اللغة العربية
تمت ترقية أهداف محاكاة العلامات الحيوية للأطفال من PRIAUTO مرة أخرى: إضافة أشكال موجية تنفسية معقدة وتحكم متعدد المناطق في درجة حرارة الجسم، وتوسيع التطبيقات من CPD في المركبات إلى التحقق من منتجات الأمومة والطفولة بالإشعاع الحراري
تم إنشاؤها 09.17
في الآونة الأخيرة، أجرت PRIAUTO (شركة برايت أوتو لتكنولوجيا السيارات) جولة جديدة من الترقية التقنية على الأهداف الخاصة بكشف وجود الأطفال المتروكين في السيارة (Child Presence Detection، CPD).
بناءً على الوظائف الأصلية التي تشمل محاكاة شكل الطفل، والحركة الدقيقة للتنفس، والتنفس العشوائي، وانقطاع التنفس، ومحاكاة درجة حرارة الجسم، أضاف الجيل الجديد من أهداف PRIAUTO الخاصة بالأطفال وظائف إضافية تتمثل في إمكانية تحرير أشكال موجات تنفس معقدة والتحكم المستقل في درجة الحرارة في مناطق متعددة من الجسم، مما يتيح محاكاة أكثر واقعية وقابلية للتكرار لحركات التنفس والخصائص الحرارية لسطح جسم الأطفال من مختلف الأعمار وفي حالات مختلفة.
وسّعت هذه الترقية بشكل أكبر حدود تطبيق المنتج. فبالإضافة إلى اختبارات CPD التقليدية داخل مقصورة السيارة، يمكن استخدام الجيل الجديد من أهداف الأطفال أيضًا في الإدراك بالأشعة تحت الحمراء، والتصوير الحراري، والكشف غير التلامسي عن العلامات الحيوية، وكذلك في تطوير والتحقق من منتجات الأمومة والطفولة القائمة على تقنية الإشعاع الحراري لجسم الإنسان. وبذلك تتطور تدريجيًا من مجرد هدف اختبار للسيارات إلى منصة اختبار فيزيائية عالية الدقة موجهة لتقنيات العلامات الحيوية للأطفال والإدراك متعدد الوسائط.
أولاً: أشكال موجات تنفس معقدة قابلة للتحرير لمحاكاة أكثر واقعية لحالات تنفس الأطفال المختلفين
عادةً ما تستخدم أهداف اختبار CPD التقليدية حركة دورية ثابتة التردد وثابتة السعة للصدر والبطن لمحاكاة تنفس الإنسان. وتتميز هذه الطريقة بقابلية جيدة للتكرار في الاختبار، إلا أن تنفس الأطفال الحقيقيين ليس حركة جيبية منتظمة تمامًا.
قد توجد فروق واضحة في سرعة الشهيق، وسرعة الزفير، ونسبة الشهيق إلى الزفير، وعمق التنفس، واستقرار الدورة لدى الأطفال من مختلف الأعمار ومراحل النوم والأوضاع والحالات الجسدية.
استجابةً لهذه الخاصية، فتح الجيل الجديد من أهداف PRIAUTO الخاصة بالأطفال إمكانية تحرير أشكال موجات التنفس بشكل أكبر، بحيث يمكن تهيئة أنماط أكثر تعقيدًا لحركة الصدر والبطن وفقًا لاحتياجات البحث والتطوير والاختبار.
تشمل خصائص التنفس القابلة للمحاكاة حاليًا:
- شهيق سريع — زفير بطيء؛
- شهيق بطيء — زفير سريع؛
- البقاء في الوضع المرتفع بعد الشهيق؛
- التوقف بعد الزفير؛
- نسب زمن شهيق/زفير مختلفة؛
- اضطراب عشوائي في تردد التنفس؛
- تغير عشوائي في سعة التنفس؛
- انقطاع النفس؛
- تغيرات دورية في التنفس على نمط تشاين-ستوكس؛
- أنماط متعددة من إيقاعات التنفس غير المنتظمة؛
- موجات تنفس مخصصة من قبل المستخدم.
