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。     

高原公路线形对驾驶员肌电特性影响试验分析

为了解高原公路线形对驾驶员肌电特性影响,寻求提高行车安全途径以及今后道路线形设计参考依据。通过在新疆帕米尔高原G314路段进行驾驶员行车试验,利用生物反馈仪提取受测驾驶员肌电信号,利用频域分析方法选取平均功率频率(MPF)作为测评指标,定量分析其在海拔与道路线形影响下的变化规律,同时建立关系模型。分析结果表明:驾驶员颈部MPF会随着海拔的升高而减小;平曲线半径逐渐减小的路段上,驾驶员颈部MPF会减小,而纵坡度变化对MPF的影响并不显著;线形组合值增大会导致驾驶员颈部MPF减小;海拔与线形组合值共同影响下,驾驶员颈部MPF变化明显,海拔越高、线形组合值越大,驾驶员颈部MPF越小。     

草原公路长时程行车时驾驶人的脑电特征分析

草原公路具有景观单调,行车视距大,平、纵曲线设置不合理,交通流量小等特征,易引起驾驶疲劳,诱发交通事故。选取草原公路进行模拟驾驶,应用MP150多通道生理信号采集仪,采集12名司机4 h模拟驾驶过程中的脑电(EEG)数据,探寻模拟驾驶条件下驾驶过程中EEG相关指标的特征。结果表明:β波及(α+θ)/β这两项指标能较好地反应司机脑电的变化过程;当行驶到20 min时,驾驶疲劳第一次出现;当行驶到60 min时疲劳第二次出现;当行驶到90 min时疲劳第三次出现,当行驶到120 min时疲劳第四次出现;男司机行驶到170 min时和女司机行驶到160 min时驾驶疲劳增加明显,此时,司机应停止驾驶任务,进行调整休息;男、女司机的驾驶疲劳具有累计效应,且驾驶疲劳的累计变化量与驾驶时间具有较强的相关性。     

基于表面肌电的草原公路驾驶员局部肌肉疲劳试验研究

为了检测草原公路特殊性对驾驶员颈、肩、腰部肌肉所产生的影响,选取6名驾驶员进行草原公路的实驾试验,使用频域分析方法,获得驾驶员颈部胸锁乳突肌、肩部斜方肌、腰部竖棘肌的平均功率频率(MPF)的变化特征。结果表明:随着驾驶时间的延长驾驶员的各部位肌肉会出现疲劳,且各部位肌肉的MPF变化程度存在差异性:4位驾驶员胸锁乳突肌在50 min出现深度疲劳,6位驾驶员斜方肌在80 min达到不可恢复的疲劳,6位驾驶员腰部竖棘肌在60~80 min内出现了MPF的最低点。女性的腰部竖棘肌比男性更容易抵抗疲劳。     

基于表面肌电信号的高原公路驾驶员颈部疲劳试验分析

为了解高原公路驾驶员颈部疲劳状况,寻求减轻驾驶员疲劳途径。选取新疆帕米尔高原典型路段进行实驾试验,通过生物反馈仪获取受测驾驶员颈部肌电数据,利用时域与频域分析方法选取积分肌电值(IEMG)与中值频率(MF)作为评价指标,研究高原公路驾驶员颈部肌肉IEMG与MF在连续驾驶时间、海拔作用下的疲劳特性。研究表明:连续驾驶时间、海拔是影响驾驶员IEMG、MF的主要因素。随着驾驶时间增长与海拔逐渐升高,驾驶员IEMG有上升趋势,而MF有下降趋势,表明高原公路驾驶员从低海拔到高海拔路段长时间连续驾驶车辆导致颈部疲劳感增加。通过对比不同行车经历驾驶员,发现经常出入高原公路驾驶员的颈部疲劳度与自我缓解能力要优于首次进入高原公路行驶车辆的驾驶员。     

草原公路曲线段指示标志对驾驶员脑电信号的影响研究

为了解决以往草原公路曲线段诱导标志设置时忽略驾驶员心生理状态问题,探讨在草原公路特殊线形条件下曲线段诱导标志个数对驾驶员脑电信号的影响,针对四段草原公路曲线指示标志,通过室内模拟试验采集驾驶员的脑电信号,基于脑电信号的时频分析方法,具体研究了驾驶员β波、(θ+α)/β指标与曲线指示标志的关系。结果表明:不设诱导标志的曲线路段对驾驶员的初始影响程度不大,使得驾驶员在曲线段潜在驾驶危险程度增加;曲线段设置诱导标志与不设诱导标志对驾驶员β波、(θ+α)/β指标均有显著影响,随着诱导标志个数的增加,驾驶员获取的道路信息越充分,对驾驶员的心生理状态影响越小。     

