基于近紅外光譜透射法的汽車駕駛員血液酒精含量無損檢測.pdf

1、在世界各國交通事故的法醫(yī)學調(diào)查中，酒后駕駛是導致交通事故發(fā)生的重要原因，醉酒駕駛的檢測與預防越來越受到世界各國的重視。目前，較為成熟的酒精檢測方式為呼氣式酒精檢測和抽血檢驗，由于抽血檢驗屬于有創(chuàng)傷的檢測方法，呼氣法檢測又存在檢測精度的問題，而近紅外光譜法作為一種快速、準確、無損的檢測方式，與現(xiàn)有的技術相比，有不可替代的優(yōu)勢。近紅外光譜法已經(jīng)被廣泛的用來檢測人體內(nèi)的物質(zhì)，如葡萄糖、血氧等含量的檢測，可以說該技術已經(jīng)進入到了成熟發(fā)展階段，但

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

3、噪聲，特別是直接在人體皮膚表面采集的信號，噪聲干擾十分強烈，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)平滑對酒精近紅外光光譜進行預處理。選擇硬閾值條件下，matlab缺省去噪方法，對所得光譜數(shù)據(jù)進行了去噪處理，并確定了酒精的透射特征光譜波長范圍在1550nm-1800nm左右。
　　根據(jù)小波分析等預處理之后的光譜數(shù)據(jù)，采用了偏最小二乘法建立定量校正模型，留一交叉驗證法確定最佳主成分數(shù)。采用相關系數(shù)(R)、均方根誤差(RMS

4、EC)作為校正模型的評價參數(shù)，未知樣本的預測結(jié)果采用預測均方差(RMSEP)及平均相對誤差(MREP)進行評價，并對模型的重復性進行驗證，實現(xiàn)了對未知酒精濃度的檢測。
　　最后，設計了防醉酒的駕駛預警系統(tǒng)。在硬件方面，使用S3C2410A作為主控節(jié)點的微控制器，選擇MCP2515作為ARM主控節(jié)點的CAN控制器，選擇PCA82C250作為CAN收發(fā)器，繪制了相關的電路，并編寫了對應執(zhí)行機構(gòu)軟件程序，實現(xiàn)了當駕駛員體內(nèi)酒精含量超標時