Sistemas de apoyo al conductor basados en la medición de indicadores psicofisiológicos.
¡Buen día a todos! Esta vez me gustaría referirme a un tema tan interesante como los dispositivos de soporte para controladores, o más bien su parte psicofisiológica "humana". El artículo contará sobre los últimos desarrollos de las principales universidades del mundo y algunos sistemas que ya han aparecido a la venta. Empecemos.Fiabilidad del conductor y psicofisiología de conducción
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- , 10 (02.00 10 2015 , 894 4 )Se pueden distinguir cuatro componentes principales de la confiabilidad del conductor:- médico : la ausencia de enfermedades, cuyas manifestaciones pueden conducir a la pérdida de control sobre el automóvil durante el movimiento;- psicofisiológicos : un conjunto de cualidades personales del conductor (propiedades del sistema nervioso, memoria, tiempo de reacción, calidad de atención, etc.), cuyas deficiencias pueden causar pérdida de tiempo en condiciones de su deficiencia, por ejemplo, en una situación peligrosa, o conducir a errores en la toma de decisiones o a su ejecución;- profesional- la presencia de experiencia, un conjunto de habilidades de conducción de automóviles, que permite implementar los métodos más racionales para garantizar la seguridad en cualquier condición de conducción, incluidas las situaciones peligrosas y críticas;- sociopsicológico : conjunto de cualidades personales de una persona (nivel de cultura general, calidad de responsabilidad, disciplina, etc.) que determinan la naturaleza del comportamiento en el camino, que es un tipo de entorno social.Las razones que afectan la disminución en la confiabilidad del controlador están, de una forma u otra, relacionadas con sus componentes. Por ejemplo, la incapacidad de un conductor para conducir de manera segura es causada con mayor frecuencia por sus bajas cualidades psicofisiológicas, enfermedad, fatiga excesiva, estrés, etc.La conducción segura requiere del conductor no solo buenas reacciones reflejas, sino también una actividad mental relajada con una buena concentración de atención. Los niveles inaceptables de estrés, fatiga y distracción en la carretera afectan la productividad del conductor y pueden conducir a una pérdida temporal de concentración, la capacidad de evaluar el riesgo y la pérdida de la conducción, lo que a menudo conduce a accidentes. Los investigadores han determinado que el problema que afecta el nivel de mortalidad y las pérdidas económicas de los accidentes de tráfico se puede resolver mediante el desarrollo y la implementación de sistemas de apoyo al conductor sensibles al contexto. Dichos sistemas pueden predecir la ocurrencia de un accidente y advertir al conductor sobre esto con anticipación.Muchos sistemas de apoyo a la conducción se basan en la medición de señales biológicas registradas desde el controlador mediante varios sensores. Sobre la base de la información extraída de las señales biológicas, los investigadores evalúan las emociones, los niveles de estrés, la fatiga, el estado de ánimo y el sueño.Estudios de laboratorio científico de universidades del mundo.
En el trabajo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (Instituto de Tecnología de Massachusetts)describe métodos para recopilar y analizar datos fisiológicos en tiempo real mientras se conduce para determinar el nivel de estrés del conductor. El electrocardiograma, el electromiograma, la conducción de la piel y la actividad respiratoria se usan como señales biológicas. La base experimental incluyó 24 sujetos, de cada uno de los cuales las señales anteriores se registraron durante 50 minutos. Se utilizaron tres tipos de actividad: descanso de conducción, conducción en carretera y conducción en ciudad. Los investigadores lograron un 97% de precisión al reconocer los niveles de estrés producidos por el análisis discriminante lineal. En magnitud, el estrés se dividió en niveles alto, medio y bajo. Se ha demostrado que la variabilidad del ritmo cardíaco y la conducción de la piel están más correlacionadas con los niveles de estrés.
Todos los sensores están conectados a una computadora. Este desarrollo se considera uno de los principales del mundo en el campo de la psicofisiología de la conducción.
