一种基于uwb的飞行员疲劳监测预警控制系统的制作方法
【专利摘要】一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，包括上位机，上位机的信号输入端与脑电信号传输系统的信号输出端连接，上位机的输出端与控制器的输入端连接，控制器的输出端与开关模块的输入端连接，开关模块的输出端与警报装置的输入端连接，DC/DC多路输出电源模块的三个输出端分别与上位机、脑电信号传输系统、警报装置的电源输入端连接，脑电信号传输系统的信号输入端与放置在人体头部上的电极天线连接，上位机、脑电信号传输系统以及人体头部电极天线构成通信链路传输脑电信号数据，形成一个基于UWB频段的BAN通信链路，本实用新型实现了实时动态监测飞行员的疲劳程度，提高了飞行安全。
【专利说明】
一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及飞行疲劳监测预警技术领域，具体涉及一种基于超宽带(UltraWide Band,UWB)的飞行员疲劳监测预警控制系统。
【背景技术】
[0002]飞行员疲劳问题已经成为影响现代航空业发展的严峻问题和难题之一，通过脑电信号动态监测飞行员的疲劳程度是所有疲劳检测方法中的黄金标准。脑电图是研究大脑的生物电活动的专门技术，是一种具有正弦波节律的波形。脑电图波形可以用周期、振幅和相位等参数来描述，根据频率与振幅的不同将脑电波分α波、β波、Θ波和δ波:
[0003]α波可在头颅部检测到，频率为8?13Hz，振幅为20?ΙΟΟμν，它是节律性脑电波中最明显的波，整个皮层均可产生，在清醒、安静、闭眼时即可出现，波幅由小到大，再由大到小规律性变化，呈棱状图形;β波在额部和颖部最为明显，频率为18?30Hz，振幅为5?20μν，是一种快波，其出现一般意味着大脑比较兴奋；Θ波频率为4?7Hz，振幅为10?50μν，它是在困乏时，中枢神经系统处于抑制状态时所记录到的波形;S波在睡眠、深度麻醉、缺氧或大脑有器质性病变时出现，频率为I?3.5Hz，振幅为20?200μν。
[0004]脑电图的波形随生理情况的变化而变化，一般来说，当脑电图由高振幅的慢波变为低振幅的快波时，兴奋过程加强;反而言之，当脑电图由低振幅快波转化为高振幅的慢波时，则意味着抑制过程进一步发展。在不同程度的疲劳状态下，所检测到的上述4种波多少会有所差异，当Θ波和δ波显著增多时，说明被测试者已经开始疲劳了。
[0005]UWB技术是一种在人体周围或人体内部进行的短距离无线通讯技术在体域网(Body Area Network,BAN)中最具前景的一个应用场景，相对其他通信系统，如蓝牙、无线局域网和蜂窝电话，UWB信号具有极低的功率谱密度，对监测设备的影响更小。UWB的宽带特性使其具备精细的时间分辨率，这正好符合脑电信号的特性，对疲劳监测极为有利。目前还没有见到基于UWB的飞行员疲劳监测预警的相关文献发表。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，实现了实时动态监测飞行员的疲劳程度，提高了飞行安全。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为:
[0008]—种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，包括上位机I，上位机I的信号输入端与脑电信号传输系统2的信号输出端连接，上位机I的输出端与控制器4的输入端连接，控制器4的输出端与开关模块5的输入端连接，开关模块5的输出端与警报装置3的输入端连接，DC/DC多路输出电源模块6的三个输出端分别与上位机1、脑电信号传输系统2、警报装置3的电源输入端连接，脑电信号传输系统2的信号输入端与放置在人体头部7上的电极天线连接，所述上位机1、脑电信号传输系统2以及放置在人体头部7上的电极天线构成通信链路传输脑电信号数据，形成一个基于UWB频段的BAN通信链路。
[0009]所述脑电信号传输系统2包括信号采集模块2-1，信号采集模块2-1的第一输入端与放置在人体头部7上的第一电极天线7-1连接，用于接受脑电信号中的α波;信号采集模块2-1的第二输入端与放置在人体头部7上的第二电极天线7-2连接，用于接受脑电信号中的β波;信号采集模块2-1的第三输入端与放置在人体头部7上的第三电极天线7-3连接，用于接受脑电信号中的Θ波;信号采集模块2-1的第四输入端与放置在人体头部7上的第四电极天线7-4连接，用于接受脑电信号中的Θ波，信号采集模块2-1输出端与信号调理模块2-2的输入端连接，信号调理模块2-2的输出端与信号发送模块2-3的输入端连接，信号发送模块2-3的输出端和上位机I的信号处理模块1-1连接。
[0010]所述上位机I包括信号处理模块1-1，信号处理模块1-1的输出端和疲劳预警检测系统1-2的输入端连接，疲劳预警检测系统1-2将疲劳脑电信号与正常脑电信号的数据进行对比分析，将分析结果反馈给上位机I。
[0011]所述警报装置3包括蜂鸣器3-1和震动器3-2，蜂鸣器3-1和震动器3-2的输入端分别和开关模块5的两个输出端连接。
[0012]本实用新型具有如下有益效果:实现了实时动态监测飞行员的疲劳程度，当疲劳程度影响到飞行安全时，该系统会做出预警提示的声音和振动，提高了飞行安全。
【附图说明】
