基于颈腰部肌电及脑电信号的疲劳驾驶检测

为了有效判别驾驶员的疲劳状态,结合生物力学分析提取了驾驶过程中的颈腰部肌电信号EMG和头部脑电信号EEG,并分析其特征参数在驾驶过程中的变化规律.结果表明:颈肌样本熵、颈肌复杂度、腰肌样本熵、腰肌复杂度、脑电样本熵、脑电复杂度这6个生理信号的特征参数值都随着驾驶时间的延长而逐渐降低,通过主成分分析可实现特征参数间的合理组合.基于多元回归理论,建立了能够有效预测疲劳驾驶的数学模型.状态验证结果表明,该模型对疲劳状态判别的正确率可达95%以上.     

基于脑电的乘员信息处理作业脑力负荷状态识别模型

脑力负荷状态的准确识别是装甲车辆乘员信息处理作业行为研究的关键技术,对提高人机系统的作战效能具有重要意义。针对乘员作业类型向信息处理作业转变的基本趋势,提出了融合小波包分解(WPD)和快速独立分量分析(Fast ICA)的脑电信号预处理方法,建立了反映脑力负荷状态的EEG信号特征空间。基于粒子群优化(PSO)算法和支持向量机(SVM)构建了乘员信息处理作业脑力负荷状态识别模型;并面向目标录入典型信息处理作业对识别模型进行了实例应用,旨在为解决乘员信息处理作业脑力负荷的准确识别探索新的途径。结果表明,该模型脑力负荷状态识别的平均正确率可达96%,可实现不同乘员脑力负荷的量化识别,具有良好的预测精度和可重用性。     

基于脑电信号的驾驶疲劳检测研究

研究利用脑电信号(EEG)判断驾驶员的疲劳程度. 基于疲劳驾驶实验平台进行模拟驾驶实验,综合实验视频图像和驾驶员自我评价进行主观疲劳评测. 利用生理检测仪采集驾驶员的脑电波,对比分析脑电信号不同频带信号功率谱值和驾驶员的主观疲劳评测之间的关系. 结果表明:主观疲劳评测与脑电信号中功率谱值的变化相对应,脑电功率谱的比值(α+θ)/β越大,疲劳等级越高.     

基于多导脑电复杂性测度的脑疲劳分析

通过对连续长时间脑力劳动前后状态下的脑电信号进行分析,提取了脑电信号的基本尺度熵和排列熵两种复杂性测度,研究了它们与脑疲劳程度之间的关系,以及它们在不同脑疲劳状态下的变化规律及其相关性.实验结果表明,基本尺度熵和排列熵与脑疲劳程度之间存在很强的关联性,对于不同的脑疲劳状态,随着脑疲劳程度的增加,其alpha(8～12 Hz)、beta(13～30 Hz)频率段和total频率段(0.5～30 Hz)脑电信号的基本尺度熵和排列熵逐渐降低.相对于Tsallis熵算法,基本尺度熵和排列熵可以更好地反映疲劳前后脑电信号复杂度的变化特性.同时,由于基本尺度熵和排列熵算法概念简单,运算量小,因而它们的计算复杂度大大降低,运算速度更快,使得实时分析与监测脑疲劳成为可能.脑电信号的基本尺度熵和排列熵有望成为衡量脑疲劳程度的指标.     

基于EEG的乘员信息处理作业脑力负荷状态识别模型

脑力负荷状态的准确识别是装甲车辆乘员信息处理作业行为研究的关键技术,对提高人机系统的作战效能具有重要意义。针对乘员作业类型向信息处理作业转变的基本趋势,提出了融合小波包分解（WPD）和快速独立分量分析（FastICA）的脑电信号预处理方法,建立了反映脑力负荷状态的EEG信号特征空间,基于粒子群优化（PSO）算法和支持向量机（SVM）构建了乘员信息处理作业脑力负荷状态识别模型,并面向目标录入典型信息处理作业对识别模型进行了实例应用,旨在为解决乘员信息处理作业脑力负荷的准确识别探索新的途径。结果表明,该模型脑力负荷状态识别的平均正确率可达96%,可实现不同乘员脑力负荷的量化识别,具有良好的预测精度和可重用性。     

