基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测装置，尤其是涉及一种基于脑机接口的驾驶员疲劳监测
目.0
【背景技术】
[0002]近年来，随着汽车保有量的增加和公路建设规模的扩大，交通事故等问题日益突出。中国是世界上人口最多的国家，道路交通事故死亡人数也是全世界最高的国家，连续数年一直居世界第一位。司机冒险疲劳驾驶，无疑会对自己和乘客的安全带来隐患。驾驶疲劳的研究分为主观和客观两种方法，主观的研究方法有主观调查表、驾驶员自我记录、睡眠习惯调查表、斯坦福睡眠尺度表四种。客观的研究方法有脑电图、眼电图、肌电图、呼吸气流、呼吸效果、动脉血液氧饱和时的温度和心电图等测量方法。尽管上述方法的驾驶疲劳判定结果是比较准确的，但由于上述方法一般是在驾驶前或驾驶后进行测量的，因而是超前或滞后的，而非实时的，况且在驾驶室有限的空间内安置复杂的检测仪器也是十分困难的；而且，驾驶员脱离驾驶室或未进入驾驶室的精神状态是不同的，再精确的仪器的测量结果也会大受影响。
[0003]脑电波控制技术在生物医学，计算机等领域成为近年来的热点研究之一。传统的皮下脑波采集方法，既复杂，又不方便，因此很难推广到其它领域。目前，在国内脑机接口技术正处于发展起步阶段，相关的研究还比较少。TGAM(ThinkGear AM)模块是美国NeuroSky (神念科技)公司为大众市场应用所设计的脑波传感器ASIC模块，也称TGAM脑电模块。此TGAMCThinkGear AM)模块可以处理并输出脑波频率谱、脑电信号质量、原始脑电波和三个Neurosky的eSense参数:专注度，放松度和眨眼侦测。TGAM(ThinkGear AM)模块和人体的界面只需一个简单的干接触点，所以可以很容易的运用于玩具、视频游戏和健康设备中，又由于能耗小，适合用在以电池供电的便携式消费产品的应用上。因此，需开发一种结构简单、体积小、便于携带且使用操作简便、使用效果好的基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，能简便对驾驶员的疲劳驾驶状态进行监测。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其结构简单、体积小、便于携带且使用操作简便、使用效果好，能简便对驾驶员的疲劳驾驶状态进行监测。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征在于:包括对驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理的脑电信号获取装置和布设在驾驶员所驾驶车辆内的脑电信号监测装置，所述脑电信号获取装置与脑电信号监测装置之间以无线通信方式进行通信；所述脑电信号监测装置包括外壳和布设在所述外壳内的电子线路板，所述电子线路板上设置有主控芯片以及分别与主控芯片相接的第二无线通信模块、第三无线通信模块和供电单元，所述外壳上设置有对驾驶员进行报警提示的语音提示单元，所述语音提示单元由主控芯片进行控制且其与主控芯片相接；所述脑电信号获取装置为TGAM模块，所述TGAM模块包括对驾驶员的脑电波信号进行提取的脑电信号提取装置和对脑电信号提取装置所提取信号进行采样及预处理的脑电信号预处理装置，所述脑电信号预处理装置与脑电信号提取装置相接，所述脑电信号提取装置包括对驾驶员额叶区的电位进行实时采样的第一脑电电极以及对驾驶员的耳部电位进行实时采样的第二脑电电极和第三脑电电极，所述第一脑电电极、第二脑电电极和第三脑电电极均与脑电信号预处理装置相接；所述脑电信号预处理装置与第一无线通信模块相接，所述脑电信号预处理装置通过第一无线通信模块和第二无线通信模块与主控芯片进行通信，所述主控芯片通过第三无线通信模块与上位机进行通信；所述主控芯片为Arduino控制器；所述第三无线通信模块为GPRS无线通信模块。
[0006]上述基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征是:所述脑电信号预处理装置为美国NeuroSky公司研发的TGAM芯片；所述第一脑电电极的输出端接TGAM芯片的EEG引脚，第二脑电电极的输出端接TGAM芯片的REF引脚，第三脑电电极的输出端接TGAM芯片的EEG_GND 引脚。
[0007]上述基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征是:所述第一无线通信模块和第二无线通信模块均为蓝牙无线通信模块。
[0008]上述基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征是:所述蓝牙无线通信模块为HL-MD08R-C2A 模块。
[0009]上述基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征是:所述语音提示单元为扬声器LS，所述扬声器LS的一端与所述Arduino控制器的第8引脚相接且其另一端接地。
