一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，是次聲波在駕駛疲勞領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]駕駛疲勞是指駕駛員長時間連續(xù)行車后，產(chǎn)生生理機能和心理機能的失調(diào)，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象。駕駛疲勞會影響到駕駛員的注意、感覺、知覺、思維、判斷、意志、決定和運動等諸方面。近年來，道路交通事故發(fā)生數(shù)量和事故死亡人數(shù)不斷增加，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，每年全世界道路交通事故多達10億次，其中由于疲勞駕駛造成的交通事故占25-30%。因此，研宄緩解駕駛疲勞技術(shù)對保護人民生命、財產(chǎn)安全，提高汽車產(chǎn)品競爭力具有重要意義。
[0003]次聲波(0.5-20ΗΖ)由于其頻率與機體的固有頻率十分接近，例如頭部為8_12Ηζ，心臟為5Hz，血液流動頻率為1.2Hz，因而很容易引發(fā)機體產(chǎn)生共振。適當(dāng)強度的次聲波作用于機體能夠改善循環(huán)、調(diào)理氣血、增強免疫力、加快炎癥消退，使松弛緊張的肌肉減輕疲勞、疼痛、不適等。基于腦電α波的次聲波作用于人腦部可以明顯影響和調(diào)節(jié)人的腦電活動水平及興奮水平，最大限度地誘發(fā)α的產(chǎn)生，創(chuàng)造和維持生理反饋回路，從而緩解患者的精神壓力，消除緊張情緒，減輕焦慮和抑郁情緒，消除疲勞等。
[0004]目前，對于緩解駕駛疲勞技術(shù)研宄較少。有研宄表明通過經(jīng)皮電刺激內(nèi)關(guān)穴、合谷穴、勞宮穴、風(fēng)池穴、涌泉穴等可以在一定程度上緩解駕駛疲勞。專利號為CN 104192033Α的中國專利，公開了一種緩解駕駛疲勞的汽車座椅腰托裝置，其對體力疲勞有一定幫助，但對于腦力疲勞則效果不明顯。專利號為CN 102988171Α的中國專利，公開了一種制冷式駕駛疲勞消除器，通過在太陽穴施加冷刺激來緩解疲勞，此方法雖能短時間緩解疲勞，但治標不治本，需在頭部佩戴該裝置，一些駕駛員可能無法接受，且無疲勞監(jiān)測裝置。專利號為CN103111020Α的中國專利，公開了一種基于穴位電刺激的駕駛疲勞的檢測緩解系統(tǒng)及方法，通過在駕駛員疲勞時給駕駛員穴位進行電刺激來緩解疲勞，該方法具有一定可行性，但需要在駕駛員身體上安裝電刺激電極，給駕駛員操作帶來不便，限制了其應(yīng)用范圍。專利號為CN 1424206Α的中國專利，公開了音波消除駕駛疲勞裝置，通過發(fā)出警示音波刺激駕駛員聽覺神經(jīng)中樞來緩解駕駛疲勞，該方法對淺度駕駛疲勞有一定的效果，但對于深度駕駛疲勞效果不明顯，治標不治本，且無監(jiān)測駕駛疲勞裝置。專利號為CN 104436407Α的中國專利，公開了一種次聲波緩解疲勞方法及裝置，通過次聲波作用于大腦誘導(dǎo)人快速進入睡眠狀態(tài)以緩解疲勞，該方法能從根本上緩解疲勞，但無法應(yīng)用于正在駕駛車輛的駕駛?cè)藛T。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠從根本上快速、有效緩解駕駛疲勞、全自動化的基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置。
[0006]本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的:
[0007]一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法，其特征是:采集駕駛員在安靜、睜眼狀態(tài)下腦電信號，提取駕駛員腦電α波并保存作為次聲波信號的數(shù)據(jù)源；將基于腦電α波信號的次聲波信號輸入到揚聲器系統(tǒng)然后作用于駕駛員頭部，以緩解駕駛員駕駛疲勞。
[0008]上述一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置，其特征是:由控制器、功率放大器、揚聲器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、疲勞監(jiān)測裝置五部分組成；控制器接收疲勞監(jiān)測裝置傳入的駕駛員疲勞預(yù)警信號并控制液壓系統(tǒng)工作和次聲波信號的輸出，功率放大器放大次聲波信號并將功率放大后的信號輸入到揚聲器系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)控制揚聲器系統(tǒng)位置，疲勞監(jiān)測裝置檢測駕駛員疲勞狀態(tài)并通過輸入到控制器的反饋信號控制揚聲器系統(tǒng)的工作時間。揚聲器系統(tǒng)由環(huán)形揚聲器陣列、底盤組成，環(huán)形揚聲器陣列安裝在底盤上并向內(nèi)與底盤軸中心線成一夾角Θ，夾角Θ為15° -165°可調(diào)，環(huán)形揚聲器陣列通過自聚焦性質(zhì)將聲能量聚焦于點Α，通過揚聲器系統(tǒng)與駕駛員頭部距離h調(diào)整夾角Θ。