من خلال الضبط المشترك لتردد التنفس وسعة إزاحة الصدر والبطن ونسبة زمن الشهيق والزفير وزمن البقاء وزمن التوقف ودرجة الاضطراب العشوائي، يمكن للفاحصين إنشاء ظروف اختبار متعددة تتراوح من التنفس المستقر إلى التنفس غير الدوري المعقد.
وبالمقارنة مع مجرد ضبط "معدل تنفس" واحد، فإن طريقة التحكم الجديدة أقرب إلى قوانين الحركة الفعلية لسطح الصدر والبطن لدى الأطفال الحقيقيين.
ثانيًا، التحقق الإضافي من قدرة التعرف على العلامات الحيوية المعقدة من خلال الكشف عن التنفس بالحركة
تكمن أهمية محاكاة التنفس المعقد ليس فقط في "جعل الهدف يتحرك بشكل أكثر واقعية"، بل الأهم من ذلك في إمكانية إجراء تحقق أكثر صرامة من أداء خوارزمية CPD.
بالنسبة لتقنيات الكشف عن وجود الأطفال بناءً على الحركات الدقيقة لجسم الإنسان مثل رادار الموجات المليمترية وUWB، فإن الإزاحات الدقيقة على سطح الصدر والبطن تسبب تغيرات في طور الرادار والمسافة والتردد الزمني وخصائص الحركة الدقيقة.
إذا كان هدف الاختبار ينتج دائمًا حركة دورية منتظمة ومستقرة تمامًا، فقد يكون من الأسهل على الخوارزمية التعرف عليها، وهذا لا يمثل بشكل كافٍ سيناريوهات الأطفال الحقيقية.
من خلال إدخال:
عملية شهيق وزفير غير متماثلة، وتغيرات في سعة التنفس، واضطرابات دورية، وانقطاع التنفس، وأشكال موجات تنفس معقدة
يمكن إجراء اختبار إضافي لقدرة الاستشعار والخوارزمية على التعرف في الظروف التالية:
- تنفس ضعيف؛
- تنفس غير منتظم؛
- تغيرات في معدل التنفس؛
- اختفاء مؤقت لإشارة التنفس؛
- بيئة منخفضة نسبة الإشارة إلى الضوضاء؛
- حجب بواسطة مقعد الطفل والملابس؛
- وجود اهتزازات داخل السيارة وإشارات تداخل أخرى.
هذا يجعل هدف الاختبار يتطور من مجرد "محاكي وجود الأطفال" إلى منصة تجريبية يمكن استخدامها لدراسة أداء استشعار العلامات الحيوية المعقدة.
ثالثًا، التحكم المستقل في درجة حرارة الجسم في مناطق متعددة، لمحاكاة توزيع الحرارة البشرية بشكل أكثر واقعية
بالإضافة إلى الحركات الدقيقة للتنفس، تُعد الخصائص الحرارية لجسم الإنسان أيضًا مصدرًا مهمًا للمعلومات في الكشف عن وجود الأطفال وتقنيات المراقبة غير التلامسية.
غالبًا ما تستخدم أهداف الاختبار التقليدية التسخين بنقطة واحدة أو التسخين الموحد الشامل، وعلى الرغم من أنها قادرة على تكوين خصائص حرارية معينة، إلا أنه يصعب عليها عكس الاختلافات في درجة الحرارة بين مناطق الجسم البشري الحقيقي.
تستخدم أهداف الأطفال من الجيل الجديد PRIAUTO تقنية التحكم في درجة الحرارة متعددة المناطق على مستوى الجسم بالكامل، مما يسمح بضبط وتعديل درجة الحرارة بشكل منفصل لمناطق مختلفة من الجسم.
وفقًا لتكوين الهدف، يمكن إنشاء ظروف درجة حرارة سطحية مختلفة لمناطق متعددة مثل الرأس والجذع والأطراف، مما يشكل توزيعًا حراريًا مكانيًا أقرب إلى جسم الإنسان الحقيقي.
وهذا يجعل الهدف لا يمتلك مجرد "قيمة حرارة" واحدة، بل يمكنه تشكيل خصائص إشعاع حراري بشري ذات تباين مكاني.
