[发明专利]一种基于数据融合的驾驶员脑电波采集及分析系统

说明书

本发明公开了一种基于数据融合的驾驶员脑电波采集及分析系统，包括头戴式脑电波采集装置、汽车运动信息采集装置、主控制器和PC上位机，头戴式脑电波采集装置包括脑电采集电极模块、预处理模块与无线通信模块，脑电采集电极模块与预处理模块连接，其用于采集脑电信号并将脑电信号传输至预处理模块；预处理模块用于对脑电信号进行预处理，其与无线通信模块连接，且无线通信模块与PC上位机无线连接，预处理模块基于无线通信将预处理后的脑电信号传输至PC上位机。本发明不仅可以实现静态环境下的脑电波形监测，而且还实现了汽车行驶过程中同步监测驾驶员脑电波和汽车运动信息，并分析处理得到驾驶员实时的精神状态，且具有疲劳驾驶提醒功能。

技术领域

本发明涉及疲劳分析系统技术领域，具体为一种基于数据融合的驾驶员脑电波采集及分析系统。

背景技术

疲劳驾驶，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，从而在客观上出现驾驶技能下降的现象。疲劳后继续驾驶汽车，会感到困倦瞌睡，四肢无力，注意力不集中，判断能力下降，甚至出现精神恍惚或瞬间记忆消失，出现动作迟误或过早，操作停顿或修正时间不当等不安全因素，极易发生道路交通事故。而脑电波是大脑在活动时，大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反。脑电波来源于锥体细胞顶端树突的突触后电位。脑电波同步节律的形成还与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关。脑电波是是一些自发的有节律的神经电活动，其频率变动范围在每秒1－30次之间的，可划分为四个波段，即δ(1－3Hz)、θ(4－7Hz)、α(8－13Hz)、β(14－30Hz)。除此之外，在觉醒并专注于某一事时，常可见一种频率较β波更高的γ波，其频率为30～80Hz，波幅范围不定；而在睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，如驼峰波、σ波、λ波、κ-复合波、μ波等。

随着时代的发展，脑电波监测装置广泛应用于对疲劳驾驶的监测，现有技术中的脑电波监测装置一般只对驾驶员的脑电波进行监测分析，由于汽车在行驶过程中的震动对脑电波信号监测的造成干扰，所以一般的脑电监测装置只能在静态环境下进行脑电波形的监测显示，并不能应用到实际的驾驶过程中的驾驶员脑电波的监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据融合的驾驶员脑电波采集及分析系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数据融合的驾驶员脑电波采集及分析系统，包括头戴式脑电波采集装置、汽车运动信息采集装置、主控制器和PC上位机，所述头戴式脑电波采集装置包括脑电采集电极模块、预处理模块与无线通信模块，脑电采集电极模块与预处理模块连接，其用于采集脑电信号并将脑电信号传输至预处理模块；所述预处理模块用于对脑电信号进行预处理，其与无线通信模块连接，且无线通信模块与PC上位机无线连接，预处理模块基于无线通信将预处理后的脑电信号传输至PC上位机；所述汽车运动信息采集装置为分布安装在汽车上的多个空间运动传感器，汽车运动信息采集装置与主控制器连接，其用于采集汽车运动信息并将其输出至主控制器；所述主控制器与PC上位机通过USB有线连接，其将汽车运动信息传输至PC上位机。

优选的，预处理模块为美国神念公司的TGAM脑电芯片，预处理脑电采集传感器采集到的信息，每秒输出512个小包和一个大包，小包中含有脑电波的原始数据，大包中含有8种EEG信号、专注度、放松度、信号值。

优选的，脑电采集电极模块包括额头电极与耳夹电极，额头电极置于驾驶员的左额头上且与TGAM脑电芯片的1引脚连接，耳夹电极置于驾驶员的左耳垂上且与TGAM脑电芯片的3引脚和5引脚连接。

优选的，主控制器为Arduino开发板，Arduino开发板为采用AVR单片机ATmega328P作为主控制器。