驾驶员疲劳检测方法及其应用开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)


1 目的及意义

1.1 选题背景及研究意义

中国是交通事故发生次数和死亡人数最多的国家,交通事故数量及死亡人数均居世界首位,进人21世纪,中国年均交通事故死亡人数接近10万[1]。其中疲劳驾驶已成为交通事故最主要的原因之一,一项分析疲劳驾驶引起交通事故的国际研究指出,大约有15%~30%的交通事故由疲劳驾驶引起,疲劳驾驶导致的事故造成的死亡人数是其他事故的三倍[2]。2014年至2016年浙江省高速公路疲劳驾驶事故死亡人数的占总死亡人数的近45%[3]

驾驶员疲劳驾驶作为全球范围内交通安全事故的主因之一,世界各国都十分重视驾驶员疲劳检测方法的研究。疲劳驾驶检测技术是预防驾驶员过度疲劳、防止疲劳驾驶引起交通事故的一种有效手段[4],目前已成为当前各国研发的热点。该研究利用计算机技术、传感器技术、通信技术、信号分析与处理技术等识别驾驶人的生理指标、行为特征、车辆的行驶状态以及行驶环境等信息,实时分析驾驶员的疲劳状态,提醒驾驶人规避危险,甚至能在紧急情况下主动操纵车辆[5]。进入21世纪后,关于疲劳驾驶检测的专利申请量大幅增长,其中向中国专利局申请的专利申请量和该申请量占全世界总申请量的比重从2005年左右大幅上升,意味着该技术在国内以及国际的市场前景呈迅速走高趋势[6]

疲劳驾驶检测技术对于降低道路交通事故发生率、提高道路行车安全、保障驾驶员的生命安全具有重要意义,同时疲劳驾驶检测技术在未来较长时间内都会是国内外汽车安全领域的研究热点。国外相关研究起步较早,目前处于稳定发展的阶段;而国内的起步较晚,尚处于研究与试验阶段,市场化程度不高,与国外存在较大差距。因此,分析驾驶员疲劳不同阶段的生理特征,研究准确、高效的驾驶员疲劳检测方法,有效地识别出驾驶员的疲劳状态和疲劳水平,在驾驶过程中做出相应的预警,具有重要的现实意义和研究价值,开展疲劳驾驶检测方法的研究刻不容缓。

1.2 国内外研究概况

疲劳状态的成因和机理都比较复杂,缺少关于疲劳精确、统一的定义和公认的准确参照指标,因此目前没有公认的最有效的疲劳检测方法。大体上可将现有的疲劳检测方法分为主观检测法和客观检测法。

主观检测方法主要通过主观调查表、驾驶员自我记录表、斯坦福睡眠尺度表和皮尔逊疲劳量表等评定驾驶员的疲劳状态[7]。此类方法简单易用,但存在较大的个体差异,不能实时检测疲劳状态,且评分标准易受环境和短时记忆消退的影响,难以实现疲劳检测预警的客观性、实时性与准确性,多作为疲劳驾驶试验的一个辅助环节[8]

客观检测法是借助仪器、设备等辅助工具对驾驶员行驶时能反映疲劳的生理和心理上的特异性指标进行检测[9],检测结果比较准确,应用较为广泛,成为了目前国内外学者研究的重点。驾驶员疲劳客观检测方法主要有3种[10]

1.基于驾驶员生理指标的疲劳检测,如脑电、心电、肌电检测等;

2.基于驾驶员行为特征的疲劳检测,如眼动分析、头部位置检测等;

基于行驶过程中车辆参数的疲劳检测,如方向盘转动角度、车道偏离程度等;

1.2.1 基于驾驶员生理指标的疲劳检测方法研究现状

一般认为驾驶疲劳是中枢性质、影响全身的,因此可以根据驾驶员的生理特征变化来进行疲劳状态的分析判断,目前针对驾驶员生理指标的疲劳检测方法的研究主要针对心电、脑电和肌电三类生理特征。

国外应用脑电(Electroencephalogram ,EEG)进行驾驶员疲劳检测的研究较多,脑电波按照振幅和频率可以分类为α波、β波、θ波和δ波,Budi Thomas Jap[11]等评估了52名受试者(36名男性和16名女性)在单调驾驶期间的四种EEG活动,证明了EEG信号的(α β)/θ,α/β,(θ α)/(α β)和θ/β四种指标可以指示驾驶员疲劳。

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