基于无线多模态信号采集的驾驶员疲劳监测系统设计研究

目的:设计基于无线多模态信号采集的驾驶员疲劳监测系统,用于驾驶员疲劳评价和体征监测,以确保驾驶员的交通安全.方法:针对采集单人、单一模态数据,对不同场景的适应性不足等问题,设计基于无线多模态信号采集的驾驶员疲劳监测系统,系统通过摄像头记录驾驶员的面部状态,结合眼睑闭合度进行预评价,利用无线通信控制多个自行研制的电生理信号采集设备,实时采集驾驶员的脑电、心电及眼电信号.通过巴特沃斯低通滤波器和小波变换减少电生理信号中的伪迹和干扰,利用非线性变换提取脑电信号三频段差分熵特征、差分法提取心电中的心率特征,对驾驶员体征和疲劳状态进行实时监测、分析和可视化.结果:通过共模抑制比、输入噪声和信号完整性测试验证,驾驶员疲劳监测系统能够满足脑电、心电的医学采集标准;多人、多通道数据采集实时性误差<62.5 ppm;基于三频带非线性特征计算的疲劳程度与主观评价相关性达到89.1％,相较于双频带线性特征的相关性提升了14.2％.结论:基于无线多模态信号采集的驾驶员疲劳监测系统可实时采集驾驶员的多模体征,有效检测其疲劳和监测心率,对确保驾驶员交通安全具有重要意义和应用价值.