草原公路交通标志信息量对驾驶员脑电信号的影响分析

为了探究草原公路交通标志信息量对驾驶员脑电特性的影响,确定最佳信息量水平。本文依据草原公路交通标志现状,利用雷诺六自由度实车模拟驾驶系统模拟典型的草原公路,设计了5个信息量水平（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5）的交通标志,其中Z1是草原公路交通标志的主要存在形式。利用MP150多通道生理仪采集驾驶员行驶过程中的脑电信号,探索模拟驾驶环境下驾驶员的脑电信号特征。结果表明:交通标志信息量对驾驶员脑电信号有显著影响,在Z1水平下驾驶员的β波、(α+θ)/β指标表现较差,不利于安全行车;在Z3水平下驾驶员的β波、(α+θ)/β指标表现最佳,最利于安全驾驶;通过对比经验组与非经验组驾驶员,发现经验组驾驶员更放松,经验组驾驶员处理信息的能力要强于非经验组,获取的更多的是有效信息。     

音乐对草原公路驾驶疲劳恢复的有效性

音乐调节在疲劳恢复领域应用广泛,为了解决草原公路因单调驾驶环境造成的驾驶疲劳的恢复问题,提出了音乐调节的恢复方式,对草原公路驾驶疲劳的恢复情况进行有效性探究。通过草原公路模拟驾驶实验,将20名驾驶人随机分为两组,分别进行自然恢复和音乐环境下的驾驶疲劳恢复实验,并采集驾驶人静测、驾驶作业过程中和疲劳恢复期的脑电信号,分析不同恢复方式下驾驶人脑电信号的变化规律,探究音乐对草原公路驾驶人疲劳恢复的有效性。实验结果表明：驾驶人脑电信号的α波和θ波指标在驾驶疲劳恢复期内的反应最为敏感,利用这两项指标进行不同恢复方式下驾驶疲劳恢复期的差异性分析。草原公路模拟驾驶实验180 min后,在30 min的疲劳恢复期内,音乐调节组驾驶人的恢复时间为12～15 min,自然恢复组驾驶人的疲劳恢复时间为27～30 min。     

人体腿部表面肌电信号特征提取方法

表面肌电信号(sEMG,surface electromyography)作为人体运动检测的主要信息源之一,已被广泛应用于康复训练福祉机器人领域。针对人体下肢动作识别的问题,提出了一种针对表面肌电信号进行小波变换的特征提取方法。在肌电信号的频域分布中,该方法选取小波子空间中活动段的平均功率组成特征向量。为验证所提出方法的有效性,设计实现了一种微型便携式多通道sEMG信号采集系统,并利用支持向量机(SVM,support vector machine)构建分类器对腿部动作进行识别。实验结果表明:该方法能有效识别腿部常见的4种动作,同一个体动作识别率能达到95%以上,不同个体识别率平均能达到85%,能够较好地应用于下肢运动障碍患者的日常康复训练。     

草原公路交叉口指路标志信息量对驾驶员认知特性影响分析

针对草原公路交叉口指路标志信息设置不合理的问题,根据调查设计7类不同信息条数指路标志,设置借助事件相关电位(event-related potential, ERP)及E-Prime相关设备,开展不同指路标志信息条数在60、80、100 km/h 3种速度下驾驶员脑认知模拟驾驶实验,分析选取失匹配负波(mismatch negativity, MMN)波幅值、P3b波幅值作为驾驶员脑力认知评价指标。结果表明：对3种速度下的驾驶员视认不同标志的MMN波幅值分析可知,60 km/h和80 km/h情况下设置指路标志信息条数为5、6、100 km/h条件下设置信息条数为3和4时,驾驶员大脑过滤无效信息的效率增加,可以有效提高驾驶员行车注意力;同样条件下,由驾驶员视认P3b波幅值分析知,60 km/h和80 km/h下设置指路标志信息条数为5、6、100 km/h条件下设置指路标志信息条数为3和4时,驾驶员同样不需要投入过多的脑力资源就能完成信息认知任务,信息决策能力增强,有利于在交叉口冲突点行车。     

内蒙古草原退化状况及驱动因素对比分析——以锡林郭勒草原与呼伦贝尔草原为研究区域

利用1980年以来的遥感数据、气象数据和牲畜头数数据,采用图形代数和统计分析方法,对比研究了锡林郭勒和呼伦贝尔两大草原退化状况及其驱动因素。研究结果表明,锡林郭勒草原目前已经发生了整体性的全面退化,中重度退化草原面积超过40 %,呼伦贝尔草原退化面积为54.36 %,以轻度退化类型为主;草原退化主要受气候旱化和放牧活动的影响,草原植被覆盖度的降低与降雨量减少及干旱程度提高之间存在高度一致的对应关系;而锡林郭勒草原退化程度显著高于呼伦贝尔草原,这与其自上世纪80年代以来一直处于高强度放牧利用密切相关。     

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.     

