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汽车驾驶疲劳的近红外光谱法监测与分析

作　者: 代世勋
导　师: 张小印；李增勇
学　校: 山东大学
专　业: 车辆工程
关键词: 驾驶疲劳近红外光谱法模拟驾驶方差分析疲劳报警装置
分类号: U471
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 186次
引　用: 2次
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内容摘要

驾驶员疲劳驾驶是导致交通事故频发的重要原因,近年来已经成为各大高校和汽车企业研究的热点。关于疲劳驾驶的研究,不仅可以揭示驾驶员在行车过程中疲劳的客观规律,更重要的是对于疲劳预警装置的开发提供可靠的信息依据。疲劳预警装置作为一种还不成熟的汽车主动安全防御装置,必将拥有广阔的市场前景。然而,目前还未出现一种能够经得起市场考验、可靠的疲劳预警装置问世,主要原因是各种疲劳检测技术存在着这样或那样不可克服的缺点,因此,寻找新的简单可靠的实时检测方式,仍然是驾驶疲劳检测的研究热点之一。氧是维持人体正常生命活动的最重要物质之一,缺氧是导致人体疲劳的重要原因。因此实时检测人体组织的氧合状况,对于揭示疲劳客观机理及研制评估技术具有重要意义。人体组织氧合状况的可用近年来新发展起来的近红外光谱技术,它可以无损、连续、实时检测人体组织血氧参量。本文提出了应用近红外光谱法检测驾驶员疲劳态下脑氧、肌氧信息,是近红外光谱技术在疲劳驾驶领域的新探索。本文所作重要工作如下:1综合分析当前疲劳预警技术的发展现状及困难所在,提出采用近红外光谱法应用于疲劳驾驶研究。研究了近红外光谱法检测组织血氧参数的基本原理,以及用于评估驾驶员疲劳状态的可行性分析。介绍了当前近红外光谱技术的最新成果TASH-100近红外光谱血氧无损监测仪的仪器构造原理,以及应用于疲劳驾驶检测的使用方法。2驾驶疲劳可分为两种情况,精神疲劳和体力疲劳。精神疲劳与脑组织的氧和状况息息相关。因此,本文设计了驾驶员在模拟驾驶器上进行疲劳驾驶的实验。实验结果表明,人体脑组织血氧参数的变化规律可以揭示人体精神疲劳,最主要的是脑组织血氧饱和度在驾驶员驾驶过程中表现出明显的下降规律,得出了可以用脑组织血氧饱和度作为评价驾驶员疲劳状态的一个有效指标。3本节首先分析了人体肌肉疲劳的客观机理,以及用于肌肉疲劳检测的一些常用方法。在此基础上,设计了一组同脑氧监测类似的实验。实验结果表明,人体肌肉组织血氧参数可以用于评估驾驶员疲劳状态。其中最主要的是,肌氧饱和度随着驾驶时间的延长呈现显著下降趋势,可以作为评估驾驶员疲劳状态的另一可靠指标。4基于以上研究结论,构思了基于近红外光谱法检测脑部组织血氧饱和度和腰部肌肉组织血氧饱和度的疲劳报警装置。提供了主要的硬件设施,并对系统软件结构框架进行了设计。近红外光谱法应用于疲劳驾驶研究还处在摸索阶段,当前它的发展主要受制于传感器需要与人体接触才能检测。伴随着非接触传感器的研制,近红外光谱法必将在驾驶疲劳监测领域有光明的应用前景。

全文目录

中文摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第1章绪论  13-19
  1.1 课题背景及立题意义  13-14
  1.2 汽车驾驶疲劳报警装置  14
  1.3 疲劳驾驶报警装置的研究现状  14-16
  1.4 课题主要研究思路及所做主要工作  16-19
    1.4.1 课题主要研究思路  16-17
    1.4.2 所做主要工作  17-19
第2章人体组织血氧参数检测  19-27
  2.1 可行性分析  19
  2.2 人体组织血氧参量的概念及意义  19-21
    2.2.1 血液血氧参量  19-21
    2.2.2 近红外光谱法检测组织氧基本原理  21
  2.3 组织血氧参量检测仪器  21-27
    2.3.1 仪器介绍  21-22
    2.3.2 传感器选用  22-24
    2.3.3 仪器主要参数选择  24-27
第3章静态模拟驾驶条件下脑氧信号监测与分析  27-39
  3.1 脑氧参数含义  27
  3.2 实验方案  27-31
    3.2.1 实验对象  27-28
    3.2.2 实验过程  28-29
    3.2.3 实验环境  29-31
  3.3 反应时间及其检测方法  31-32
    3.3.1 反应时间测量仪器  31
    3.3.2 使用方法  31-32
    3.3.3 仪器主要技术指标  32
  3.4 数据处理  32-38
    3.4.1 基本计算  32-34
    3.4.2 方差分析  34-35
    3.4.3 相关性分析  35-36
    3.4.4 组组比较分析  36-37
    3.4.5 讨论  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章静态模拟驾驶疲劳肌氧信号实验分析  39-47
  4.1 肌氧信号简介及监测意义  39-40
    4.1.1 肌氧信号监测意义  39
    4.1.2 肌氧信号简介  39-40
  4.2 实验方案  40-41
    4.2.1 实验对象  40
    4.2.2 实验过程及环境  40-41
  4.3 数据处理  41-46
    4.3.1 基本计算  41-42
    4.3.2 方差分析  42-44
    4.3.3 相关性分析  44
    4.3.4 组组比较分析  44-45
    4.3.5 讨论  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章驾驶疲劳报警装置构思  47-49
  5.1 概述  47
  5.2 系统硬件及软件  47-48
  5.3 本章小结  48-49
总结与展望  49-51
参考文献  51-55
附录  55-61
攻读硕士期间已发表或录用的论文  61-63
致谢  63-64
学位论文评阅及答辩情况表  64

汽车驾驶疲劳的近红外光谱法监测与分析

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