[0009]該次聲波緩解駕駛疲勞方法能夠從根本上快速、有效緩解駕駛疲勞方法。當(dāng)人的腦電波處于α波時，人的意識清醒、身體放松，在這種狀態(tài)下，機體能量耗費最少，相對的腦部獲得的能量較高，運作就會更加快速、順暢、敏銳。次聲波信號的數(shù)據(jù)源來自于駕駛員腦電α波信號，利用大腦腦電波的“節(jié)律同步化”性質(zhì)使疲勞的駕駛員快速恢復(fù)到較好的精神狀態(tài)；并且，由于不同駕駛員在相同狀態(tài)下腦電α波不同，使得基于腦電α波的次聲波作用具有很強的個體差異性，一般對駕駛員本身效果較好，而對其他人效果較差，不用擔(dān)心次聲波影響到其他人。該次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置能夠全自動化操作，可以與車內(nèi)音頻系統(tǒng)結(jié)合起來，使用簡單、穩(wěn)定可靠，可適用于各種類型的機動車輛。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖
[0011]圖2為本發(fā)明的揚聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0012]圖3為本發(fā)明的揚聲器安裝結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖4為本發(fā)明實施例一的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖5為本發(fā)明實施例二的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖2中:1-環(huán)形揚聲器陣列，2-底盤
[0016]圖3中:Θ -揚聲器軸線與底盤軸線夾角，A-揚聲器系統(tǒng)聲能量聚焦點，h-揚聲器系統(tǒng)與駕駛員頭部距離
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的三個最佳實施例。
[0018]實施例一:
[0019]一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法是利用數(shù)字化腦電儀采集駕駛員在安靜、睜眼狀態(tài)下腦電信號，利用小波包變換濾波以提取駕駛員腦電α波，并保存作為次聲波信號的數(shù)據(jù)源，將采集到的每個駕駛員數(shù)據(jù)命名并保存在控制器中備用；將次聲波信號輸入到揚聲器系統(tǒng)然后作用于駕駛員頭部，以緩解駕駛員駕駛疲勞。
[0020]上述一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置由控制器、功率放大器、揚聲器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、疲勞監(jiān)測裝置五部分組成；控制器接收疲勞監(jiān)測裝置傳入的駕駛員疲勞預(yù)警信號并控制液壓系統(tǒng)工作和次聲波信號的輸出，功率放大器采用低頻(1-1OOOOHz)頻響特性較好的低頻功率放大器，用于放大次聲波信號并將功率放大后的信號輸入到揚聲器系統(tǒng)，揚聲器系統(tǒng)中的揚聲器采用低頻頻率響應(yīng)較好的低頻揚聲器，安裝于駕駛員頭頂處，液壓系統(tǒng)控制揚聲器系統(tǒng)位置，疲勞監(jiān)測裝置采用目前技術(shù)較成熟的紅外線檢測眼皮狀態(tài)裝置，用以監(jiān)測駕駛員疲勞狀態(tài)并通過輸入到控制器的反饋信號控制揚聲器系統(tǒng)的工作時間。
[0021]上述的一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置中的揚聲器系統(tǒng)是由環(huán)形揚聲器陣列1、底盤2組成，環(huán)形揚聲器陣列I安裝在底盤2上并向內(nèi)與底盤2軸中心線成一夾角Θ，夾角Θ為15° -165°可調(diào)，環(huán)形揚聲器陣列I通過自聚焦性質(zhì)將聲能量聚焦于點Α，通過揚聲器系統(tǒng)與駕駛員頭部距離h調(diào)整夾角Θ，根據(jù)駕駛員身高事先調(diào)整好夾角Θ。
[0022]本發(fā)明提出的一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置，其具體邏輯結(jié)構(gòu)如下(參見附圖4):
