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Los objetivos de simulación de signos vitales infantiles PRIAUTO se actualizan nuevamente: se añaden formas de onda respiratoria complejas y control de temperatura corporal multizona, ampliando su aplicación desde el CPD automotriz hasta la validación de productos materno-infantiles de radiación térmica.
Creado 09.17
Recientemente, PRIAUTO (Puao Automotive Technology) ha llevado a cabo una nueva ronda de actualización tecnológica en el objeto de prueba para la Detección de Presencia Infantil (Child Presence Detection, CPD).
Sobre la base de las funciones originales de simulación de apariencia infantil, micromovimiento respiratorio, respiración aleatoria, apnea y simulación de temperatura corporal, la nueva generación de objetos de prueba infantiles de PRIAUTO ha añadido aún más funciones de forma de onda respiratoria compleja editable y control de temperatura corporal independiente en múltiples regiones de todo el cuerpo, lo que permite simular de manera más realista y reproducible el movimiento respiratorio y las características térmicas de la superficie corporal de niños de diferentes edades en distintos estados.
Esta actualización amplía aún más los límites de aplicación del producto. Además de las pruebas tradicionales de CPD en cabinas de automóviles, la nueva generación de objetos de prueba infantiles también puede aplicarse en percepción infrarroja, imágenes térmicas, detección de signos vitales sin contacto y en el desarrollo y validación de productos materno-infantiles basados en tecnología de radiación térmica humana, evolucionando gradualmente desde un simple objeto de prueba automotriz hacia una plataforma de pruebas físicas de alta fidelidad orientada a los signos vitales infantiles y la tecnología de percepción multimodal.
I. Forma de onda respiratoria compleja editable, simulando de manera más realista diferentes estados respiratorios infantiles
Los objetos de prueba tradicionales de CPD suelen utilizar movimientos toracoabdominales periódicos de frecuencia y amplitud fijas para simular la respiración humana. Este método tiene una buena repetibilidad en las pruebas, pero la respiración de un niño real no es un movimiento sinusoidal completamente regular.
En diferentes edades, etapas del sueño, posturas y estados corporales, la velocidad de inhalación, la velocidad de exhalación, la relación inspiración/espiración, la profundidad respiratoria y la estabilidad del ciclo pueden presentar diferencias notables.
Ante esta característica, la nueva generación de objetos de prueba infantiles de PRIAUTO abre aún más la capacidad de edición de la forma de onda respiratoria, permitiendo configurar patrones de movimiento toracoabdominal más complejos según las necesidades de desarrollo y prueba.
Actualmente, las características respiratorias que se pueden simular incluyen:
- Inhalación rápida — exhalación lenta;
- Inhalación lenta — exhalación rápida;
- Mantener en posición elevada después de la inhalación;
- Pausa después de la exhalación;
- Diferentes proporciones de tiempo de inhalación/exhalación;
- Perturbación aleatoria de la frecuencia respiratoria;
- Variación aleatoria de la amplitud respiratoria;
- Apnea;
- Variación periódica de aumento y disminución tipo Cheyne-Stokes;
- Múltiples ritmos respiratorios irregulares;
- Formas de onda respiratoria personalizadas por el usuario.
Mediante la regulación conjunta de la frecuencia respiratoria, la amplitud del desplazamiento toracoabdominal, la proporción de tiempo de inhalación/exhalación, el tiempo de mantenimiento, el tiempo de pausa y el grado de perturbación aleatoria, el personal de prueba puede establecer diversas condiciones de prueba, desde respiración estable hasta respiración compleja no periódica.
En comparación con simplemente establecer una «frecuencia respiratoria», el nuevo método de control se aproxima más a las leyes de movimiento de la superficie toracoabdominal de un niño real.