يمكن استخدام هذه الوظيفة في:
- اختبار أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء البعيدة؛
- التحقق من أنظمة التصوير الحراري؛
- الكشف عن وجود الإنسان؛
- تطوير خوارزميات التعرف على الأهداف الحرارية؛
- التعرف على التوزيع الحراري للأطفال؛
- اختبارات الإدراك في درجات حرارة بيئية مختلفة؛
- دراسة الخصائص الحرارية في حالات الحجب الجزئي بواسطة الملابس أو مقاعد الأطفال أو الأغطية.
رابعًا: دعم التحقق من رادار الموجات المليمترية، UWB، الأشعة تحت الحمراء، التصوير الحراري، ودمج أجهزة استشعار متعددة
مع التطور المستمر لتقنية الكشف عن وجود الأطفال، تتطور أنظمة CPD تدريجيًا من مستشعر واحد نحو الدمج متعدد الوسائط.
المعلومات التي تحصل عليها تقنيات الإدراك المختلفة ليست متطابقة:
يمكن لرادار الموجات المليمترية إدراك الحركات الدقيقة للصدر والبطن وحركة الجسم؛
يمكن لـ UWB الكشف عن الحركات الدقيقة للجسم وحالة الوجود؛
يمكن لأجهزة الأشعة تحت الحمراء البعيدة والتصوير الحراري التعرف على توزيع الإشعاع الحراري لجسم الإنسان؛
يمكن للأنظمة البصرية الحصول على معلومات موقع الطفل ووضعه ومظهره.
لذلك، يحتاج جيل جديد من أهداف الاختبار إلى عرض الخصائص التي يمكن لهذه المستشعرات المختلفة التعرف عليها على نفس الهدف الفيزيائي للطفل قدر الإمكان.
أحد محاور الترقية هذه المرة من PRIAUTO هو التحول التدريجي لهدف الطفل من مجرد شكل هندسي واحد إلى محاكاة الخصائص الفيزيائية متعددة الوسائط.
تشمل حلول الاختبار المدعومة حاليًا أو الموجهة نحوها:
- رادار الموجات المليمترية CPD؛
- كشف وجود الأطفال UWB؛
- كشف الأطفال بالأشعة تحت الحمراء؛
- التصوير الحراري CPD؛
- رادار الموجات المليمترية + الأشعة تحت الحمراء؛
- رادار الموجات المليمترية + UWB؛
- UWB + التصوير الحراري؛
- الرؤية + رادار الموجات المليمترية؛
- الرادار + الأشعة تحت الحمراء + الرؤية وغيرها من حلول الدمج متعدد الوسائط.
من خلال دمج شكل الطفل والحركات الدقيقة للتنفس والخصائص الحرارية لجسم الإنسان على نفس الهدف، يمكن بسهولة دراسة الاختلافات في استجابة المستشعرات المختلفة لنفس حالة الطفل واستقرار خوارزميات الدمج.
خامسًا: لم يعد يقتصر على مقصورة السيارة: التوسع إلى تطوير منتجات الأم والطفل القائمة على الإشعاع الحراري
بعد هذا الترقية، تجاوز نطاق تطبيق هدف الأطفال PRIAUTO أيضًا سيناريو CPD التقليدي في السيارات.
بالنسبة لمنتجات الأم والطفل التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء أو الإشعاع الحراري أو التصوير الحراري أو تقنيات الكشف عن العلامات الحيوية غير التلامسية، فإن هدف الأطفال يحمل أيضًا قيمة بحثية وتطويرية مهمة.
على سبيل المثال، في عملية تطوير منتجات مراقبة الرضع والأطفال الصغار، إذا تم استخدام أطفال حقيقيين مباشرة لإجراء عدد كبير من الاختبارات المتكررة، فغالبًا ما يتعرض ذلك لقيود مثل وقت الاختبار والسلامة وعدم قابلية حالة الطفل للتكرار وصعوبة توحيد ظروف التجربة.