[0023]發(fā)動機點火，駕駛員選擇自己基于腦電α波的次聲波信號數(shù)據(jù)，疲勞監(jiān)測裝置自動開始工作以監(jiān)測駕駛員疲勞狀態(tài)，當(dāng)駕駛員疲勞產(chǎn)生后，疲勞監(jiān)測裝置給控制器一個信號使液壓系統(tǒng)自動開始工作，將揚聲器系統(tǒng)垂直下移到預(yù)先設(shè)定的位置，完成后控制器控制儲存于其中的次聲波數(shù)據(jù)輸入到功率放大器，經(jīng)功率放大后輸入到揚聲器系統(tǒng)中，環(huán)形揚聲器陣列發(fā)出次聲波作用于駕駛員大腦，直到駕駛員疲勞緩解，揚聲器系統(tǒng)停止工作并由液壓系統(tǒng)控制其回到原來位置。
[0024]實施例二:
[0025]揚聲器系統(tǒng)安裝于車輛內(nèi)頂部中心，當(dāng)駕駛員不疲勞時，調(diào)大夾角Θ至145°，用于播放車載音樂；當(dāng)駕駛員疲勞時，由液壓控制系統(tǒng)將揚聲器系統(tǒng)移至駕駛員頭頂，用于緩解駕駛員駕駛疲勞。其他同實施例一。
[0026]實施例三(參見附圖5):
[0027]在控制器中添加計時模塊，發(fā)動機點火后開始計時30min(可根據(jù)駕駛員情況調(diào)節(jié))，時間到后若揚聲器系統(tǒng)已經(jīng)開始工作則進行下一輪計時，若未工作則啟動揚聲器系統(tǒng)工作，播放一遍完成后揚聲器系統(tǒng)復(fù)位，然后進行下一輪計時直到發(fā)動機熄火。該控制邏輯雖然復(fù)雜，但可以在駕駛員產(chǎn)生疲勞之前就抑制駕駛疲勞產(chǎn)生，并且可以防止由于疲勞監(jiān)測裝置失效造成的安全事故。其他同實施例一。
【主權(quán)項】
1.一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法，其特征是:采集駕駛員在安靜、睜眼狀態(tài)下腦電信號，提取駕駛員腦電α波并保存作為次聲波信號的數(shù)據(jù)源；將基于腦電α波信號的次聲波信號輸入到揚聲器系統(tǒng)然后作用于駕駛員頭部，以緩解駕駛員駕駛疲勞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置，其特征是:由控制器、功率放大器、揚聲器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、疲勞監(jiān)測裝置五部分組成；控制器接收疲勞監(jiān)測裝置傳入的駕駛員疲勞預(yù)警信號并控制液壓系統(tǒng)工作和次聲波信號的輸出，功率放大器放大次聲波信號并將功率放大后的信號輸入到揚聲器系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)控制揚聲器系統(tǒng)位置，疲勞監(jiān)測裝置檢測駕駛員疲勞狀態(tài)并通過輸入到控制器的反饋信號控制揚聲器系統(tǒng)的工作時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法的裝置，其特征是:揚聲器系統(tǒng)由環(huán)形揚聲器陣列(I)、底盤(2)組成，環(huán)形揚聲器陣列(I)安裝在底盤(2)上并向內(nèi)與底盤(2)軸中心線成一夾角Θ，夾角Θ為15° -165°可調(diào)，環(huán)形揚聲器陣列(I)通過自聚焦性質(zhì)將聲能量聚焦于點Α，通過揚聲器系統(tǒng)與駕駛員頭部距離h調(diào)整夾角Θ ?
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，是一種基于腦電α波的次聲波緩解駕駛疲勞方法及裝置，該緩解駕駛疲勞方法是指采集駕駛員在安靜、睜眼狀態(tài)下腦電信號，提取腦電α波(8-12Hz)作為次聲波信號源，再通過揚聲器系統(tǒng)將次聲波作用于駕駛員頭部以緩解駕駛疲勞；該緩解駕駛疲勞裝置由控制器、功率放大器、揚聲器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、疲勞監(jiān)測裝置組成，控制器控制信號的輸出，功率放大器放大輸入信號功率并將信號輸給揚聲器系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)控制揚聲器系統(tǒng)的位置，疲勞監(jiān)測裝置檢測駕駛員狀態(tài)并將檢測結(jié)果反饋給控制器。該緩解駕駛疲勞方法可有效解決駕駛員駕駛疲勞問題，對非駕駛?cè)藛T不產(chǎn)生影響；該緩解駕駛疲勞裝置可與車內(nèi)音頻系統(tǒng)結(jié)合起來，全自動化操作。
【IPC分類】A61M21-00
【公開號】CN104841057
【申請?zhí)枴緾N201510233460
【發(fā)明人】張建華, 李剛
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月8日