二、从规则呼吸检测进一步验证复杂生命体征识别能力
复杂呼吸模拟的意义，不仅在于“让目标物动起来更加真实”，更重要的是可以对CPD算法进行更严格的性能验证。
对于毫米波雷达、UWB等基于人体微动进行儿童存在检测的技术，胸腹表面的细微位移会引起雷达相位、距离、时频和微动特征变化。
如果测试目标始终输出完全规则、稳定的周期运动，算法可能更容易识别，而这并不能充分代表真实儿童场景。
通过引入：
非对称吸呼过程、呼吸幅值变化、周期扰动、呼吸暂停以及复杂呼吸波形
可以进一步测试传感器和算法在以下条件下的识别能力：
- 微弱呼吸；
- 非规则呼吸；
- 呼吸频率变化；
- 呼吸信号短暂消失；
- 低信噪比环境；
- 儿童座椅及衣物遮挡；
- 车内振动及其他干扰信号存在。
这使测试目标物由简单的“儿童存在模拟器”，进一步发展成为可以用于研究复杂生命体征感知性能的实验平台。
三、全身多区域独立体温控制，模拟更加真实的人体热分布
除了呼吸微动，人体热特征也是儿童存在检测及非接触监护技术的重要信息来源。
传统测试目标往往采用单点加热或整体统一加热方式，虽然能够形成一定温度特征，但难以反映真实人体不同区域之间的温度差异。
PRIAUTO新一代儿童目标物进一步采用全身多区域温度控制技术，可针对不同身体区域分别进行温度设定和调节。
根据目标物配置，可对头部、躯干、四肢等多个区域建立不同的表面温度条件，从而形成更加接近真实人体的空间热分布。
这使目标物不仅具有一个“温度值”，而是能够进一步形成具有空间差异的人体热辐射特征。
该功能可用于：
- 远红外传感器测试；
- 热成像系统验证；
- 人体存在检测；
- 热目标识别算法开发；
- 儿童热分布识别；
- 不同环境温度下的感知测试；
- 被衣物、儿童座椅或覆盖物部分遮挡情况下的热特征研究。
四、支持毫米波雷达、UWB、红外、热成像及多传感器融合验证
随着儿童存在检测技术不断发展，CPD系统正在由单一传感器逐步向多模态融合方向演进。
不同感知技术获取的信息并不相同：
毫米波雷达可以感知胸腹微动及人体运动；
UWB可以对细微人体运动和存在状态进行检测；
远红外及热成像设备可以识别人体热辐射分布；
视觉系统可以获得儿童位置、姿态及外观信息。
因此，新一代测试目标物需要尽可能在同一个物理儿童目标上呈现这些不同传感器可以识别的特征。
PRIAUTO此次升级的重点之一，就是逐步实现儿童目标物由单一几何外形向多模态物理特征模拟发展。
目前可支持或面向的测试方案包括：
- 毫米波雷达CPD；
- UWB儿童存在检测；
- 红外儿童检测；
- 热成像CPD；
- 毫米波雷达+红外；
- 毫米波雷达+UWB；
- UWB+热成像；
- 视觉+毫米波雷达；
- 雷达+红外+视觉等多模态融合方案。
通过在同一目标物上集成儿童外形、呼吸微动和人体热特征，可以更方便地研究不同传感器对同一儿童状态的响应差异以及融合算法的稳定性。
五、不再局限于汽车座舱：拓展至基于热辐射的母婴产品研发
Después de esta actualización, el alcance de aplicación del objetivo infantil PRIAUTO también ha superado aún más el escenario tradicional de CPD automotriz.
Para los productos maternoinfantiles que utilizan tecnología de detección de signos vitales por infrarrojos, radiación térmica, imágenes térmicas o sin contacto, el objetivo infantil también tiene un valor importante de investigación y desarrollo.
Por ejemplo, durante el desarrollo de productos de monitoreo infantil, si se utilizan directamente niños reales para realizar una gran cantidad de pruebas repetitivas, a menudo se ve limitado por factores como el tiempo de prueba, la seguridad, la imposibilidad de repetir el estado del niño y la dificultad de unificar las condiciones de prueba.
Especialmente en la etapa temprana del desarrollo de algoritmos, los investigadores a menudo necesitan ajustar repetidamente:
- Posición de instalación del sensor infrarrojo;
- Distancia de detección;
- Ángulo de detección;
- Umbral de temperatura;
- Algoritmo de reconocimiento de imágenes térmicas;
- Sensibilidad de detección respiratoria;
- Umbral de detección de presencia;
- Estrategia de fusión multisensor.
Si se depende completamente de niños reales para completar estas depuraciones básicas, no solo es ineficiente, sino que también es muy difícil obtener condiciones de prueba completamente repetibles.
Un objetivo de simulación infantil controlable puede proporcionar un entorno de verificación de ingeniería más estable.
Seis, aplicaciones de prueba para dispositivos inteligentes maternoinfantiles y de monitoreo infantil
Basado en la simulación de radiación térmica multizona y la función respiratoria editable, el objetivo infantil PRIAUTO podrá utilizarse en el futuro para la investigación, desarrollo y verificación de diversos productos inteligentes maternoinfantiles, incluidos:
1. Dispositivo de monitoreo infrarrojo para bebés y niños pequeños
Se utiliza para verificar si el dispositivo puede identificar de manera estable las características térmicas del cuerpo humano infantil en diferentes distancias, ángulos y condiciones de temperatura ambiente.