Curvas de señales biológicas y nivel de estrés medidos.El monitoreo continuo del estado afectivo del conductor en tiempo real durante la conducción es una tarea difícil, que incluye la recopilación, el procesamiento preliminar, la identificación de signos informativos y la clasificación de la información que indica el estado de fatiga. / conductor de estrés.La Universidad de Ioannina (Grecia de Grecia) ha desarrollado un sistema de telemetría para monitorear el estado emocional de los conductores de autos de carrera. La base del sistema es la recopilación de datos fisiológicos (ECG, EMG , RAG, actividad respiratoria, imagen de video de la cara), que se transmiten de forma inalámbrica a un sistema centralizado que clasifica y evalúa el estado emocional del conductor. Se usaron varios métodos para implementar el clasificador: un clasificador bayesiano ingenuo, una máquina de vectores de soporte (SVM), una red de inferencia difusa adaptativa (ANFIS), un árbol de decisión y otros. Como resultado, los autores propusieron un desglose de los niveles del estado emocional por excitación (alto estrés y bajo estrés, y por valencia), euforia y disforia.
En la estación base, se reconocen los estados emocionales y se construye un modelo 3D de expresiones faciales. Los
sensores EMG se fijan en la cara, los sensores respiratorios con un cinturón en el pecho, ECG en el pecho, RAG en el brazoPara estudiar el estado de fatiga del conductor, los científicos griegos utilizaron redes bayesianas dinámicas y estáticas. Como factores analizados, utilizamos la calidad del sueño, las condiciones de trabajo, las condiciones ambientales, los ritmos biológicos, así como las señales fisiológicas: movimiento ocular, movimiento de la cabeza y expresiones faciales.Científicos indios (Instituto Birla de Tecnología y Ciencia)realizó una medición del nivel de estrés del conductor, basándose en la señal fotopletismográfica y RGR. Sobre la base de los parámetros de amplitud-tiempo de las señales iniciales y el pulsograma, los autores identificaron muchos criterios por los cuales se determina el nivel de estrés. La base de este trabajo es un método estadístico para determinar la tendencia de estrés asociada con la predicción de valores de señal basada en un estudio de la tendencia de señal. Por ejemplo, en este método, se calcula un indicador, calculado como la diferencia entre el valor real de la función y el valor predicho usando el promedio móvil ponderado exponencialmente ( EWMA ) de los valores anteriores.
¡Parece que conducir un automóvil con tantos sensores es simplemente imposible!
Investigadores que utilizan Biotrace + como entorno de softwareLos científicos australianos de la Universidad Tecnológica de Sydney han evaluado el electrocardiograma y la variabilidad del ritmo cardíaco durante una prueba de laboratorio de simulaciones de manejo. El indicador integral medido fue el estado de ansiedad y fatiga.
En el estudio participaron 12 participantes. Para cada uno, se observaron los valores de ansiedad (fatiga) y fatiga (alerta). Se utilizó una red neuronal de distribución y retroalimentación directa como clasificador.El índice de interacción vagosimpático (indicador de equilibrio LF / HF) calculado sobre la base del espectro del ritmo cardíaco sirvió como un identificador para la transición de un estado de sueño / cansancio a un estado de ansiedad. Como resultado, resultó que el balance general disminuye con el aumento de la fatiga, mientras que su aumento muestra un aumento del estrés mental y la ansiedad.Todos los sistemas anteriores son desarrollos de laboratorio y hasta ahora no ha habido su implementación explícita en su forma original en producción y venta. Por supuesto, esto se debe principalmente a la complejidad de la implementación técnica de los sistemas, la naturaleza multiparamétrica de los indicadores medidos, la falta de una base experimental y aparentemente la falta de sitios de inicio necesarios para lanzar el producto al mercado.Sin embargo, algunos sistemas simplificados de esta clase ya han aparecido a la venta.Sistemas de asistencia al conductor disponibles comercialmente
StopSleep es un dispositivo de muñeca en forma de anillo que lo ayuda a mantenerse despierto mientras conduce. En los soportes del dispositivo hay 8 contactos de medición en contacto con la piel en los dedos del conductor. El sistema monitorea continuamente la condición del conductor al cambiar la conductividad de la piel y en una situación peligrosa emite señales de advertencia en forma de vibración y sonido fuerte.La misma tecnología se utiliza en el detector de mentiras Polygraph. Alerta al conductor con una señal de sonido y vibración 2-5 minutos antes de dormir. El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en la medición continua de la conductividad de la piel del conductor en los dedos. Antes de sumergirse en el sueño, la conductividad de la piel disminuye drásticamente. El dispositivo reacciona instantáneamente y emite señales de advertencia en forma de un sonido fuerte y vibración.
