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基于近红外光谱透射法的汽车驾驶员血液酒精含量无损检测
| 论文题名： | 基于近红外光谱透射法的汽车驾驶员血液酒精含量无损检测 |
| 关键词： | 醉酒驾驶;近红外光谱;酒精含量;无损检测;预警系统 |
| 摘要： | 在世界各国交通事故的法医学调查中，酒后驾驶是导致交通事故发生的重要原因，醉酒驾驶的检测与预防越来越受到世界各国的重视。目前，较为成熟的酒精检测方式为呼气式酒精检测和抽血检验，由于抽血检验属于有创伤的检测方法，呼气法检测又存在检测精度的问题，而近红外光谱法作为一种快速、准确、无损的检测方式，与现有的技术相比，有不可替代的优势。近红外光谱法已经被广泛的用来检测人体内的物质，如葡萄糖、血氧等含量的检测，可以说该技术已经进入到了成熟发展阶段，但是国内外近红外光谱法检测驾驶员血液中酒精含量尚处于研究阶段。 本文的目的是实现驾驶员体内酒精含量的近红外光谱法无损检测，并与汽车驾驶系统结合，实现防醉酒驾驶。利用小波分析与偏最小二乘法对人体内酒精的近红外漫反射光谱进行了分析与研究，并在此基础上分析血液酒精在人体内随时间衰减以及吸收的规律，建立了偏最小二乘法检测人体组织内酒精含量的定量模型，并对所建立模型的预测精度及稳定性进行检验。 人体内酒精近红外光谱信号含有较强的噪声，特别是直接在人体皮肤表面采集的信号，噪声干扰十分强烈，不能直接用于建立模型，本文采用采用小波变换以及数据平滑对酒精近红外光光谱进行预处理。选择硬阈值条件下，matlab缺省去噪方法，对所得光谱数据进行了去噪处理，并确定了酒精的透射特征光谱波长范围在1550nm-1800nm左右。 根据小波分析等预处理之后的光谱数据，采用了偏最小二乘法建立定量校正模型，留一交叉验证法确定最佳主成分数。采用相关系数(R)、均方根误差(RMSEC)作为校正模型的评价参数，未知样本的预测结果采用预测均方差(RMSEP)及平均相对误差(MREP)进行评价，并对模型的重复性进行验证，实现了对未知酒精浓度的检测。 最后，设计了防醉酒的驾驶预警系统。在硬件方面，使用S3C2410A作为主控节点的微控制器，选择MCP2515作为ARM主控节点的CAN控制器，选择PCA82C250作为CAN收发器，绘制了相关的电路，并编写了对应执行机构软件程序，实现了当驾驶员体内酒精含量超标时，完成发出报警提示音、点亮报警灯以及紧急制动等动作，从而有效的防止醉酒驾驶，避免不必要的损失。 |
| 作者： | 周伟伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李增勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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