2. Sistema de monitoreo infantil con imágenes térmicas
Mediante el control de la temperatura superficial del cuerpo humano y la distribución térmica espacial, se verifica la capacidad de los algoritmos de imágenes térmicas para la detección humana, el reconocimiento de regiones y el seguimiento de objetivos.
3. Monitoreo no invasivo de la temperatura corporal y el estado térmico infantil
Se utiliza para la investigación y desarrollo previo de sensores, la calibración y las pruebas comparativas repetidas entre diferentes algoritmos.
4. Detección de presencia infantil en cunas y moisés
Simula las posturas acostadas, cubiertas y en diferentes posiciones de los niños, y se utiliza para el desarrollo de tecnologías de detección no invasivas como infrarrojos, ondas milimétricas u otras.
5. Dispositivos de monitoreo del sueño y la respiración
Mediante diferentes frecuencias, diferentes amplitudes y patrones respiratorios irregulares, se verifican los algoritmos de detección respiratoria no invasiva.
6. Dispositivos inteligentes de cuidado y percepción del entorno materno-infantil
Se utiliza para la investigación y desarrollo integral de múltiples funciones de percepción, como la presencia infantil, la posición infantil, el estado térmico y los signos vitales.
Siete, resolver el problema de ingeniería de la 'imposibilidad de repetir el estado' en las pruebas con niños reales
El verdadero valor del objetivo de prueba no es reemplazar completamente las pruebas con humanos reales, sino proporcionar condiciones experimentales estandarizadas, controlables y repetibles durante la etapa de investigación y desarrollo del producto.
Por ejemplo, es muy difícil que un niño real repita continuamente decenas de veces exactamente el mismo proceso respiratorio, ni se puede exigir que el niño mantenga exactamente el mismo en cada prueba:
- Frecuencia respiratoria;
- Amplitud del movimiento toracoabdominal;
- Postura;
- Posición;
- Temperatura superficial;
- Estado de distribución térmica.
Mientras que el objetivo de prueba puede funcionar repetidamente con exactamente los mismos parámetros.
Por lo tanto, se puede cambiar una variable a la vez para estudiar los cambios en el rendimiento del sensor.
Por ejemplo:
Mantener la postura sin cambios y modificar solo la amplitud respiratoria;
Mantener la respiración sin cambios y modificar solo la temperatura superficial;
Mantener la temperatura sin cambios y modificar solo la distancia del sensor;
O mantener las demás condiciones constantes y solo añadir coberturas.
Este tipo de capacidad experimental de control de variables es de gran importancia para el desarrollo de sensores, la comparación de algoritmos y la optimización del rendimiento de productos.
VIII. Del "objetivo de prueba CPD" al desarrollo de una "plataforma de simulación de alta fidelidad de signos vitales infantiles"
Con el desarrollo de la tecnología, el posicionamiento de producto de PRIAUTO respecto a los objetivos infantiles está cambiando gradualmente.
El objetivo inicial era principalmente satisfacer las necesidades de pruebas estandarizadas en la evaluación de detección de niños olvidados en automóviles.
Y con el desarrollo continuo del radar de onda milimétrica, UWB, infrarrojos, imágenes térmicas y tecnología de percepción multimodal, la información en la que se enfoca el sistema de percepción ya no es solo:
«¿Hay un niño en la cabina?»
Y está evolucionando aún más hacia:
¿Dónde está el niño?
¿Tiene el niño signos vitales?
¿Existe respiración?
¿Cuáles son las características del micromovimiento?
¿Cómo son las características de radiación térmica del niño?
¿Todavía se puede detectar después de estar obstruido por el asiento, la ropa o una manta?
Esto también significa que los futuros objetos de prueba deben evolucionar desde la simple simulación de tamaño y apariencia hacia la simulación de múltiples características físicas, como micromovimientos humanos, radiación térmica, propiedades electromagnéticas y postura.
PRIAUTO将继续围绕儿童呼吸微动、人体表面温度分布、电磁散射特征、儿童姿态、遮挡状态以及真实应用场景开展产品研发。
通过不断提高目标物的真实性、可控性、重复性以及跨传感器兼容能力，PRIAUTO希望为汽车制造商、零部件供应商、检测机构、科研院所以及智能母婴产品企业提供更加完善的儿童感知技术研发和测试工具。
关于PRIAUTO
PRIAUTO（普傲汽车科技）专注于智能汽车安全测试目标物、儿童存在检测测试技术以及多传感器感知验证设备的研发。
围绕毫米波雷达、视觉、红外、UWB及其他先进感知技术，公司持续开发高保真物理测试目标和配套测试解决方案，并推动测试目标由传统几何模拟逐步向多物理场、多生命体征和多传感器兼容的高保真测试平台发展。