[发明专利]基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统

权利要求书

1.一种基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，包括：信号采集模块、信号处理模块、疲劳判定模块及预警模块；

所述信号采集模块包括头部姿态信号采集模块和眼电信号采集模块，用于采集驾驶员的头部姿态信号和眼电信号；

所述信号处理模块包括头部姿态信号处理模块和眼电信号处理模块，用于对所述信号采集模块采集的头部姿态信号和眼电信号进行分析处理；

所述疲劳判定模块根据所述信号处理模块的分析处理结果判断驾驶员是否处于疲劳状态；当判断驾驶员处于疲劳状态时，通过所述预警模块对驾驶员进行预警刺激。

2.根据权利要求1所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述信号采集模块、信号处理模块、疲劳判定模块及预警模块依次连接。

3.根据权利要求1所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，该系统的检测方法包括以下步骤：

1)通过所述信号采集模块采集驾驶员的头部姿态信号和眼电信号；

2)所述信号处理模块对采集的头部姿态信号和眼电信号进行依次分析；

3)所述疲劳判定模块根据所述信号处理模块的分析处理结果判断驾驶员是否处于疲劳状态；

4)当所述疲劳判定模块判断驾驶员处于疲劳状态时，所述预警模块对驾驶员进行预警刺激。

4.根据权利要求3所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述信号处理模块的处理方法为：首先利用所述头部姿态信号处理模块对采集的头部姿态信号进行分析，判断头部姿态角是否处于正常角度范围，以及是否长时间处于角度不变的状态，只要头部姿态角满足不在正常角度范围或长时间角度不变两个条件之一，则判定头部姿态角处于非正常状态，然后利用所述眼电信号处理模块进行眼电信号分析；反之，则继续进行头动信号分析。

5.根据权利要求4所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述头部姿态信号处理模块利用四元数法融合卡尔曼滤波的方法对头部姿态信号进行分析，获取得到头部姿态角。

6.根据权利要求5所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述眼电信号处理模块的处理方法为：将得到的眼电信号进行快速傅里叶变换得到眼电信号频谱图，再利用周期图法得到功率谱。

7.根据权利要求6所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述疲劳判定模块的处理方法为：根据眼电信号处理模块得到的功率谱，分别提取低频平均功率P(l)和高频平均功率P(h)，计算得到疲劳系数R，R＝P(h)/P(l)，然后将R和清醒-疲劳临界值进行对比，当R不小于清醒-疲劳临界值时，则判定驾驶员处于疲劳状态。

8.根据权利要求7所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述眼电信号处理模块的处理方法具体包括以下步骤：

2-1)对于眼电信号，首先对有限长的序列进行分段，然后对每段进行均值滤波处理以除杂去噪；

2-2)进行快速傅里叶变换得到眼电信号频谱图，再利用周期图法得到功率谱。

9.根据权利要求8所述的基于头部姿态信息和眼电信息的驾驶疲劳监测系统，其特征在于，所述疲劳判定模块的处理方法具体包括以下步骤：

3-1)根据眼电信号处理模块得到的功率谱，通过以下公式(1)分别提取低频平均功率P(l)和高频平均功率P(h)，计算得到疲劳系数R，R＝P(h)/P(l)；

式中：f_u为频带i的上限，f_d为频带i的下限，l表示低频带，h表示高频带，P_x(f)为信号的功率谱密度；

3-2)整合每个分段求取的R值形成一条曲线，在曲线中比对清醒和疲劳状态，选取得到清醒-疲劳临界值；然后将实时处理的R值与得到的清醒-疲劳临界值比较，如果R值大于或等于清醒-疲劳临界值，则判定处于疲劳状态；反之判定处于非疲劳状态，继续进行眼电信号处理。