字化頭盔系統(tǒng)被譽為廣大官兵的第二大腦，功能越來越強大，在戰(zhàn)爭中發(fā)揮著越來越重要的作用。單兵數(shù)字化頭盔系統(tǒng)主要分為頭部防護系統(tǒng)(包括沖擊防護、核生化防護、激光防護等)、人機交互系統(tǒng)(包括通話模塊、視頻模塊等)、探測傳感系統(tǒng)(包括紅外熱成像、激光探測等)等部分組成。然而，現(xiàn)有的單兵數(shù)字化頭盔系統(tǒng)不能實時監(jiān)測戰(zhàn)時或執(zhí)行任務(wù)時士兵的疲勞狀況，因而戰(zhàn)備指揮中心可能無法即時掌握士兵的而導(dǎo)致戰(zhàn)場決策失誤，從而影響到軍隊?wèi)?zhàn)備時或執(zhí)行任務(wù)時士兵的戰(zhàn)斗力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于數(shù)字化頭盔的疲勞監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)和方法，旨在解決現(xiàn)有的單兵數(shù)字化頭盔系統(tǒng)不能實時監(jiān)測并預(yù)警軍隊?wèi)?zhàn)備時或執(zhí)行任務(wù)時士兵疲勞狀況的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字化頭盔的疲勞監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：心理疲勞監(jiān)測模塊，用于通過集成在數(shù)字化頭盔上的腦電采集器采集使用者的腦電波信號，并根據(jù)所述腦電波信號的節(jié)律性變化分析使用者的心理疲勞系數(shù)；生理疲勞監(jiān)測模塊，用于通過集成在數(shù)字化頭盔上的攝像頭攝取使用者的眼部圖像，并從所述眼部圖像中分析使用者的生理疲勞系數(shù)；疲勞度計算模塊，用于根據(jù)使用者的心理疲勞系數(shù)和生理疲勞系數(shù)計算使用者的疲勞度，并判斷所述疲勞度是否超過使用者正常情況下的預(yù)設(shè)值；報警模塊，用于當(dāng)所述疲勞度超過使用者正常情況下的預(yù)設(shè)值時，產(chǎn)生一條包含使用者疲勞度的報警信息，并將所述報警信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測中心平臺對使用者的疲勞情況進行預(yù)警。

優(yōu)先地，當(dāng)所述疲勞度超過使用者正常情況下的預(yù)設(shè)值時，所述的報警模塊還用于控制集成在數(shù)字化頭盔上的報警器產(chǎn)生警報聲。

進一步地，所述的心理疲勞監(jiān)測模塊根據(jù)腦電波信號的節(jié)律性變化分析使用者的心理疲勞系數(shù)包括：將所述腦電采集器采集的腦電波信號進行預(yù)處理剔出干擾信號；利用小波包分解法提取腦電波的特征波段alpha波、delta波、theta波、beta波；利用頻帶能量比例值法分析所述特征波段alpha波、delta波、theta波、beta波的節(jié)律性變化得到所述使用者的心理疲勞系數(shù)。

進一步地，所述的生理疲勞監(jiān)測模塊從眼部圖像中分析使用者的生理疲勞系數(shù)包括：從所述攝像頭攝取的眼部圖像中識別出所述使用者的眼部運動；采用Perclos測量原理分析所述使用者的眼部運動得到使用者的生理疲勞系數(shù)。

進一步地，所述的疲勞度計算模塊根據(jù)使用者的心理疲勞系數(shù)和生理疲勞系數(shù)計算使用者的疲勞度包括：預(yù)先定義使用者的心理疲勞系數(shù)和生理疲勞系數(shù)的加權(quán)比例；根據(jù)預(yù)定義的加權(quán)比例將使用者的心理疲勞系數(shù)和生理疲勞系數(shù)進行加權(quán)運算得到使用者的疲勞度。

為實現(xiàn)本發(fā)明上述目的，本發(fā)明還提供了一種基于數(shù)字化頭盔的疲勞監(jiān)測及預(yù)警方法，該方法包括步驟：通過集成在數(shù)字化頭盔上的腦電采集器采集使用者的腦電波信號，并根據(jù)所述腦電波信號的節(jié)律性變化分析使用者的心理疲勞系數(shù)；通過集成在數(shù)字化頭盔上的攝像頭攝取使用者的眼部圖像，并從眼部圖像中分析使用者的生理疲勞系數(shù)；根據(jù)使用者的心理疲勞系數(shù)和生理疲勞系數(shù)計算使用者的疲勞度；判斷所述疲勞度是否超過使用者正常情況下的預(yù)設(shè)值；當(dāng)所述疲勞度超過使用者正常情況下的預(yù)設(shè)值時，產(chǎn)生一條包含使用者疲勞度的報警信息，并將所述報警信息通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測中心平臺對使用者的疲勞情況進行預(yù)警。

優(yōu)先地，所述的基于數(shù)字化頭盔的疲勞監(jiān)測及預(yù)警方法還包括步驟：當(dāng)所述疲勞度超過使用者正常情況下的預(yù)設(shè)值時，控制集成在數(shù)字化頭盔上的報警器產(chǎn)生警報聲。