[0013]附图为本实用新型的结构方框图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0015]如图所示，一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，包括上位机I，上位机I的信号输入端与脑电信号传输系统2的信号输出端连接，上位机I的输出端与控制器4的输入端连接，控制器4的输出端与开关模块5的输入端连接，开关模块5的输出端与警报装置3的输入端连接，DC/DC多路输出电源模块6的三个输出端分别与上位机1、脑电信号传输系统
2、警报装置3的电源输入端连接，脑电信号传输系统2的信号输入端与放置在人体头部7上的电极天线连接，所述上位机1、脑电信号传输系统2以及放置在人体头部7上的电极天线构成通信链路传输脑电信号数据，形成一个基于UWB频段的BAN通信链路。
[0016]所述脑电信号传输系统2包括信号采集模块2-1，信号采集模块2-1的第一输入端与放置在人体头部7上的第一电极天线7-1连接，用于接受脑电信号中的α波;信号采集模块2-1的第二输入端与放置在人体头部7上的第二电极天线7-2连接，用于接受脑电信号中的β波;信号采集模块2-1的第三输入端与放置在人体头部7上的第三电极天线7-3连接，用于接受脑电信号中的Θ波;信号采集模块2-1的第四输入端与放置在人体头部7上的第四电极天线7-4连接，用于接受脑电信号中的Θ波，信号采集模块2-1输出端与信号调理模块2-2的输入端连接，信号调理模块2-2的输出端与信号发送模块2-3的输入端连接，信号发送模块2-3的输出端和上位机I的信号处理模块1-1连接。
[0017]所述上位机I包括信号处理模块1-1，信号处理模块1-1的输出端和疲劳预警检测系统1-2的输入端连接，疲劳预警检测系统1-2将疲劳脑电信号与正常脑电信号的数据进行对比分析，将分析结果反馈给上位机I。
[0018]所述警报装置3包括蜂鸣器3-1和震动器3-2，蜂鸣器3-1和震动器3-2的输入端分别和开关模块5的两个输出端连接。
[0019]本实用新型的工作原理为:在开关模块5上启动自动启动按钮，整个系统进入运行状态，信号采集模块2-1把放置在人体头部7电极天线上捕获到的微弱脑电模拟信号经过信号调理模块2-2调理成信号发送模块2-3能够识别的信号，信号发送模块2-3把经过信号调理模块2-2放大、滤波后的脑电信号发送给信号处理模块1-1，经过信号处理模块1-1采样、调制、量化、编码、调解和保存等环节，将模拟信号转换成数字信号，疲劳预警检测系统1-2将疲劳脑电信号与正常脑电信号的数据进行对比分析，将分析结果反馈给上位机I，上位机I根据分析结果向控制器4发送指令，控制器4根据上位机I的指令(疲劳脑电信号时通(YES)指令;正常脑电信号时断(NO)指令)向开关模块5发送指令，开关模块5根据控制器4的指令启动警报装置3，动警报装置3中的蜂鸣器3-1和震动器3-2通电后进入运行状态，完成飞行员疲劳程度的预警检测任务。
【主权项】
1.一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，包括上位机(I)，其特征在于:上位机(I)的信号输入端与脑电信号传输系统(2)的信号输出端连接，上位机(I)的输出端与控制器(4)的输入端连接，控制器(4)的输出端与开关模块(5)的输入端连接，开关模块(5)的输出端与警报装置(3)的输入端连接，DC/DC多路输出电源模块(6)的三个输出端分别与上位机(I)、脑电信号传输系统(2)、警报装置(3)的电源输入端连接，脑电信号传输系统(2)的信号输入端与放置在人体头部(7)上的电极天线连接，所述上位机(1)、脑电信号传输系统(2)以及放置在人体头部(7)上的电极天线构成通信链路传输脑电信号数据，形成一个基于UWB频段的BAN通信链路。2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，其特征在于:所述脑电信号传输系统(2)包括信号采集模块(2-1)，信号采集模块(2-1)的第一输入端与放置在人体头部(7)上的第一电极天线(7-1)连接，用于接受脑电信号中的α波;信号采集模块(2-1)的第二输入端与放置在人体头部(7)上的第二电极天线(7-2)连接，用于接受脑电信号中的β波;信号采集模块(2-1)的第三输入端与放置在人体头部(7)上的第三电极天线(7-3)连接，用于接受脑电信号中的Θ波;信号采集模块(2-1)的第四输入端与放置在人体头部(7)上的第四电极天线(7-4)连接，用于接受脑电信号中的Θ波，信号采集模块(2-1)输出端与信号调理模块(2-2)的输入端连接，信号调理模块(2-2)的输出端与信号发送模块(2-3)的输入端连接，信号发送模块(2-3)的输出端和上位机(I)的信号处理模块(1-1)连接。3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，其特征在于:所述上位机(I)包括信号处理模块(1-1)，信号处理模块(1-1)的输出端和疲劳预警检测系统(1-2)的输入端连接，疲劳预警检测系统(1-2)将疲劳脑电信号与正常脑电信号的数据进行对比分析，将分析结果反馈给上位机(I)。4.根据权利要求1所述的一种基于UWB的飞行员疲劳监测预警控制系统，其特征在于:所述警报装置(3)包括蜂鸣器(3-1)和震动器(3-2)，蜂鸣器(3-1)和震动器(3-2)的输入端分别和开关模块(5)的两个输出端连接。
【文档编号】G08B25/10GK205486664SQ201620080816
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】刘文强, 邱力军, 王震
【申请人】西京学院