新型多功能驾驶员状态监测系统设计

《新型多功能驾驶员状态监测系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据新型多功能驾驶员状态监测系统设计Designofnovelmultifunctionaldrivermonitoringsystem赵艳丽，梁晶晶ZHA0、，an—lIlLIANGJing-jing(南阳师范学院计算机与信息技术学院，南阳473061)摘要：针对当前驾驶员状态监测的单一性缺陷，设计了一款新型多功能驾驶员状态监测系统。系统利用无线脑电信号采集分析技术进行情绪预警、疲劳监测和突发疾病监测；利用酒精浓度传感器进行饮酒监测；利用声光控制和GPRS发出报警。若驾驶员任一状态超标则发出声光报警并提示靠边停车，同时通过GPRS将车辆信息通知家人和交通管理部门。实验

2、结果表明，传统方法相比，该系统实现了数据的准确采集和高速传输，能够实现驾驶员状态多功能实时监测，检测灵敏度及准确率高，对预防交通事故具有很强的实用价值。关键字：脑电信号；情绪预警；疲劳监测；突发疾病监测；饮酒监测中图法分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009—0134(2013)03(下)一0057—03Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．03(下)．170引言随着生活水平的提高，车辆日益剧增，交通事故数量逐年增加，造成了巨大人员伤亡和财产损失。疲劳驾驶、酒后驾驶是发生重大交通事故的主要原因。此外随着生活压力和身体状况的影响，近年来

3、情绪化驾驶和突发疾病引起的交通事故也逐渐增多。当前驾驶员状态的监测普遍存在单一性缺陷，文献[1]提出了机车司机疲劳驾驶监测，文献【2]提出了基于单片机的多功能防醉驾系统，这些都不能有效的达到驾驶员多功能监测的目的。本文针对当前驾驶员状态监测的单一性，设计了新型多功能无线驾驶员状态监测系统。系统利用无线脑电信号采集分析技术进行情绪预警、疲劳监测和突发疾病监测；利用酒精浓度传感器进行饮酒监测；利用声光控制和GPRS发出报警。若驾驶员出现状态异常则显示是何种异常，并发出声光报警提示立即靠边停车，同时通过GPRS将车辆信息通知家人和交通管理部门。实验结果表明，该系统检测灵敏度及准确

4、率高，能够实现驾驶员状态综合、实时监测，对预防交通事故具有很强的实用价值。1无线脑电信号采集和分析1924年德国精神病学家、耶那大学的HansBerger教授首次发现并捕捉到人脑有规则的电活动，即脑电信号(EEG)，就是脑部神经细胞电位变化的信号频率。当前大多数脑电信号采集使用单片、DSP、ARM、FPGA等作为处理器，这些属于有线传输，文献【3】提出了蓝牙传输的方法，但蓝牙传输容易收到信号干扰，且制造成本较高，因此本文采用无线技术实现脑电信号采集处理。依据脑电图仪记录的数据分析和临床生理学会国际联盟的分类，脑电信号的频率分为：Q波(8—13Hz，20-lOOuV)、B波(

5、13-30Hz，5～20uV)、6波(0．5—4}亿，20--200uV)、0波(4~8Hz，100uv-150uV)4个频段。脑电信号非常微弱，一般只有50uV左右，幅值范围为5uV-100uV。所以，脑电信号放大增益口’41要比一般的信号高得多，一般要放大20000倍左右。系统分为数据采集传输、滤波放大、电源设计和数据处理四个模块。数据采集传输与处理模块采用MSP430系列单片机作为控制器，无线收发模块CC2500作为数据传输陋1，用MSP430单片机通过SPI口进行数据的发送与接收，然后把接收到的脑电数据通过UART转USB芯片传输给数据处理服务器进行数据处理。滤波放

6、大模块采用前置放大器AD620作为主放大器，前级采用两个单运放OP07运放放大器组成并联型差动放大器，采用无源高通滤波(阻容耦合电路)，采用集成芯片收稿日期：2012-12-26基金项目：河南省重点攻关项目(082102210067)；河南省重点攻关项目(112102210408)作者简介：赵艳丽(1978一)，女，河南南阳人，讲师，硕士，研究方向为智能系统和图像处理。第35卷第3期2013—03(下)【57】万方数据MAX280作为低通滤波，采用反相放大器进行后级放大。电源设计模块采用两种供电模式：1)四节干电池供电，中间接地，将另一端拉至-3v。2)采用单电源供电，可直

7、接使用汽车电源接口转换为3v。数据采集和接收如图1所示。数据采I!竺、阿f竺．网竺、眄阐集端L_—叫滤波lL_—吲模块r-—叫模块l黼芒掴拦雀罐图1数据接收和采集1．1情绪预警驾驶员在愤怒、亢奋、悲伤等情绪状态下发生交通事故的几率远远高于正常情况，据统计由情绪化驾驶引起的交通事故约占事故总数的9．2％～14．8％。有效的实时监测驾驶员情绪状态陋]对车辆人员安全和遏制交通事故具有一定的应用价值。脑电采集的关键参数设置：采样率为500Hz；取0．53～60Hz之间的脑电信号；低通40Hz，高通0．35Hz；采用EDF数