[發明專利]一種駕駛員疲勞檢測裝置及工作方法

有效

• 申請號: 201810102175.1
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108186034B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 羅堪;都可欽;李建興;黃靖;蘇凌霄;檀甫貴
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18;A61B5/0205;A61B5/256;A61B5/282;A61B5/332;A61B5/33;A61B5/346;A61B5/11
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 王曉彬

1.一種基于駕駛員疲勞檢測裝置的疲勞檢測方法，其特征在于，所述疲勞檢測裝置包括第一耳廓固定支架、第二耳廓固定支架，第一耳廓固定支架、第二耳廓固定支架分別固定在駕駛員的左耳廓、右耳廓上；所述第一耳廓固定支架底部通過第一柔性軟管連接第一金屬支撐電極，所述第二耳廓固定支架底部通過第二柔性軟管連接第二金屬支撐電極；所述第一金屬支撐電極、第二金屬支撐電極通過第三柔性軟管連接，所述第三柔性軟管中部設有控制單元；

所述第一耳廓固定支架底部對應駕駛員耳垂的部位設有第一反射式耳垂脈搏傳感器，第二耳廓固定支架底部對應駕駛員耳垂的部位設有第二反射式耳垂脈搏傳感器；所述第一反射式耳垂脈搏傳感器、第二反射式耳垂脈搏傳感器分別采集駕駛員左耳、右耳的脈搏數據；所述第一耳廓固定支架后部設有三軸加速度傳感器、陀螺儀，所述三軸加速度傳感器、陀螺儀采集駕駛員頭部擺動的加速度數據；

所述第一金屬支撐電極、第二金屬支撐電極內側面分別安裝有第一心電傳感器、第二心電傳感器，所述第一金屬支撐電極、第二金屬支撐電極分別佩戴于駕駛員左鎖骨、右鎖骨上，支撐整個裝置并實時采集駕駛員心電數據；

所述控制單元包括處理脈搏數據、加速度數據、心電數據的調理電路，根據檢測結果響應的振動馬達，能夠無線充電的鋰電池，以及判斷駕駛員疲勞值、控制振動馬達的控制芯片；所述控制單元佩戴于駕駛員后頸處；

所述第一反射式耳垂脈搏傳感器、第二反射式耳垂脈搏傳感器分別通過置于第一柔性軟管、第二柔性軟管、第三柔性軟管中的導線與控制單元電連接，并將采集的左耳、右耳的脈搏數據傳遞至控制單元；所述三軸加速度傳感器、陀螺儀通過置于第一柔性軟管、第三柔性軟管中的導線與控制單元電連接，并將采集的駕駛員頭部擺動的加速度數據傳遞至控制單元；所述第一心電傳感器、第二心電傳感器分別通過置于第三柔性軟管中的導線與控制單元電連接，并將采集的心電數據傳遞至控制單元；

所述第一反射式耳垂脈搏傳感器、第二反射式耳垂脈搏傳感器、三軸加速度傳感器、陀螺儀、第一心電傳感器、第二心電傳感器、調理電路、振動馬達、控制芯片均通過鋰電池供電；

所述疲勞檢測方法包括如下步驟：

步驟一：通過第一反射式耳垂脈搏傳感器、第二反射式耳垂脈搏傳感器，采集駕駛員耳垂脈搏數據，并傳送至控制單元，控制單元計算左耳、右耳脈搏數據的相關系數ρ_e；

a)若相關系數ρ_e≥0.9，則確認左耳、右耳脈搏信號有效，提取兩路脈搏信號峰峰間期序列，進行脈率變異性分析；

b)若相關系數ρ_e＜0.9，則分別計算兩路脈搏信號以及第一心電傳感器、第二心電傳感器采集的心電信號的峰峰間期，兩兩計算相關系數，選擇取得最大相關系數的兩路信號，進行脈率/心率變異性分析；

當相關系數全部小于0.5時，則信號受到強噪聲干擾，不能作為疲勞駕駛判斷依據；

步驟三：脈率/心率變異性計算過程為，計算RR間期序列PSD譜，以0.15Hz作為HF和LF分解點，計算LF/HF，并進一步融合兩路信號計算的LF/HF；

步驟四：根據三軸加速度傳感器、陀螺儀所采集的加速度a_x，a_y，a_z以及角速度ω_x，ω_y和ω_z數據，計算頭部擺動引起的空間坐標系三個方向的合加速度值，以及頭部在x、y、z軸方向運動的弧度θx，θy和θz，并把數據傳至控制單元處理；

步驟五：輸出頭部擺動的三個方向的所述合加速度值、所述弧度θx，θy和θz，和LF/HF數值，判斷駕駛員的疲勞程度；若LF/HF在正常范圍內，不論頭部擺動幅度是否超出閾值，判定駕駛員無疲勞；

若LF/HF超過閾值，統計1分鐘時間窗內合加速度值超設定加速度閾值的次數K1，1s內x、y以及z軸方向的運動弧度θ_x，θ_y和θ_z超設定弧度閾值的次數K2，當K1和K2任意一個超過閾值次數時，判定為嚴重疲勞狀態；否則判定為中度疲勞狀態。

2.根據權利要求1所述的疲勞檢測方法，其特征在于，所述第一耳廓固定支架、第二耳廓固定支架采用硅膠材料；所述控制單元外設有輕質PVC材料外殼；所述第一金屬支撐電極、第二金屬支撐電極采用導電金屬外殼。