基于生理信号的驾驶疲劳综合评价指标的试验研究

摘要

蓬勃发展的汽车工业给我们的生活带来了舒适、快捷，但由之而造成的负面影响也是显而易见的，道路交通事故的增多给人们的生活带来了很大的危害。在导致道路交通事故的众多因素中，疲劳驾驶是其中的主要原因之一，疲劳驾驶直接导致道路交通事故几乎达到事故总数的20％。因此，对驾驶疲劳进行研究，寻找预防和缓解驾驶疲劳的方法，对交通事故的预防和控制具有非常重要的意义。
　　本文主要进行了如下研究工作：
　　（1）探讨了驾驶疲劳的影响因素和形成机理，详细总结了国内外基于生理指标测试的驾驶疲劳研究方法和现状。根据目前国内外驾驶疲劳生理测试研究指标心率、血压、呼吸、体温、脑电、肌肉电阻、胃肠电、诱发电位、血氧饱和度、唾液等，并结合本研究的实验室具体条件、实验可操作性、易操作性、实验要求等因素，最终确定心电、脑电、呼吸频率、体温、肌肉电阻五种生理信号作为本次试验的测试指标。
　　（2）构建了驾驶疲劳生理指标测试驾驶模拟平台。设计搭建驾驶模拟平台，进行模拟驾驶中生理指标的测试。该系统主要包括CS310t-1型汽车综合模拟驾驶系统，以模拟真实驾驶操作环境；美国进口MP150多导生理仪，包括用于放大生理信号的放大器、感知人体生物电信号的传感器及用于数据分析的自带计算机软件Acqknowledge。
　　（3）设计了驾驶疲劳生理指标测试试验流程，并进行试验的实施操作。选择20名在校学生作为试验对象，按照试验流程，应用多导生理仪测试被试连续50分钟驾驶任务过程中的心电、脑电、呼吸频率、体温、肌肉电阻五种生理信号，计算机记录并保存所得试验数据。
　　（4）通过生理仪自带软件Acqknowledge进行信号处理，进而对所得试验数据进行分析和探讨。首先介绍了一般线性回归分析和逐步线性回归分析的数学模型，调用R软件，针对两种回归方法进行了分析比较。从分析结果可知，基于一般线性回归分析得到的驾驶疲劳综合指标方程中出现许多变量不显著，而基于逐步线性回归分析法得到的驾驶疲劳综合指标方程避免该缺点，最后利用回归验证和可靠性验证说明了该驾驶疲劳综合指标能够很好的反映驾驶员的疲劳状态。
　　（5）基于主成分回归分析的驾驶疲劳综合指标的确定。首先介绍了主成分回归分析的数学模型，调用R软件，通过主成分回归分析对该模型进行了回归分析，得到了驾驶疲劳综合指标方程，对得到的回归方程进行回归验证和可靠性验证，说明了得到的驾驶疲劳综合指标能够有效地反映驾驶员的驾驶疲劳状态。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作和章节安排

2 驾驶疲劳生理指标测试试验设计

2.1 试验系统的构建

2.2 驾驶疲劳试验

2.3 主观疲劳分析

2.4 本章小结

3 基于回归分析的驾驶疲劳综合指标研究

3.1 数学模型

3.2 R软件简介

3.3 一般线性回归分析结果

3.4 逐步线性回归分析结果

3.5 本章小结

4 基于主成分分析的驾驶疲劳综合指标研究

4.1 数学模型

4.2 主成分分析结果

4.3 主成分分析回归验证

4.4 主成分分析可靠性验证

4.5 主成分分析与逐步回归分析结果对比

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 后续工作展望

参考文献

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