[发明专利]基于心生理信号的驾驶警示方向盘套装置及信号检测方法

摘要

本发明公开了一种基于心生理信号的驾驶警示方向盘套装置及信号检测方法。包括信号检测模块，数据传输模块，数据处理模块三大部分，信号检测模块中的传感器根据驾驶员置于方向盘上的双手检测其心生理信号，并将采集的心生理信号发送给数据传输模块，数据传输模块将心生理信号传输给数据处理模块，数据处理模块对接收的信号数据进行存储、分析和预警，同时提出一种检测异常状态的方法，即构建自适应神经网络，实时判定当前驾驶状态与正常状态的差异大小和异常值鉴定，根据误差值做出分级预警决策。本发明实用性高，辅助数据判别奇异，准确性高，检测结果可靠性高，智能性高。

主权项

1.一种基于心生理信号的驾驶警示方向盘套装置的心生理信号检测方法，其特征在于：利用传感器采集到的驾驶员心生理信号数据，进行驾驶状态检测，当检测到驾驶员处于异常驾驶状态时，针对不同的异常状态对驾驶员进行分等级的安全预警；具体执行过程如下：步骤一：数据预处理，获取开始一段时间T的心生理信号数据，采样间隔为t，采样点的总个数为N＝T/t；分别对传感器获取的脉搏波、血氧饱和度、心电参数、体温、皮电参数、血压和肌电参数进行预处理，获取各参数均值E与方差D；其中，N为采样点的总个数；X_i分别为第i次采样点的脉搏波速度、血氧饱和度、心电、体温、皮电参数、血压和肌电参数；步骤二：模拟信号转换为数字信号；A/D转换模块将所采集的脉搏波速度、血氧饱和度、心电、体温、皮电参数、血压和肌电参数模拟信号从介于V_min和V_max的正比于原始信号的电压信号转换为数字信号，具体转换表达式为：其中，V_i为输入模拟电压信号，包括所采集的脉搏波速度、血氧饱和度、心电、体温、皮电参数、血压和肌电参数；V_r‑为参考低电平；V_r+为参考高电平；D为转换后的数字量；n为模拟转换的位数；步骤三：构建基于关键参数的自适应RBP神经网络；输入向量为：X_m＝{D1,D2,D3,D4}其中，D1、D2、D3、D4分别为脉搏、心电、皮电、肌电转换后的数字量；与输入向量对应的输出向量输出驾驶员状态，并利用T时间内所获取的数据训练神经网络；步骤四：获取数据，识别神经网络，进行误差分析；实时获取驾驶人关键参数，利用训练的神经网络进行驾驶状态预测，并实时计算一段时间下的平均相对误差MARE：式中：N为1分钟内所获取的关键参数组数，y(t)为正常驾驶状态测试值，为预测值，一段时间为1min；若结果得到的误差大于正常状态下的差异值，则进行第五步骤异常值分析；若误差小于正常状态下的差异值，则说明驾驶状态正常，回到步骤一；步骤五：基于辅助参数的异常值分析；提取开始T时段内所记录辅助参数值，与当前辅助参数值运用配对样本t检验，量化同一驾驶员不同驾驶状态下的驾驶数据差异，设置显著性水平α＝0.05；若结果得到的弃真概率P<0.05，则所测数据与检测模型具有显著差异，即驾驶状态异常，进行第六步骤安全预警；若P≥0.05，则不具备显著差异，即为异常值，回到步骤一；步骤六：安全预警，根据误差MARE值大小对异常状态分级，由高到低分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，当误差值较小时，进行Ⅲ级预警，语音提示状态异常；当误差值较大时，进行Ⅱ级预警，通过语音提示和蜂鸣器报警提示驾驶员；当误差值远大于正常值时，进行Ⅰ级预警，语音提示、蜂鸣器报警并且主动控制车辆。