草原公路驾驶员心电指标对标志标牌 信息量的敏感性

为验证驾驶员心电指标(electrocardiogram,ECG)对草原公路标志标牌信息量的敏感性,选取5名驾驶员开展草原公路实驾试验,分析驾驶员心电指标随标志标牌信息量变化规律,通过相关性分析、斜率分析方法研究各驾驶员心电指标变化趋势的相关性和单位时间内各心电指标受信息量变化的影响规律。结果表明:草原公路标志标牌信息量变化对驾驶员MRR(RR间期均值)和NN50(相邻间期差值大于50 ms的个数)指标值影响较大,其中与MRR指标值变化关联度为81. 82%,与NN50指标值变化关联度为63. 64%,因此可选用MRR值和NN50值来评价草原公路标志标牌信息量对驾驶员心电特性的影响;随着标志标牌信息量的增加,驾驶员MRR值呈下降趋势,NN50值呈上升趋势,驾驶员注意力集中,警惕性较高。     

基于汽车操纵信号的驾驶员疲劳状态检测

将驾驶方向盘运动信息及道路偏移值作为驾驶员疲劳表征信息,通过模拟器的模拟驾驶实验,采集10名驾驶员疲劳表征数据,建立神经网络模型对驾驶员疲劳状态进行检测.基于PVT（Psychomotor Vigilance Task）测试结果及驾驶录像,采集清醒状态与疲劳状态的实验数据,并进行分析;然后对数据进行离散化和归一化,作为神经网络模型的输入.采用BP算法对神经网络模型进行训练,直至满足误差要求.实验结果表明,该方法检测驾驶员疲劳状态的准确率较高,实用性较强.     

模拟驾驶过程中精神疲劳的实验分析

实验采用自行设计的监视操作程序作为实现驾驶精神疲劳的替代工具．实验中，10名处于某一年龄段的男性样本在90min内执行同一监视操作程序，实验前后分别测试实验样本的血压值、临界融合频率等客观指标，并与操作判断正确率相结合分析疲劳实验的替代可行性．结果表明，监视操作可以作为模拟驾驶过程中精神疲劳的有效手段．     

基于面部特征分析的疲劳驾驶检测方法

为避免疲劳驾驶,通过提取面部疲劳特征参数的方法研究了驾驶员疲劳检测技术.对SSD(single shot multi box de-tector)目标检测算法及连续自适应均值漂移跟踪算法(continuously adaptive MeanShift,CamShift)进行优化,以检测人脸区域.利用特征点定位提取面部疲...     

基于BP和GA_BP的疲劳驾驶检测算法对比分析

为了有效检测驾驶人疲劳驾驶状态,利用模拟驾驶器开展疲劳驾驶实验,建立2类(疲劳、正常)样本数据库;采用均值分析法提取特征参数;最终基于BP和GA_BP神经网络建立分类算法进行疲劳驾驶检测。结果显示,基于GA_BP的分类算法的识别准确率、达到设定目标的次数、均方误差和迭代步长均比基于BP的算法好;两种算法的运行时间均呈二次函数增长;但基于GA_BP的分类算法增长速度更快。这表明基于BP和GA_BP建立分类算法进行疲劳驾驶检测具有可行性,且基于GA_BP的算法识别效果更好,虽然其运行时间较长,但满足实时检测的要求。     

40Cr钢的疲劳损伤机理研究

主要通过扫描电镜、电子探针对40Cr钢的疲劳损伤过程进行显微组织及成分分布分析．研究了鉴雾型筝萌生的位置、形状、扩展过程和扩展途径，确定出了微裂纹开始形成时的循环次数．发现裂纹易于在铬的富集区及铬的碳化物处萌生．     

岩石蠕变及疲劳破坏过程和破坏极限研究

介绍了蠕变试验及疲劳试验与岩石破坏过程和普通的单轴压缩破坏过程之间相关性以及岩石的蠕变极限和疲劳极限的研究结果。