خاصة في المرحلة المبكرة من تطوير الخوارزميات، غالبًا ما يحتاج الباحثون والمطورون إلى تعديل متكرر لـ:
- موضع تركيب مستشعر الأشعة تحت الحمراء؛
- مسافة الكشف؛
- زاوية الكشف؛
- عتبة درجة الحرارة؛
- خوارزمية التعرف بالتصوير الحراري؛
- حساسية اكتشاف التنفس؛
- عتبة اكتشاف الوجود؛
- استراتيجية دمج المستشعرات المتعددة.
إذا تم الاعتماد بالكامل على أطفال حقيقيين لإكمال هذه الضبط الأساسي، فلن تكون الكفاءة منخفضة فحسب، بل سيكون من الصعب جدًا الحصول على ظروف اختبار قابلة للتكرار تمامًا.
أما هدف محاكاة الطفل القابل للتحكم فيمكنه توفير بيئة تحقق هندسية أكثر استقرارًا.
سادسًا: تطبيقات اختبارية موجهة للأجهزة الذكية الخاصة بالأم والطفل ومراقبة الأطفال
استنادًا إلى محاكاة الإشعاع الحراري متعدد المناطق ووظيفة التنفس القابلة للتحرير، يمكن استخدام هدف الأطفال PRIAUTO في المستقبل في البحث والتطوير والتحقق من多种 منتجات ذكية للأم والطفل، بما في ذلك:
1. أجهزة المراقبة بالأشعة تحت الحمراء للرضع والأطفال الصغار
تُستخدم للتحقق من قدرة الجهاز على التعرف بشكل مستقر على الخصائص الحرارية لجسم الطفل تحت ظروف مختلفة من المسافة والزاوية ودرجة حرارة البيئة.
2. أنظمة المراقبة الحرارية للأطفال
من خلال التحكم في درجة حرارة سطح الجسم والتوزيع الحراري المكاني، يتم التحقق من قدرات خوارزميات التصوير الحراري في الكشف عن الإنسان والتعرف على المناطق وتتبع الأهداف.
3. المراقبة غير التلامسية لدرجة حرارة وحالة حرارية للأطفال
تُستخدم في البحث والتطوير المبكر للمستشعرات والمعايرة واختبارات المقارنة المتكررة بين الخوارزميات المختلفة.
4. الكشف عن وجود الأطفال في أسرّة الأطفال والمهود
محاكاة حالات استلقاء الطفل والتغطية والمواقع المختلفة، تُستخدم لتطوير تقنيات الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء أو الموجات المليمترية أو غيرها من تقنيات الاستشعار غير التلامسية.
5. أجهزة مراقبة النوم والتنفس
من خلال ترددات مختلفة وسعات مختلفة وأنماط تنفس غير منتظمة، يتم التحقق من خوارزميات الكشف غير التلامسي عن التنفس.
6. أجهزة الرعاية الذكية واستشعار بيئة الأم والطفل
تُستخدم في البحث والتطوير الشامل لوظائف استشعار متعددة مثل وجود الطفل وموقعه وحالته الحرارية وعلاماته الحيوية.
سابعًا: حل المشكلة الهندسية المتمثلة في "عدم إمكانية تكرار الحالة" في اختبارات الأطفال الحقيقيين
القيمة الحقيقية لهدف الاختبار ليست استبدال التجارب على البشر الحقيقيين بالكامل، بل توفير ظروف تجريبية موحدة وقابلة للتحكم وقابلة للتكرار خلال مرحلة البحث والتطوير للمنتج.
على سبيل المثال، من الصعب جدًا على طفل حقيقي تكرار عملية تنفس متطابقة تمامًا عشرات المرات بشكل متواصل، كما لا يمكن مطالبة الطفل بالحفاظ على نفس ما يلي تمامًا في كل اختبار:
- معدل التنفس؛
- سعة حركة الصدر والبطن؛
- الوضعية؛
- الموضع؛
- درجة حرارة السطح؛
- حالة التوزيع الحراري.
بينما يمكن لهدف الاختبار أن يعمل بشكل متكرر وفقًا لنفس المعايير تمامًا.
