疲劳驾驶下心电信号的采集与分析系统研究

摘要

近几年来，疲劳驾驶成为引发交通事故的主要原因。究其原因，是因为多数人并没有意识到疲劳驾驶的危害，而且对驾驶疲劳的实时监测尚未有理想的方法。倘若可以实时监测某一指标来判断驾驶员的疲劳状态，适时给予驾驶员以提醒，那么可以避免大量交通事故的发生。本论文在对国内外驾驶疲劳的研究基础上，选择心电信号(ECG)作为监测信号，系统的研究了心电信号的采集与分析方法。
　　在心电信号的采集上，显然使用传统的心电图机来采集心电信号是不可取的，因此研究了便携式的心电采集方式，不需要任何的导电膏和电极就能将驾驶员的心电信号采集得到。选择附着在方向盘上的导电布来作为信号的传导，这样就能不影响驾驶员的行车操作;以EKG-BTA心电传感器作为心电信号的放大器，能将心电信号放大到可识别状态;USB6008数据采集卡对放大后的心电信号进行A/D转换，送入计算机中进行分析。在实现这些功能的基础上，探讨了非接触心电信号采集的可行性。
　　在心电信号的分析上，首先对采集得到的ECG信号进行预处理。研究了带阻滤波器和四点平滑滤波对50Hz工频干扰的抑制效果;然后，在小波变换的理论基础上，以小波分解滤波来去除基线漂移实现了良好的效果，并且对比了常用的高通滤波与小波分解滤波的结果。最后，在R波的检测上，由于ECG信号的特点，利用二阶差分极小值和信号幅值来判断R波位置也取得了不错的效果。并在离线分析的基础上，进行了实时程序的编写与调试。
　　综合心电的采集与分析，进行了相应的实验。本系统可以在疲劳驾驶下进行实时的心电监测，以心率为报警指标也有一定的成效。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 疲劳驾驶中心电信号的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 检测方法

1．2．2 分析方法

1．3 本文的主要研究内容

第2章 系统总体设计

2．1 设计思想

2．2 心电信号

2．2．1 心电信号的产生机理

2．2．2 典型的心电信号

2．2．3 心电采集中的干扰

2．3 系统硬件组成

2．3．1 导电布

2．3．2 心电传感器

2．3．3 USB6008数据采集卡

2．4 系统软件组成

第3章 心电信号采集

3．1 常用心电采集方法

3．1．1 双极肢体导联

3．1．2 加压肢体导联

3．1．3 胸前导联

3．2 疲劳驾驶心电采集

3．3 非接触式心电采集

3．3．1 非接触测量

3．3．2 非接触心电采集原理

3．3．3 前端放大电路

3．3．4 测量实验

第4章 心电信号分析

4．1 MIT-BIH心律失常数据库

4．1．1 数据库介绍

4．1．2 数据文件读取

4．2 Labview与虚拟仪器

4．2．1 Labview介绍

4．2．2 虚拟仪器技术

4．2．3 Labview与虚拟仪器的联系

4．3 心电信号预处理

4．3．1 数字滤波器

4．3．2 50Hz工频处理

4．3．3 基线漂移处理

4．4 R波检测

4．5 心率

第5章 系统PC机测试

5．1 各部分模块VI设计

5．1．1 数据采集模块

5．1．2 心电显示模块

5．1．3 数据存储模块

5．1．4 心率异常报警模块

5．2 综合测试

5．3 波形分析

结论

参考文献

致谢