[发明专利]一种同时监测驾驶中生理和心理疲劳的方法

说明书

本发明涉及一种同时监测驾驶中生理和心理疲劳的方法，包括以下步骤，在驾驶员座椅靠背上安装柔性压力传感器阵列，监测驾驶员紧贴靠背时各压力传感器监测点的压力分布；根据压力分布情况，通过极限学习机算法识别驾驶员坐姿，进而监测驾驶员坐姿的变化频度；通过坐姿舒适度判别和坐姿变化频度统计，评价生理疲劳状态；并且，通过监测的压力传感器信号降噪提取心冲击信号；通过心冲击信号熵值大小判定心理疲劳状态。本发明区分了驾驶疲劳类型，从而为针对性的提出疲劳驾驶干预控制措施提供了指导。

技术领域

本发明属于疲劳驾驶监测预警领域，尤其是涉及一种同时监测驾驶中生理和心理疲劳的方法。

背景技术

交通事故被认为是危害世界多数国家人民生命安全的主要原因之一，根据交通部门事故统计数据，我国每年因交通事故所造成死亡人数已不少于50万，每年由疲劳驾驶所引起的交通事故至少占20％，由此造成的直接经济损失多达数百万。驾驶过程中的疲劳主要分为两类：(1)肌肉静力做功及睡眠不足引起的生理性疲劳；(2)神经中枢高强度工作引起的心理疲劳。针对上述两种疲劳产生原因，驾驶疲劳通常是一种生理和心理疲劳共同作用的混合型疲劳，鉴于驾驶疲劳的产生机制复杂，目前的驾驶疲劳监测鲜有区分疲劳类型的成果，尽管各类疲劳均会导致驾驶违规倾向增加和驾驶能力降低，但对于驾驶的影响程度和驾驶能力降低的差异未能明确的区分。本发明涉及了一种同时监测驾驶中生理和心理疲劳的方法。本发明可区分驾驶疲劳类型，从而为针对性的提出疲劳驾驶干预控制措施提供指导。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时监测驾驶中生理和心理疲劳的方法，其仅通过使用柔性压力传感器阵列，针对驾驶员在长期不舒适坐姿下驾驶并发生生理疲劳后，驾驶坐姿不断调整以恢复舒适驾驶坐姿的现象为依据，判定生理疲劳。针对驾驶员神经中枢高强度工作并心理疲劳后，心冲击信号的非线性复杂度降低为依据，判断心理疲劳。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种同时监测驾驶中生理和心理疲劳的方法，包括以下步骤：

S10：在驾驶员座椅靠背上安装柔性压力传感器阵列，监测驾驶员紧贴靠背时各压力传感器监测点的压力分布数据；

S20：以步骤S10获得的靠背压力分布为数据依据，识别驾驶生理疲劳，具体步骤包括S201-S203：

S201：建立驾驶坐姿姿态角模型并通过舒适度建模获得舒适坐姿分类；

S202：根据压力分布情况，通过极限学习机算法识别驾驶员坐姿，并判别驾驶员坐姿是否为舒适坐姿；

S203：通过坐姿舒适度判别和坐姿变化频度统计，评价生理疲劳状态；

S30：以步骤S10获得的靠背压力分布为数据依据，识别驾驶心理疲劳，具体步骤包括S301-S302：

S301：通过监测的压力传感器信号的频域滤波降噪，提取心冲击信号；

S302：通过心冲击信号K2熵值降低判定心理疲劳状态。

在上述技术方案中，步骤S201中，以颈椎屈曲角度A1、肘关节角度A2、髋关节角度A3和膝关节角度A4作为相关变量评估坐姿姿势，根据主观问卷，获得舒适的坐姿角度。

在上述技术方案中，步骤S202中，还包括以下三个步骤：

1)特征提取前的图像处理

(1)采用灰度变换处理压力分布图像；

(2)采用中值滤波法进行降噪；

(3)通过适当的阈值将灰度图像转换为二值图像，另外，二值图像检测到边缘；

(4)提取最小包围矩形；

2)特征参数选择与计算