[发明专利]一种基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学工程和机械电子工程技术领域，具体涉及一种基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统及方法。

背景技术

近十年来，随着汽车的数量急剧增加，交通事故也随之增多，据有关报道，我国已成为交通事故多发国家之一。导致交通事故的因素很多，其中，驾驶员疲劳驾驶是导致交通事故的主要原因。在国外，情况也很严峻，美国全国睡眠基金会2009年11月4日发表新闻公告说，全国每年因疲劳驾驶导致近200万起车祸。法国国家警察总署事故报告表明，因为驾驶疲劳导致的意外占人身伤害事故的14．9％，死亡事故的20．6％。据英国汽车协会统计，英国每年有十分之一的交通事故是由于司机疲劳驾驶而造成；来自德国联邦道路交通部门的统计显示，在德国每五起交通事故就有一起是因为疲劳驾驶引发的，此类交通事故造成的损失每年高达50亿欧元。因此，准确快速检测驾驶员驾驶疲劳状态并及时缓解显得尤为重要。

近年来，由于计算机视觉和集成电路技术的发展，给驾驶疲劳检测和疲劳缓解的研究拓宽了空间，使之进入了黄金时期。下面是国外对疲劳检测取得的一些研究成果。                     

雷诺汽车公司耗时5年研制成功了一种红外线装置。这一装置需要安装在汽车前方，与驾驶员的双眼直接对视。当驾驶员眼皮停止张合，即出现困意时，红外线装置会立即发出警报，使驾驶员惊醒，并继续保持正常驾驶。这种装置的缺点是：对驾驶员疲劳预警较晚，等到驾驶员眼睛停止张合的时候，已属于睡眠期，这对驾车相当不利，为了驾驶员安全驾驶，必须做到提前预警。

美国Attention Technologies公司研制出Driver Fatigue Monitor(DD850)疲劳检测预警系统，主要是通过红外摄像头去采集驾驶员眼睛信息，然后利用PERCLOS准则进行疲劳判定，最后起到预警的目的。这种装置受司机驾驶方位的局限，当司机在适当的位置时才能正常检测。

另外，以上涉及的成果都无法实现驾驶员疲劳驾驶缓解功能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统及方法。

一种基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统，包括脑电采集装置、上位机、下位机和电刺激仪；

所述脑电采集装置用于采集驾驶员的脑电信号；

所述上位机用于提取脑电信号中的快波频段信号和慢波频段信号，计算快波平均功率谱和慢波平均功率谱的比值，根据该比值的降低幅度判断驾驶员的驾驶状态，并将该驾驶状态数据输出至下位机；

所述下位机用于根据驾驶状态数据形成控制电刺激仪启动并进入相应工作模式的指令；

所述电刺激仪用于根据下位机生成的控制指令执行相应工作模式的操作；

所述脑电采集装置的输入端连接至驾驶员的大脑皮层，脑电采集装置的输出端连接上位机，上位机连接下位机，下位机连接电刺激仪输入端，电刺激仪的脉冲输出端通过电极连接至驾驶员的可缓解脑疲劳的经络穴位。

所述电刺激仪包括主控单元、频率调节单元、电压调节单元、通讯单元和报警单元；

所述频率调节单元包括数字电位计和555定时器，主控单元分别与数字电位计、电压调节单元、通讯单元和报警单元相连，数字电位计连接555定时器；电压调节单元连接有电极；通讯单元连接下位机。

所述电刺激仪的工作模式包括低强度刺激工作模式、高强度刺激工作模式和报警工作模式；

所述低强度刺激工作模式为电极输出电流20~25mA，脉宽0.5ms，频率2Hz；

所述高强度刺激工作模式为电极输出电流50~70mA，脉宽0.5ms，频率2Hz；

所述报警工作模式为通过报警装置语音提示驾驶员停止驾车。

所述可缓解脑疲劳的经络穴位包括人体手臂的内关穴、手上的合谷穴和劳宫穴、颈部的风池穴和足底的涌泉穴。

所述电刺激仪的脉冲输出端可通过电极连接至驾驶员的一个或两个可缓解脑疲劳的经络穴位。

采用所述的基于穴位电刺激的驾驶疲劳的检测缓解系统进行驾驶疲劳的检测缓解方法，包括如下步骤：

步骤1：脑电采集装置实时采集驾驶员在驾驶过程中的脑电信号；

步骤2：将采集到的驾驶员脑电信号传输至上位机；

步骤3：上位机提取脑电信号中的快波频段信号和慢波频段信号，计算快波平均功率谱和慢波平均功率谱的比值，根据该比值的降低幅度判断驾驶员的驾驶状态，并将该驾驶状态数据输出至下位机；