基于驾驶员警觉度的交通标志适宜信息量研究

为了解决驾驶员在草原公路交叉口路段因交通标志信息量过低引起的行车警觉度降低的问题,利用交通标志信息量化模型,建立6个不同信息量水平的室内模拟驾驶实验,驾驶员分别以车速为60km/h、80km/h和100km/h行车,基于脑电信号检测行车警觉度的技术,选取脑电指标β、(α+θ)/β、α/β作为驾驶警觉度评价指标,定量分析不同信息量水平和车速下的3种脑电指标节律值变化,采用非线性曲线拟合法,探究信息量和车速对驾驶警觉度的显著性,根据NASA-TLX驾驶负荷量表对模拟实验分析的结论进行验证。结果表明,交通标志信息量和车速存在交互作用,对行车警觉度均有显著影响,在草原公路交叉口处的适宜交通标志信息量为J4水平（范围为30-40bits）,行车速度为60km/h时,驾驶员3种脑电指标数据表现最佳,且指标β、(α+θ)/β、α/β在车速为60km/h下的拟合度分别为0.947、0.844、0.861,NASA-TLX驾驶负荷量表六个维度的评分均在J4水平最低,与实验数据分析结论一致。     

基于脑电信号的草原公路驾驶疲劳研究

草原公路单调枯燥的驾驶环境容易使驾驶员产生驾驶疲劳,严重威胁到行车安全。通过草原二级公路实驾试验,监测驾驶员的脑电信号,探索真实驾驶环境下驾驶员驾驶时的EEG特征。结果表明:β波和(α+θ)/β这两项指标对驾驶员疲劳反应最为敏感,可以把这两项指标作为表征草原公路驾驶员疲劳的脑电指标;在草原公路150 min的驾驶过程中,驾驶员出现较明显疲劳症状时间段是:20~30 min,80~90 min,90~100 min,100~110 min。其中,在90~110 min这个时间段内疲劳趋势尤为明显。结果可为草原公路驾驶疲劳预警提供部分理论支撑。     

基于EEG小波包子带能量比的疲劳驾驶检测方法

驾驶员在从正常驾驶状态向疲劳驾驶状态变化的过程中,其脑电信号中的慢波逐渐增加,快波逐渐减少;针对这一特点,提出了一种基于小波包子带能量比的疲劳驾驶状态检测方法.采集和分析受试者模拟驾驶过程中的脑电信号,利用小波包分解系数计算出β波与慢波的能量比,将其作为疲劳指标F值.实验结果表明,尽管不同受试者的F值存在较大差异,但是对于同一受试者而言,F值随着驾驶时间的延长和疲劳程度的增加而逐渐降低,其相对于正常驾驶状态的衰减程度能够有效反映驾驶人的疲劳程度.     

基于脑机接口的自动驾驶意图研究

为了得到驾驶员在驾驶过程中的驾驶意图,通过采用理论分析与实验、仿真相结合的方法对大脑不同区域的脑电信号进行研究分析;设计模拟驾驶实验,建立脑电信号采集系统,采集驾驶人在左转、右转、直行前指定时间窗内的脑电信号;对采集的脑电信号运用小波包变换等方法进行信号分析处理、提取特征参数;建立粒子群算法的支持向量机模型和神经网络的驾驶意图识别模型;并对更高识别率的驾驶意图信号转换为相应的指令控制车辆实现自动驾驶。结果表明：粒子群优化算法的支持向量机的识别率最高达到73.53%,粒子群算法的神经网络识别模型具有更高的识别率最高可以达到92.9%。     

诱发脑电信号执行控制力特征识别研究

斯特普(Stroop)干扰试验常被用于执行控制力研究中,结合脑电在认知能力领域中的应用,采用数字Stroop干扰试验来诱发脑电信号,通过以样本熵为参数试验条件下脑电信号复杂度分析,观察脑电复杂度变化规律,建立执行控制力脑电特征识别方法.随机选取35名大学生进行数字Stroop干扰试验,同时采集被试的脑电信号,对脑电复杂度分析发现:试验过程中被试脑电样本熵值先降低后上升,最后回到正常水平;Stroop干扰试验下测评分数越高的被试,其样本熵的降低幅度越小.相关性统计分析得到,样本熵变化值与执行控制力相关系数为-0.699,呈显著负相关.研究表明基于Stroop干扰试验下脑电信号复杂度能够反应被试的执行控制力.