El "anillo" fijo representa el caucho flexible y no siempre se mantiene bien durante el movimiento activo, por lo tanto, una abrazadera de refuerzo hecha de caucho fue desarrollada especialmente para conductores de camiones pesados (no se muestra aquí)Vale la pena señalar que recientemente compramos este dispositivo para nuestra investigación de laboratorio. Desafortunadamente, los conductores que duermen aún no se han probado, ¡pero el sistema funciona bien para los ingenieros que duermen!) Cuando se duerme en un entorno de vida, como se esperaba, aparecen todas estas señales de activación.Compañía Lucha contra el sueño Pilotopropuso un dispositivo que determina cuándo es hora de que el conductor se detenga y tome un descanso. Anti-Sleep Pilot funciona comparando los datos almacenados (hora del día, quién conduce el automóvil, cuánto tiempo estuvo en la carretera sin parar). De vez en cuando, el dispositivo emite sonidos y se ilumina en naranja para despertar a un conductor dormido. Inmediatamente después de una señal de sonido o luz, el controlador debe tocar la carcasa del sistema. Dependiendo del tiempo de reacción, el dispositivo determina si el conductor está despierto o si necesita tomar un descanso.
Anti Sleep Pilot incluye:-Acelerómetro, que registra la aceleración del automóvil, necesaria para el análisis de la conducción;- Relojes de alta precisión que determinan el tiempo de conducción y las reacciones utilizadas para calcular el nivel de fatiga del conductor;- un sensor de luz que adapta automáticamente la luz de fondo de la pantalla para adaptarse al nivel de iluminación ambiental del automóvil;-sensor de sonido, también adapta automáticamente las señales de sonido al nivel de ruido en el automóvil;-Sensor sensor, que facilita la interacción mientras conduce;- Botón inteligente de encendido / apagado para ahorrar batería cuando no está en uso.Bueno y se acabó, uno no puede dejar de mencionar la compañía Neurocom - el mayor fabricante nacional de sistemas de seguridad para vehículos. Actualmente, tienen una línea completa de dispositivos, tanto para la introducción en el sistema de educación y capacitación del conductor, como para su uso en vehículos reales. Como base de medición, Neurocom utiliza un brazalete con electrodos colocados para registrar una reacción galvánica en la piel.
La compañía está bien establecida en la industria ferroviaria, donde el sistema de control de vigilia del conductor telemecánico (TSKBM) ayuda a evitar que los conductores se duerman. Se ha creado un sistema para mantener la salud del conductor Vigiton para el transporte por carretera . Sin embargo, quedarse dormido es una tarea bastante especializada en evaluar el estado de todo el organismo. Ahora, en relación con el crecimiento exponencial en condiciones de mayor estrés y agresividad del tráfico, se necesitan con urgencia sistemas para corregir los indicadores integrales del estado del cuerpo. La indicación oportuna de ellos ayudaría a reducir significativamente el número de situaciones de conflicto, accidentes de tráfico y como consecuencia de situaciones de emergencia. Les deseo a todos un buen viaje!Fuentes de materiales.
Source: https://habr.com/ru/post/es381167/
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