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原文传递基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统及控制方法

专利名称：	基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统及控制方法
摘要：	本发明公开了基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，包括车内环境感知模块，车内空气质量分析模块，脑电仪监测模块，脑电信号分析模块，控制系统模块，执行系统模块；本发明将车舱环境参数与脑电信号耦合起来进行分析，即在监控车舱环境参数的同时，融入对驾驶员人体行为信息的分析，得到驾驶员现状的精神状态以及注意力集中程度的相关参数，并借助环境参数判断对驾驶员精神状态造成影响的环境因素来源，进而通过决策优化，得到最佳车内环境控制方案，使车内空调通风装置、净化装置、以及音乐灯光系统等各执行元件实现协同工作，能根据每个驾驶员个体的驾驶体验进行实时调节车舱环境，提高车内空气质量调控的智能化程度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	童哲铭;李悦;童水光
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910077556.3
公开号：	CN109747382A
代理机构：	杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	何碧珩
分类号：	B60H1/00(2006.01);B;B60;B60H;B60H1
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，包括车内环境感知模块，车内空气质量分析模块，脑电仪监测模块，脑电信号分析模块，控制系统模块，执行系统模块；车内环境感知模块设置在车辆内部，采集车辆内外的空气质量数据信息并将信息实时传输到车内空气质量分析模块，车内空气质量分析模块对数据进行处理分析，脑电仪监测模块与脑电信号分析模块相连，并能够将采集的脑电信号传送到脑电信号分析模块，脑电信号分析模块对脑电信号数据进行处理分析，脑电信号分析模块与车内空气质量分析模块耦合，将信息实时交换，综合分析，得出最终决策，并将决策信息传输到控制系统模块，控制系统模块与执行系统模块相连，控制系统模块协调控制执行系统模块实现调节车内环境。 2.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，车内环境感知模块包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5浓度传感器、CO2浓度传感器、挥发性有机物VOC传感器，用于监测车内的温度，湿度，以及包括PM2.5，CO2在内的各污染物浓度。 3.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，脑电仪监测模块与电极帽和脑电信号分析模块相连；脑电仪监测模块通过蓝牙实时传送数据；电极帽是一种电压传感器，通过它可获取并记录下头皮上的电位变化。 4.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，脑电信号分析模块利用傅里叶变换提取脑电信号的频率特征。 5.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，车内空气质量分析模块对车内温度、湿度进行分析，并针对各污染物的浓度进行分析，然后与标准规定的污染物浓度限制以及热舒适度范围进行比较。 6.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，所述的脑电信号分析模块将根据脑电信号特征，利用功率谱分析方法进行快速傅里叶变换(FFT)，进而利用功率谱估计得到：其中，为功率谱密度，N为随机脑电信号中信号数据的个数,\|XN(ω)\|为信号的幅值；将随机信号x(n)的N点观察数据xN(n)看作一能量有限信号，直接取xN(n)的傅里叶变换，得xN(ejω)，然后再取其幅值的平方，并除以N，作为对x(n)真实的功率谱的估计。 7.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，控制系统模块包括风量控制、温度控制、内/外循环控制；控制系统模块基于分析模块得出的决策，综合控制空气质量，协调控制执行系统模块中的空调通风子系统、空气净化子系统，以实现调节车内温度、湿度、空气内循环和外循环的切换，净化空气，清除空气中的有害物质。 8.根据权利要求1所述的基于脑电信号分析的车舱环境智能控制系统，其特征在于，执行系统模块包括空调通风子系统、空调净化子系统，灯光及音乐系统，其中，空调通风子系统负责调控车内机械通风的必要参数，例如风速，温度等，空调净化子系统负责滤清器部分，可高效的过滤室外的PM2.5和其他室外污染物。 9.基于脑电信号分析的车舱环境智能控制方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的控制系统，包括以下步骤： (1)脑电仪监测模块与车内环境感知模块同时运行，采集数据并将数据分别传送到脑电信号分析模块与车内空气质量分析模块； (2)车内空气质量分析模块对数据进行处理分析，脑电信号分析模块对脑电信号数据进行处理分析，然后，脑电信号分析模块与车内空气质量分析模块进行信息融合； (3)根据融合分析结果形成车内环境优化控制方案，作为最终决策，并将决策信息反馈给控制系统模块； (4)控制系统模块处理信息并控制执行系统模块中各执行元件协同工作，调节车舱环境。
所属类别：	发明专利