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非接触式汽车驾驶员心电监测系统的研究与实现

贺金义  
【摘要】:疲劳驾驶是引发交通事故的重要原因之一。不同于其它危险驾驶,疲劳驾驶具有隐蔽性,不易检测,严重威胁了广大驾驶员的人身安全。因此,研究如何防止疲劳驾驶,对于减少交通事故,保护驾驶员的人身安全具有重要意义。 驾驶疲劳作为一种复杂的生理现象,目前国际上还没有公认的有效检测方法。研究表明,人体心电信号的多项指标与人体的疲劳程度紧密相关。通过监测驾驶员的心电信号,便可以达到检测疲劳驾驶的目的。然而,传统心电检测方法需要在被测对象的皮肤上粘贴电极,而驾驶环境的特殊性则不允许采用这种传统检测方法。如何在不影响驾驶安全的情况下,透过驾驶员所穿的衣服,对其心电信号进行监测,进而判断其疲劳程度,一直是个难题。 本文基于一种新型的电容电极和普通接地电极,设计了一套汽车驾驶员心电监测系统的原型系统。在该系统中,电容电极由双面PCB板制成,放置在驾驶座上,用作信号电极;接地电极由0.2mm厚的铜皮制成,安装在方向盘左半圈外沿,与电路中的模拟地相连,在驾驶的过程中与驾驶员的左手直接接触。这样的电极配置方式,可以最大限度地减少驾驶员上半身的运动所带来的干扰。驾驶员穿着普通的衣服正常驾驶,其心电信号通过电容电极的耦合作用传输到前置放大电路的输入端,经滤波放大电路处理后,得到幅值约为1V的心电信号。模数转换器以1000Hz的采样率对处理后的心电信号进行采样,得到数字化的心电信号。单片机将数字化的心电信号通过RS232串口通信电路传送给上位机。在上位机中,开发了基于LabVIEW的心电数据显示和存储系统。最后对所设计的系统分别开展了实验室模拟实验和汽车驾驶实验,结果表明,该系统在功能上满足了设计要求,具有一定的理论价值和实用价值。图50幅,表0个,参考文献64篇。


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