لذلك، يمكن تغيير متغير واحد على حدة، وبالتالي دراسة تغيرات أداء المستشعر.
على سبيل المثال:
الحفاظ على الوضعية دون تغيير، وتغيير سعة التنفس فقط؛
الحفاظ على التنفس دون تغيير، وتغيير درجة حرارة السطح فقط؛
الحفاظ على درجة الحرارة دون تغيير، وتغيير مسافة المستشعر فقط؛
أو الحفاظ على ثبات الشروط الأخرى، وإضافة الغطاء فقط.
تكتسب هذه القدرة على التجارب ذات المتغيرات المضبوطة أهمية كبيرة في تطوير المستشعرات ومقارنة الخوارزميات وتحسين أداء المنتجات.
ثامناً: التطور من "أهداف اختبار CPD" إلى "منصة المحاكاة عالية الدقة للعلامات الحيوية للأطفال"
مع تطور التكنولوجيا، يتغير تدريجياً التوجه التسويقي لمنتجات PRIAUTO الخاصة بأهداف الأطفال.
كان الهدف في المراحل المبكرة هو تلبية متطلبات الاختبار المعياري في تقييم الكشف عن الأطفال المتروكين في السيارات.
ومع التطور المستمر لتقنيات رادار الموجات المليمترية، والنطاق فائق العرض (UWB)، والأشعة تحت الحمراء، والتصوير الحراري، والإدراك متعدد الوسائط، لم تعد المعلومات التي تركز عليها أنظمة الإدراك تقتصر على:
"هل يوجد طفل داخل المقصورة؟"
وهي تتطور بشكل متزايد إلى:
أين يوجد الطفل؟
هل لدى الطفل علامات حيوية؟
هل يوجد تنفس؟
ما هي خصائص الحركة الدقيقة؟
كيف تبدو خصائص الإشعاع الحراري للطفل؟
هل لا يزال من الممكن اكتشافه بعد حجبه بالمقعد أو الملابس أو الغطاء؟
وهذا يعني أيضًا أن أهداف الاختبار المستقبلية يجب أن تتطور من مجرد محاكاة بسيطة للأبعاد والشكل الخارجي إلى محاكاة الخصائص الفيزيائية المتعددة مثل الحركة الدقيقة لجسم الإنسان، والإشعاع الحراري، والخصائص الكهرومغناطيسية، والوضعية.
ستواصل PRIAUTO التركيز على البحث والتطوير للمنتجات حول الحركات الدقيقة لتنفس الأطفال، وتوزيع درجة حرارة سطح جسم الإنسان، وخصائص التشتت الكهرومغناطيسي، ووضعيات الأطفال، وحالات الحجب، وسيناريوهات التطبيق الحقيقية.
من خلال التحسين المستمر لواقعية الأهداف وقابلية التحكم فيها وقابلية التكرار والتوافق مع مختلف أجهزة الاستشعار، تأمل PRIAUTO في توفير أدوات أكثر تكاملاً لتطوير واختبار تقنيات استشعار الأطفال لشركات تصنيع السيارات وموردي قطع الغيار ومؤسسات الاختبار والمعاهد البحثية وشركات منتجات الأمومة والطفولة الذكية.
حول PRIAUTO
تتخصص PRIAUTO (بواو لتكنولوجيا السيارات) في البحث والتطوير لأهداف اختبار سلامة السيارات الذكية، وتقنيات اختبار الكشف عن وجود الأطفال، ومعدات التحقق من الاستشعار متعدد المستشعرات.
حول رادار الموجات المليمترية والرؤية الحاسوبية والأشعة تحت الحمراء وUWB وتقنيات الاستشعار المتقدمة الأخرى، تواصل الشركة تطوير أهداف اختبار فيزيائية عالية الدقة وحلول اختبار مصاحبة، وتدفع بتطوير أهداف الاختبار من المحاكاة الهندسية التقليدية تدريجيًا نحو منصات اختبار عالية الدقة متعددة المجالات الفيزيائية ومتعددة العلامات الحيوية ومتوافقة مع مستشعرات متعددة.