[0010]上述基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征是:所述第一脑电电极放置在按照10 — 20系统电极放置法确定的驾驶员的左额极上，所述第二脑电电极和第三脑电电极均放置在按照10 — 20系统电极放置法确定的驾驶员的左颞中上。
[0011]上述基于脑机接口的驾驶员疲劳监测装置，其特征是:所述GPRS无线通信模块为GTM-900C无线通信模块。
[0012]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0013]1、电路简单、设计合理、接线方便且使用操作简便，投入成本较低。
[0014]2、结构简单、体积小，便于携带且接线简便，安装布设简便。
[0015]3、使用效果好且实用价值高，能简便对驾驶员的疲劳驾驶状态进行实时监测，行车过程中，通过脑电信号获取装置实时对驾驶员的脑电波信号进行采集并自动输出当前状态下所测试驾驶员的专注度D，且将专注度D传送至主控芯片，实现对驾驶员驾驶状态的实时监测，且当主控芯片接收到脑电信号获取装置所传送的专注度D小于预先设定的阈值时，控制语音提示单元进行语音报警，让驾驶员实时处于清晰状态，减少车祸的发生，因而具有实时性，监测效果好。
[0016]综上所述，本实用新型结构简单、体积小、便于携带且使用操作简便、使用效果好，能简便对驾驶员的疲劳驾驶状态进行监测。
[0017]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0019]图2为本实用新型脑电信号获取装置与第一无线通信模块的电路原理图。
[0020]图3为本实用新型脑电信号监测装置的电路原理图。
[0021]附图标记说明:
[0022]I一脑电彳g号获取装置；1-1 一脑电ig号提取装置；
[0023]1-11一第一脑电电极；1_12—第二脑电电极；1_13—第二脑电电极；
[0024]1-2—脑电信号预处理装置；2—脑电信号监测装置；
[0025]2-1一主控芯片；2_2—第二无线通?目模块；
[0026]2-3一第二无线通彳目模块；2_4—供电单兀；
[0027]2-5一语首提不单兀；2_6—参数输入单兀；2_7—显不器；
[0028]3—第一无线通信模块；4一上位机。
【具体实施方式】
[0029]如图1、图2所示，本实用新型包括对驾驶员的脑电波信号进行采集及预处理的脑电信号获取装置I和布设在驾驶员所驾驶车辆内的脑电信号监测装置2，所述脑电信号获取装置I与脑电信号监测装置2之间以无线通信方式进行通信。所述脑电信号监测装置包括外壳和布设在所述外壳内的电子线路板，所述电子线路板上设置有主控芯片2-1以及分别与主控芯片2-1相接的第二无线通信模块2-2、第三无线通信模块2-3和供电单元2-4，所述外壳上设置有对驾驶员进行报警提示的语音提示单元2-5，所述语音提示单元2-5由主控芯片2-1进行控制且其与主控芯片2-1相接。所述脑电信号获取装置I为TGAM模块，所述TGAM模块包括对驾驶员的脑电波信号进行提取的脑电信号提取装置1-1和对脑电信号提取装置1-1所提取信号进行采样及预处理的脑电信号预处理装置1-2，所述脑电信号预处理装置1-2与脑电信号提取装置1-1相接，所述脑电信号提取装置1-1包括对驾驶员额叶区的电位进行实时采样的第一脑电电极1-11以及对驾驶员的耳部电位进行实时采样的第二脑电电极1-12和第三脑电电极1-13，所述第一脑电电极1-11、第二脑电电极1-12和第三脑电电极1-13均与脑电信号预处理装置1-2相接。所述脑电信号预处理装置1-2与第一无线通信模块3相接，所述脑电信号预处理装置1-2通过第一无线通信模块3和第二无线通信模块2-2与主控芯片2-1进行通信，所述主控芯片2-1通过第三无线通信模块2-3与上位机4进行通信；所述主控芯片2-1为Arduino控制器。所述第三无线通信模块2-3为GPRS无线通信模块。
[0030]本实施例中，如图2所示，所述脑电信号预处理装置1-2为美国NeuroSky公司研发的TGAM芯片。所述第一脑电电极1-11的输出端接TGAM芯片的EEG引脚，第二脑电电极1-12的输出端接TGAM芯片的REF引脚，第三脑电电极1_13的输出端接TGAM芯片的EEG_GND引脚。实际使用时，所述第二脑电电极1-12为参考电极。
[0031]实际使用过程中，所述TGAM芯片的EEG端输入第一脑电电极1_11所采样的脑电信号，EEG_shiled端的作用是屏蔽在第一脑电电极1-11所采样脑电信号输入TGAM芯片之前这段时间的干扰；REF端输入第二脑电电极1-2所采样的脑电信号，将第二脑电电极1-12所采样的耳部脑电信号作为参考电位，能有效滤除自发式脑电波；REF_shiled端主要是屏蔽第二脑电电极1-12所