基于生理信号的驾驶员疲劳检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51565051
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0507.机械仿生学与生物制造
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Fatigue driving is a significant cause to road traffic accidents, and a driver’s fatigue state could be reflected in physiological signals in which a large amount of information is contained. In the current study, a driver’s fatigue detection model is usually established based on signal features picked up by time domain or frequency domain methods from a single type of physiological signal. Besides, most of the existing research is completed in a low-level driving simulator with a small sample size, and this situation lead to a poorly reproduced working condition as well as experimental results with low reliability. The proposal is aimed to study the fatigue state of drivers by acquiring all kinds of physiological signals, and extracting signal features using time domain, frequency domain, time-frequency domain and nonlinear methods as many as possible, combined with the forefront pattern recognition methods such as deep learning and Rodriguez’s method. At the same time, the proposal is planned to be completed in a high-level driving simulator with a large sample size. In this way, the problem of the singleness of physiological signal type employed, the limitation of signal feature extraction methods used, and the obsolescence of pattern recognition methods involved, which are exit in the relative researches in recently years, could be overcome. And therefore, the reliability and repeatability of the research results could be ensured. The proposal intends to establish an accurate and non-invasive driver’s fatigue detection model, as well as provide a theoretical basis and the data support for the study of the mechanism of fatigue by studying the relationships between different features from various physiological signals and fatigue, and the relationships between different features themselves.
疲劳驾驶是造成道路交通事故的重要原因之一,而生理信号中蕴藏的信息能够反映驾驶员的疲劳状态。目前的研究多选用一种生理信号,采用时域或频域方法提取其中的特征,建立疲劳检测模型,模型性能仍有许多不足之处。另外,现有研究通常采用小样本量在简单型驾驶模拟器上完成,实验过程对实际工况的再现能力不足,实验结果可靠性不高。本项目提出同步采集各种生理信号,全面提取信号中的时域、频域、时频和非线性特征,并结合深度学习和Rodriguez法等最新模式识别方法,研究驾驶员的疲劳状态,同时采用大样本量在高性能驾驶模拟器上完成,由此克服近年来相关研究存在的选用生理信号类型单一、信号特征提取方法不多,模式识别方法过时等问题,确保研究结果的可靠性和可重复性。本项目拟在研究各种生理信号不同特征与疲劳的关系,以及不同特征之间相互关系的基础上,建立准确、无创的驾驶员疲劳检测模型,并为疲劳机制的研究提供理论依据和数据支持。

结项摘要

驾驶疲劳的研究是交通安全领域的一个重要课题。本项目通过3批次驾驶疲劳实验,研究了驾驶员疲劳状态的生理特征和操作特征。首先,分析了长时间单调驾驶作业开始时和结束时的心率变异性信号和脑电信号。结果表明,与额叶位置相比,颞叶位置脑电变化更为显著,对用于困意驾驶的可穿戴检测设备而言,颞叶位置是可行的脑电记录位置;通过去趋势波动分析提取心率变异性信号和脑电信号中的标度指数,结果表明这一特征具有应用于驾驶疲劳检测系统的前景。其次,研究了驾驶员心率变异性特征与精神状态的关系。结果表明心率变异性特征可以表征驾驶员的精神状态,并且在表征驾驶员精神状态时存在性别差异;男性和女性驾驶员自主神经系统的活动在疲劳状态存在更多的性别差异。最后,提取了驾驶员疲劳驾驶时的操作特征,并采用联合优化方法对分类器参数与指标集进行优化,通过支持向量机建立疲劳检测模型,准确率达到81.82%。本项目的研究成果为驾驶疲劳检测系统的开发提供了理论依据和数据支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
模拟驾驶实验中同步装置的设计及实验教学应用
  • DOI:
    10.16791/j.cnki.sjg.2020.03.022
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    实验技术与管理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾超;王文军;陈朝阳;张超飞;成波
  • 通讯作者:
    成波
驾驶员疲劳状态生理信号的DFA
  • DOI:
    10.13873/j.1000-9787(2016)01-0007-04
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾超;王文军;陈朝阳;张超飞;成波;John M Cavanaugh
  • 通讯作者:
    John M Cavanaugh
Effects of stretch reflex on back muscle response during sinusoidal whole body vibration in sitting posture: A model study
坐姿正弦全身振动时牵张反射对背部肌肉反应的影响:模型研究
  • DOI:
    10.1016/j.ergon.2019.02.005
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    International Journal of Industrial Ergonomics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    张超飞;孟祥杰;Dennis E. Anderson;王文军;陶鑫;成波
  • 通讯作者:
    成波
监测疲劳驾驶时定量脑电图特征量化指标分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    汽车安全与节能学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈朝阳;王文军;张超飞;成波;曾超;孟祥杰;John M Cavanaugh
  • 通讯作者:
    John M Cavanaugh
考虑性别因素的驾驶人疲劳状态HRV非线性特征
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-0505.2019.03.027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾超;王文军;李燕;陈朝阳;张超飞;成波
  • 通讯作者:
    成波

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其他文献

电脉冲诱导的肝癌细胞凋亡效应和线粒体跨膜电位变化
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    姜方弋;曾超;梁可道;米彦;刘欢;唐丽灵;孙才新
  • 通讯作者:
    孙才新
改进的邻域滤波图像修复算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电视技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    代仕梅;曾超;张红英
  • 通讯作者:
    张红英
基于全双工的中继选择协作通信网络性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    信息通信
  • 影响因子:
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  • 作者:
    钟斌;曾超;席在芳;陈超洋
  • 通讯作者:
    陈超洋
沉淀陈化对Ce_(0.7)Mn_(0.3)O_x催化净化柴油车尾气碳颗粒的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗利萍;唐林茜;周子众;杨艳;黎云祥;任丽平;曾超;张纳;杨铮铮
  • 通讯作者:
    杨铮铮
阿替洛尔在硝酸根溶液中的光降解研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾超;孟翠;杨曦;高士祥
  • 通讯作者:
    高士祥

其他文献

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曾超的其他基金

驾驶疲劳神经机制及疲劳预测方法研究
  • 批准号:
    51965055
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    41 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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