[发明专利]一种基于表面肌电技术的驾驶员疲劳检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及安全驾驶利用，特别涉及一种基于表面肌电技术的驾驶员疲劳检测系统。

背景技术

近年来，随着汽车保有量的迅速增加，我国道路交通安全形势异常严峻，交通事故已成为影响社会经济发展的重大问题。国内外多项研究表明，疲劳驾驶，以及由此所引起的跟车过近、车道偏离等危险驾驶行为是导致交通事故的重要原因。据美国高速公路交通安全管理局（NHTSA）最近进行的一次针对发生在三年以内的5,400多件交通事故的调查显示，疲劳驾驶是最频繁的“事故前关键性动作”，约占交通事故的37%。研究表明，通过对驾驶人疲劳状态进行实时检测，并在必要时刻对驾驶人的危险状态进行报警干预，可大大降低交通事故特别是恶性交通事故的发生。尤其对于从事长途客运、货运等营运作业，需要长时间连续驾车的驾驶人，行车中很难一直维持高警觉状态，疲劳驾驶的实时监控和干预就显得更加重要。

目前的疲劳检测方法主要有三种，第一种是基于机器视觉的驾驶员面部疲劳检测，即通过摄像头和疲劳检测算法分析驾驶员眼部和面部特征，判断其是否疲劳，这种方法虽然使用较广泛，但是受驾驶员个体差异性和外部环境影响较大，检测算法技术门槛高，目前已有产品的检测精度大都无法满足实用需求；第二种是基于交通工具行为特征的检测，如方向盘的操纵情况、车速、车道偏移情况等，这种检测方法所采集的数据跟疲劳驾驶相关性不大，且针对不同车型无法制定统一的产品标准，因此推广难度较大；第三种是基于驾驶员生理参数的检测方法，目前主流的是对脑电波（Electroencephalogram,EEG）的检测，脑电波是目前判断疲劳相对可靠的指标，但是它也是一个非常敏感的指标，对测试精度要求较高，功能实现较难，目前尚无可观的产品出现。

在此技术背景下，本发明提出了一种基于表面肌电技术的驾驶员疲劳检测系统，由于眼部参数最能反映疲劳状态（如眨眼频率、闭眼时长、单位时间内眼睛闭合时间所占比例等），该设备主要利用检测电极检测眼皮范围内的表面肌电信号，根据该信号反映的肌肉状态判断眼部闭合状态，从而实现驾驶员疲劳状态的检测。此方法原理简单且以与疲劳相关度最高的眼部参数为依据，在一定程度上解决现有主流技术存在的诸多缺陷，具有十分重要的意义。

表面肌电信号：是指神经肌肉系统在完成各种随意性和非随意性活动时产生的生物电变化经表面电极引导、放大、记录和显示所获得的一维电压时间序列信号。表面电极可直接置于皮肤表面，使用方便。

发明内容

本发明目的是：提供一种基于表面肌电技术的驾驶员疲劳检测系统，系统主要通过一个安装有检测电极的可穿戴头环检测驾驶员眼皮范围内的表面肌电信号，根据该肌电信号图判断眼部开闭状态，从而实现疲劳状态的检测。通过本地检测预警和网络后台预警联动，可以加强营运单位对驾驶员驾驶状态的实时监管。其发明目的主要是：

（1）该发明解决了现有主流检测技术存在的如受驾驶员个体差异性和外部环境影响大、与疲劳特征相关性低、检测技术难度高等问题，为驾驶员疲劳检测提供了一种原理简单、实现难度相对较低、参数相关性大、准确性高的检测方法；

（2）该系统的检测设备采用可穿戴头环的设计，解决了现有车载设备存在的占用车内空间、影响车内美观、受车型影响大、推广难度较大等问题；

（3）该系统的应用可以给驾驶员提供行车安全保障，减少因疲劳驾驶引发的交通事故，通过无线通信网络实现与远程监控中心的联动可以构建全方位的监控体系，进一步保障客货运营市场的安全运营秩序，提升运营单位智能化管理水平。

本发明的技术方案是：

一种基于表面肌电技术的驾驶员疲劳检测系统，包括疲劳检测终端设备和远程监控中心两部分，其中，疲劳检测终端设备设计为可穿戴头环，可穿戴头环上包括启动/关闭按钮、表面肌电检测电极、数据处理与控制器、振动电机和无线发射装置，其中，

启动/关闭按钮，置于头环外部一侧，与头环的供电电池连接，用于开启或关闭系统；

表面肌电检测电极，置于头环内侧眼部周围位置，用于采集眼部神经肌肉系统进行开闭运动时产生的电活动信号，并发送到数据处理与控制器；

数据处理与控制器，置于头环内侧，一方面对表面肌电检测电极采集的电活动信号进行分析，判断眼部开闭状态，根据眼睛闭合频率与时长判断驾驶员是否疲劳；另一方面，在系统判断驾驶员疲劳驾驶时，向振动电机发送振动信号，并通过无线发射装置将该疲劳信号传输至远程监控中心；

振动电机，置于头环内侧，在接收到数据处理与控制器发来的振动信号后产生振动，提示疲劳的驾驶员注意休息；