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基于脑电波与眨眼的驾驶员疲劳模拟实验研究
| 论文题名： | 基于脑电波与眨眼的驾驶员疲劳模拟实验研究 |
| 关键词： | 脑电波;驾驶员疲劳;疲劳模拟;检验指标;疲劳状态;功率比;数据;显著性水平;瞌睡;交通事故;频段;疲劳驾驶;驾驶疲劳;快速傅立叶转换;资料统计;医学基础研究;生理;相关性分析;潜在的危险;预警装置 |
| 摘要： | 驾驶员疲劳特别是严重的疲劳驾驶往往是导致交通事故的重要原因。事故资料统计显示,35％-45％的交通死亡事故可归因于驾驶疲劳。从医学的角度看,某些生理特征,如眨眼、心跳、血压、脑电波等生理信号的变化可以反映驾驶员疲劳的程度。 本文在对国内外有关驾驶疲劳的形成机理、预防措施、监测方法及仪器等研究成果和资料进行研究总结的基础上,在室内模拟驾驶环境中,利用仪器MindSensolⅡ for Windows Version4.0测量脑电波,同时用SONY摄像机对被测者脸部进行全程实时录像,获取被测者在不同疲劳状态下的脑电波数据及眨眼数据。应用Fastica软件对脑电波数据进行消噪处理,再进行快速傅立叶转换将其以时域为主脑电波数据转化为频域数据。依次提取样本不同疲劳状态下脑电波数据片断,并对相应的录像资料进行整理,提取眨眼特征值(主要为眨眼次数和闭眼时间)。分析不同疲劳状态下不同波段的变化特征,主要从以下四方面进行分析:频段功率值、频段功率百分比、频段功率比值、频段功率加和比值。对不同疲劳状态下每个指标值进行ANOVA变异性分析,提取差异性达到显著性水平的指标,并分析这些指标与眨眼的相关性。脑电波分析结果表明:慢α波对瞌睡初期阶段变化显著,而θ波则是瞌睡晚期或入睡阶段的主要变化波形。脑电波指标的F检验结果及与眨眼的相关性分析结果表明:功率百分比指标慢α％和功率比值指标慢α/β与θ/慢α这三个指标的差异显著性水平高,瞌睡状态下与眨眼的相关系数绝对值最大;同时功率加和比值指标(θ+慢α)/β和功率币值指标慢α/β这两个指标在入睡状态下与眨眼的相关性最为明显。 本研究发现慢α波(7-8Hz)对瞌睡初期,即睁眼较为困难的疲劳状态较为敏感。事实上这种疲劳状态是驾驶员疲劳驾驶时的常见表现特征,也是潜在的危险;而θ波对入睡状态敏感,进入这种阶段是极度疲劳的表现,即易导致严重的交通事故。可将功率百分比指标慢α％、功率比值指标慢α/β和θ/慢α这三个指标作为瞌睡状态时的辅助检验指标,功率加和比值指标(θ+慢α)/β和功率比值指标慢α/β作为入睡状态时的辅助检验指标。 本文的研究中利用脑电波和眨眼相结合的方法为驾驶员疲劳监测提供了新的思路,其研究结果为驾驶员疲劳预警装置的设计提供了实验依据和理论基础。但是本论文属于前期研究,需要以后更多实验和样本来检验和发展,同时也对驾驶员生理、心理及行为研究和医学基础研究提出了新的要求。 |
| 作者： | 殷艳红 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 潘晓东;杨轸 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学交通运输工程学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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