基于近紅外光譜透射法的汽車駕駛員血液酒精含量無(wú)損檢測(cè).pdf

1、在世界各國(guó)交通事故的法醫(yī)學(xué)調(diào)查中，酒后駕駛是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的重要原因，醉酒駕駛的檢測(cè)與預(yù)防越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。目前，較為成熟的酒精檢測(cè)方式為呼氣式酒精檢測(cè)和抽血檢驗(yàn)，由于抽血檢驗(yàn)屬于有創(chuàng)傷的檢測(cè)方法，呼氣法檢測(cè)又存在檢測(cè)精度的問(wèn)題，而近紅外光譜法作為一種快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的檢測(cè)方式，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，有不可替代的優(yōu)勢(shì)。近紅外光譜法已經(jīng)被廣泛的用來(lái)檢測(cè)人體內(nèi)的物質(zhì)，如葡萄糖、血氧等含量的檢測(cè)，可以說(shuō)該技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了成熟發(fā)展階段，但

2、是國(guó)內(nèi)外近紅外光譜法檢測(cè)駕駛員血液中酒精含量尚處于研究階段。
　　本文的目的是實(shí)現(xiàn)駕駛員體內(nèi)酒精含量的近紅外光譜法無(wú)損檢測(cè)，并與汽車駕駛系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)防醉酒駕駛。利用小波分析與偏最小二乘法對(duì)人體內(nèi)酒精的近紅外漫反射光譜進(jìn)行了分析與研究，并在此基礎(chǔ)上分析血液酒精在人體內(nèi)隨時(shí)間衰減以及吸收的規(guī)律，建立了偏最小二乘法檢測(cè)人體組織內(nèi)酒精含量的定量模型，并對(duì)所建立模型的預(yù)測(cè)精度及穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)。
　　人體內(nèi)酒精近紅外光譜信號(hào)含有較強(qiáng)的

3、噪聲，特別是直接在人體皮膚表面采集的信號(hào)，噪聲干擾十分強(qiáng)烈，不能直接用于建立模型，本文采用采用小波變換以及數(shù)據(jù)平滑對(duì)酒精近紅外光光譜進(jìn)行預(yù)處理。選擇硬閾值條件下，matlab缺省去噪方法，對(duì)所得光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了去噪處理，并確定了酒精的透射特征光譜波長(zhǎng)范圍在1550nm-1800nm左右。
　　根據(jù)小波分析等預(yù)處理之后的光譜數(shù)據(jù)，采用了偏最小二乘法建立定量校正模型，留一交叉驗(yàn)證法確定最佳主成分?jǐn)?shù)。采用相關(guān)系數(shù)(R)、均方根誤差(RMS

4、EC)作為校正模型的評(píng)價(jià)參數(shù)，未知樣本的預(yù)測(cè)結(jié)果采用預(yù)測(cè)均方差(RMSEP)及平均相對(duì)誤差(MREP)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)模型的重復(fù)性進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了對(duì)未知酒精濃度的檢測(cè)。
　　最后，設(shè)計(jì)了防醉酒的駕駛預(yù)警系統(tǒng)。在硬件方面，使用S3C2410A作為主控節(jié)點(diǎn)的微控制器，選擇MCP2515作為ARM主控節(jié)點(diǎn)的CAN控制器，選擇PCA82C250作為CAN收發(fā)器，繪制了相關(guān)的電路，并編寫了對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)軟件程序，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)駕駛員體內(nèi)酒精含量超標(biāo)時(shí)