[发明专利]一种基于脑电信号船员专注度检测系统的检测方法

说明书

本发明提出了一种基于脑电信号船员专注度检测系统的检测方法。本发明检测方法为脑电采集模块采集用于离线训练和在线检测的脑电信号数据集；在微处理器中将脑电信号数据集进行预处理得到预处理后脑电数据集；在微处理器中将预处理后脑电数据集进行小波包分解，得到小波包分解后的脑电信号特征量数据集；进一步使用离线训练数据集，对隐马尔可夫模型的参数通过Baum‑Welch算法进行离线训练，得到隐马尔可夫模型的参数；使用脑电采集装置获取在线应用数据集作为模型输入量，结合隐马尔可夫模型参数通过维特比算法计算，获得船员的专注度检测结果；微处理器根据专注度状态结果，控制显示模块、语音模块进行预警。本发明可以即时准确地检测船员的专注程度。

技术领域

本发明属于海事安全领域，尤其涉及一种基于脑电信号船员专注度检测系统的检测方法。

背景技术

随着船舶系统可靠性的不断提升，由技术故障造成的事故比例显著下降，而由人为因素造成事故的比例则在不断上升，更进一步的研究表明:75％～96％的水上交通事故(或者部分)与人为因素直接或间接相关，84％～88％的油船事故、79％的拖船搁浅事故、89％～96％的碰撞事故，以及75％的火灾和爆炸事故都是直接或间接由人为因素带来的。

从泰坦尼克号、自由企业先驱号事故中的人为差错，可以看出船员工作状态中的注意力是航行安全的保障。在交通运输领域，对于不同的操作任务及其特点，驾驶员的注意力只能维持在有限的时间内，一旦超过有限时间将会产生注意力不集中或者疲劳状态，从而增加发生人为差错的可能性。在船舶驾驶中，一次驾驶经常会持续数小时，船员注意力不集中极大可能导致事故发生。此外，人的注意力还受大脑处理信息量的限制，船舶驾驶过程中需要监控多个监视器和仪表盘，并观察周围航行环境，任务量较大，当船员把注意力分散到更多的任务中，其对安全警报和安全隐患的敏感程度就会降低。综上所述，在本发明所关注的船舶驾驶中，注意力是影响航行安全的一个重要因素。

脑电是大脑进行生理活动时，自发产生的一种生物电，通过头皮上检测到的电位差可以得到脑电信号，根据脑电信号频率高低可以分为不同频带，分别是0-4Hz的δ波，4-8Hz的θ波，8-12Hz的α波，12-40Hz的β波和大于40Hz的γ波，这些波也被称为节律波。根据大脑所处的不同状态，例如疲劳、专注、缺氧、睡眠等，各波段会有不同的特征。

相对于其他生理参数，专注程度不能直接用仪器观测到，所以需要用监测脑电的方式间接的检测专注程度。从原理上讲，专注程度的改变是发生在大脑中的生理活动，首先在大脑中产生生理变化，随后才会反应在船员具体的操作上。因此脑电信号能够更直接客观地反映大脑本身的状态，而且检测也极为迅速，具有无法人为控制无法伪造的优势。

现有和专注度、疲劳度检测相关的发明多集中在汽车驾驶、教育、医疗领域，这些发明中，有一部分使用了脑电设备。而在船员驾驶领域的研究中，大多数发明集中在智能驾驶、安全等方面。所以，基于脑电信号的船员专注度研究还是一个新颖的研究领域，针对船员的专注度检测设备必须经过专门设计研究，才能实现良好的检测效果。

基于脑电信号的优势，本发明提出了一种基于脑电信号的船员专注度检测系统。

发明内容

基于脑电信号的优势，为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于脑电信号船员专注度检测系统的检测方法。

所述基于脑电信号船员专注度检测系统包括：

脑电采集模块、第一蓝牙模块、第二蓝牙模块、微处理器、显示模块、语音模块；

所述脑电采集模块与所述第一蓝牙模块通过有线方式连接；

所述第一蓝牙模块与所述第二蓝牙模块通过无线方式连接；

所述第二蓝牙模块与所述微处理器通过有线方式连接；所述微处理器分别与所述的显示模块、语音模块通过有线方式依次连接。

所述的脑电采集模块、第一蓝牙模块安放在船员头部；