本文關(guān)鍵詞：基于心率變異性的駕駛員精神負荷評價及應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：人因失誤是導致交通事故的一個重要致因,而在復雜的“人-車-環(huán)”交通系統(tǒng)中,駕駛員的精神負荷水平不適,是導致人因失誤的一個重要因素。駕駛員的視覺信息負荷的增大將引起精神負荷的升高,受駕駛相關(guān)任務或非駕駛?cè)蝿盏男畔⒘俊⑿畔碗s度、可允許操作時間等影響,駕駛員容易出現(xiàn)精神負荷超載或過低的現(xiàn)象,導致駕駛決策遲緩或錯誤,引發(fā)駕駛失誤等不安全駕駛行為,因此駕駛員精神負荷成為交通工效學領(lǐng)域的重要研究問題。本文主要研究了基于心率變異性的駕駛員隨精神負荷評價方法,通過多元統(tǒng)計過程控制方法判斷駕駛員的精神負荷水平,研究了具有脈搏信號檢測的傳感器用于心率變異性分析的準確性,理論上驗證了該評價模型可用于可穿戴設(shè)備的實用性。本文首先對國內(nèi)外工效學界的精神負荷研究現(xiàn)狀進行了廣泛調(diào)研,在總結(jié)前人精神負荷評價方法研究的基礎(chǔ)上,針對課題研究目標,設(shè)計了不同精神負荷水平的實驗測試方案。實驗平臺選擇ErgoLAB人機同步實驗平臺,在城市道路開展實車實驗,設(shè)計并完成了具有不同道路復雜度路段的同一實驗路線的10組實驗,記錄了10名駕駛員的心電信號與對應實驗場景,按實驗編號進行實驗數(shù)據(jù)存儲。其次,本文對實驗數(shù)據(jù)進行了ECG信號預處理、R波波峰識別、RR間期提取、RR間期樣條插值,得到了等時間間隔的RR間期時間序列,通過多組實驗數(shù)據(jù)測試,取得了很好的RR間期提取效果,保證了HRV分析的數(shù)據(jù)源的準確性。運用多元統(tǒng)計變量過程控制的方法,以心率變異性時頻域指標為樣本變量,構(gòu)建駕駛員精神負荷評價模型。多組實驗數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),該模型對于復雜路況下駕駛員精神負荷水平的監(jiān)測具有較強的敏感性,多組數(shù)據(jù)驗證Q值的變化可以作為精神負荷評價的可靠性指標。最后,在驗證了心率變異性用于駕駛員精神負荷評價具有可靠性的基礎(chǔ)上,本文研究了一種具有光電式脈搏信號檢測功能的傳感器用于心率變異性分析的準確性、與可執(zhí)行性,通過對多組數(shù)據(jù)的分析,結(jié)果表明這種光電式脈搏信號檢測傳感器用于心率變異性分析與心電信號的分析結(jié)果相比,準確率達到95%以上。這一分析的準確率表明,本文提出的負荷評價模型在可穿戴式輔助駕駛設(shè)備中的應用前景較大,驗證了這一方法的實用性。
【關(guān)鍵詞】：心率變異性 精神負荷評價 多元統(tǒng)計變量過程控制 光電式脈搏信號 可靠性
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U491.254
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 精神負荷及評價方法9-13
• 1.2.2 生理測量法研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 精神負荷評價在駕駛領(lǐng)域的應用現(xiàn)狀15-17
• 1.3 研究內(nèi)容與技術(shù)路線17-18
• 1.3.1 課題研究主要內(nèi)容17-18
• 1.3.2 課題研究技術(shù)路線18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 精神負荷評價研究的理論基礎(chǔ)19-34
• 2.1 駕駛員精神負荷概述19-22
• 2.1.1 精神負荷的生理學理論19-20
• 2.1.2 心率變異性生理學基礎(chǔ)20-22
• 2.2 心率變異性分析概述22-30
• 2.2.1 心電信號預處理22-25
• 2.2.2 RR間期提取25-26
• 2.2.3 心率變異性分析26-30
• 2.3 精神負荷評價方法30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 實驗研究34-40
• 3.1 實驗目的34
• 3.2 實驗平臺及設(shè)備34-35
• 3.3 實驗方案設(shè)計35-37
• 3.3.1 實驗對象35-36
• 3.3.2 實驗場景36-37
• 3.4 實驗過程及數(shù)據(jù)采集37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 實驗數(shù)據(jù)分析40-52
• 4.1 心電信號預處理40-47
• 4.1.1 心電信號去噪40-43
• 4.1.2 心電信號特征提取43-47
• 4.2 精神負荷評價47-51
• 4.2.1 評價指標選取47-48
• 4.2.2 駕駛員精神負荷評價48-51
• 4.3 駕駛員精神負荷評價測試51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 駕駛員精神負荷評價的應用52-58
• 5.1 應用的研究基礎(chǔ)52-53
• 5.2 應用方案測試53-56
• 5.2.1 實驗測試53-54
• 5.2.2 心率變異性分析可靠性驗證54-56
• 5.3 應用系統(tǒng)方案設(shè)計56-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻60-65
• 申請學位期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文65-66
• 致謝66

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