發(fā)布時間：2017-10-11 02:06

  本文關(guān)鍵詞：心率變異性在汽車司機(jī)駕駛疲勞監(jiān)測中應(yīng)用的研究

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【摘要】： 汽車司機(jī)的疲勞駕駛已經(jīng)是引起交通事故的重要原因之一,目前,科學(xué)家已經(jīng)研究了多種駕駛疲勞監(jiān)測的方法,如通過駕駛員的生理特征或個體特征,通過車輛的行駛狀態(tài)等。其中,利用心率變異性(Heart Rate Variability,HRV)信號來監(jiān)測汽車司機(jī)的疲勞狀態(tài)是一種無創(chuàng)、方便、快捷的方法。本論文通過分析HRV的時域特性、頻域特性及非線性特性,探討了HRV指標(biāo)在疲勞駕駛監(jiān)測中應(yīng)用的可行性與適用程度,為疲勞駕駛監(jiān)測的研究提供一些新的手段和方向。 本文首先采集了20組模擬駕駛時的心電數(shù)據(jù),對心電信號進(jìn)行重采樣、低通濾波后,利用閾值法進(jìn)行R波檢測,最后得到精度較高的RR間期序列,即HRV信號。在總結(jié)和研究了時域、頻域及非線性分析方法的基本原理后,比較了三種方法的參數(shù)優(yōu)缺點(diǎn),選定三種分析方法各自的參數(shù)指標(biāo):(1)時域指標(biāo):MEAN(RR間期均值),SDNN(RR間期標(biāo)準(zhǔn)差),rMSSD(相鄰RR間期差值的均方根,反映HRV的快速變化);(2)頻域指標(biāo):LF(低頻功率),HF(高頻功率);(3)非線性指標(biāo):D2 (關(guān)聯(lián)維數(shù)),LE (Lyapunov指數(shù))。在MATLAB軟件平臺上,研究駕駛過程中的HRV信號各種指標(biāo)的變化情況,得出了以下結(jié)論,隨著疲勞程度的加深:(1) MEAN、rMSSD沒有顯著變化(P0.05),SDNN顯著增大(P0.05),反映HRV的總和增大;(2) LF顯著上升(P0.05),HF顯著下降(P0.05),反映交感神經(jīng)活動增強(qiáng),迷走神經(jīng)活動減弱;(3)關(guān)聯(lián)維數(shù)與Lyapunov指數(shù)都顯著下降(P0.05),反映了產(chǎn)生HRV信號的非線性心臟系統(tǒng)的復(fù)雜性和混沌程度降低,說明需要更少過去值或隨機(jī)影響起作用。這些指標(biāo)的變化趨勢表明HRV可以作為評價(jià)駕駛疲勞的一種手段,它不僅可以正確反映駕駛員是否疲勞,而且可以大致判斷駕駛疲勞的程度。 根據(jù)結(jié)論可以得出通過HRV判斷汽車司機(jī)駕駛疲勞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對HRV信號進(jìn)行三種方法的綜合分析,結(jié)合了線性分析與非線性分析的優(yōu)點(diǎn),使得疲勞評價(jià)更加準(zhǔn)確,是一種十分有研究價(jià)值的手段。HRV在汽車司機(jī)的疲勞監(jiān)測中的應(yīng)用有廣闊的實(shí)際應(yīng)用與研究前景。
【關(guān)鍵詞】：心率變異性 駕駛疲勞 時域分析 頻域分析 非線性分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：R444
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 問題的提出及研究意義8-9
• 1.1.1 問題的提出8
• 1.1.2 研究的意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 通過監(jiān)測司機(jī)的生理信號評價(jià)司機(jī)的疲勞狀態(tài)9
• 1.2.2 通過監(jiān)測司機(jī)的個體特征評價(jià)司機(jī)的疲勞狀態(tài)9-10
• 1.2.3 通過監(jiān)測車輛的參數(shù)評價(jià)司機(jī)的疲勞狀態(tài)10-11
• 1.2.4 國際上近期研制的駕駛疲勞監(jiān)測裝置11
• 1.3 本課題研究的目的和研究內(nèi)容11-13
• 1.3.1 本課題的研究目的11-12
• 1.3.2 本課題的主要研究內(nèi)容12-13
• 2 心率變異性的生理學(xué)基礎(chǔ)13-18
• 2.1 心率變異性的概念13
• 2.2 心率變異性的生理基礎(chǔ)13-14
• 2.2.1 自主神經(jīng)系統(tǒng)對心率的調(diào)節(jié)13-14
• 2.2.2 自主神經(jīng)失衡與心率變異性的變化14
• 2.3 心率變異性的應(yīng)用14-18
• 2.3.1 心率變異性在健康人群中的應(yīng)用14-16
• 2.3.2 心率變異性在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用16-18
• 3 心率變異性信號的采集18-29
• 3.1 心率變異性信號采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)18
• 3.2 ECG 數(shù)據(jù)的采集18-20
• 3.2.1 心電信號基礎(chǔ)知識18-19
• 3.2.2 心電信號的采集19-20
• 3.3 ECG 數(shù)據(jù)的預(yù)處理20-22
• 3.3.1 心電信號的重采樣20
• 3.3.2 低通濾波預(yù)處理20-22
• 3.4 R 波檢測與HRV 信號22-29
• 3.4.1 差分閾值法23-27
• 3.4.2 模板幅頻匹配法27
• 3.4.3 小波檢測法27-29
• 4 心率變異性信號的分析29-44
• 4.1 心率變異性信號的時域分析29-31
• 4.2 心率變異性信號的頻域分析31-37
• 4.2.1 心率變異性的頻域分析方法31-34
• 4.2.2 AR 譜估計(jì)法34-36
• 4.2.3 心率變異性的頻域分析指標(biāo)36-37
• 4.3 心率變異性信號的非線性分析37-44
• 4.3.1 非線性分析的基本概念37-38
• 4.3.2 HRV 混沌行為的生理機(jī)制38
• 4.3.3 狀態(tài)空間的重構(gòu)38-39
• 4.3.4 HRV 的非線性分析參數(shù)39-44
• 5 研究結(jié)果44-52
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方法44
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-52
• 6 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 主要結(jié)論52
• 6.2 后續(xù)研究工作的展望52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 附錄60

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 胡江碧;李安;王維利;;不同天氣狀況下駕駛員駕駛工作負(fù)荷分析[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

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3 徐冬青;草原公路環(huán)境下連續(xù)駕駛時間對疲勞的影響研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

4 龍偉峰;基于駕駛員工作負(fù)荷的公路平面線形設(shè)計(jì)安全評價(jià)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

5 霍月英;基于駕駛員心生理反應(yīng)的草原公路最大直線長度研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 司東美;高速公路駕駛員不良駕駛行為危險(xiǎn)度研究[D];吉林大學(xué);2012年

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本文編號：1009861