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Les cibles de simulation des signes vitaux infantiles PRIAUTO sont à nouveau améliorées : ajout de formes d'onde respiratoires complexes et d'un contrôle multi-zones de la température corporelle, applications étendues de la CPD embarquée à la validation des produits mère-enfant à rayonnement thermique.
Créé le 09.17
Récemment, PRIAUTO (普傲汽车科技) a procédé à une nouvelle mise à niveau technique de la cible de détection d'enfants oubliés (Child Presence Detection, CPD).
Sur la base des fonctions existantes de simulation de l'apparence de l'enfant, de micro-mouvements respiratoires, de respiration aléatoire, d'apnée et de simulation de température corporelle, la nouvelle génération de cibles enfant PRIAUTO ajoute des fonctions de formes d'onde respiratoires complexes éditables ainsi qu'un contrôle indépendant de la température corporelle sur plusieurs zones du corps, permettant de simuler de manière plus réaliste et reproductible les mouvements respiratoires et les caractéristiques thermiques de la surface corporelle d'enfants d'âges différents dans divers états.
Cette mise à niveau élargit davantage le champ d'application du produit. Outre les tests CPD traditionnels en habitacle automobile, la nouvelle génération de cibles enfant peut également être utilisée pour la perception infrarouge, l'imagerie thermique, la détection non invasive des signes vitaux, ainsi que pour la recherche et la validation de produits de puériculture basés sur la technologie du rayonnement thermique humain. Elle évolue progressivement d'une simple cible de test automobile vers une plateforme de test physique haute fidélité dédiée aux signes vitaux de l'enfant et aux technologies de perception multimodale.
I. Formes d'onde respiratoires complexes éditables pour une simulation plus réaliste des différents états respiratoires des enfants
Les cibles de test CPD traditionnelles utilisent généralement des mouvements thoraco-abdominaux périodiques à fréquence et amplitude fixes pour simuler la respiration humaine. Cette méthode offre une bonne répétabilité de test, mais la respiration d'un enfant réel n'est pas un mouvement sinusoïdal parfaitement régulier.
Selon l'âge, la phase de sommeil, la posture et l'état corporel, la vitesse d'inspiration, la vitesse d'expiration, le rapport inspiration/expiration, la profondeur respiratoire et la stabilité du cycle peuvent présenter des différences notables chez les enfants.
Face à cette particularité, la nouvelle génération de cibles enfant PRIAUTO ouvre davantage la possibilité d'éditer les formes d'onde respiratoires, permettant de configurer des modes de mouvement thoraco-abdominaux plus complexes selon les besoins de recherche et de test.
Les caractéristiques respiratoires actuellement simulables incluent :
- Inspiration rapide — expiration lente ;
- Inspiration lente — expiration rapide ;
- Maintien en position haute après l'inspiration ;
- Pause après l'expiration ;
- Différents ratios temps d'inspiration/temps d'expiration ;
- Perturbation aléatoire de la fréquence respiratoire ;
- Variation aléatoire de l'amplitude respiratoire ;
- Apnée ;
- Variation périodique de type Cheyne-Stokes avec renforcement et affaiblissement ;
- Divers rythmes respiratoires irréguliers ;
- Formes d'onde respiratoires personnalisées par l'utilisateur.
En ajustant conjointement la fréquence respiratoire, l'amplitude du déplacement thoraco-abdominal, le ratio temps d'inspiration/temps d'expiration, le temps de maintien, le temps de pause et le degré de perturbation aléatoire, les testeurs peuvent établir diverses conditions de test allant d'une respiration stable à une respiration complexe non périodique.
Par rapport à un simple réglage d'une « fréquence respiratoire », le nouveau mode de contrôle est plus proche des lois de mouvement réelles de la surface thoraco-abdominale d'un enfant.
II. Validation plus approfondie de la capacité d'identification des signes vitaux complexes à partir de la détection respiratoire basée sur les règles
L'importance de la simulation respiratoire complexe ne réside pas seulement dans le fait de « rendre le mouvement de la cible plus réaliste », mais surtout dans la possibilité d'effectuer une validation de performance plus stricte de l'algorithme CPD.
Pour les technologies de détection de présence d'enfants basées sur les micro-mouvements humains, telles que le radar à ondes millimétriques et l'UWB, les déplacements subtils de la surface thoraco-abdominale provoquent des variations de phase radar, de distance, temps-fréquence et de caractéristiques de micro-mouvement.
Si la cible de test produit toujours un mouvement périodique parfaitement régulier et stable, l'algorithme peut l'identifier plus facilement, mais cela ne représente pas suffisamment le scénario réel d'un enfant.
En introduisant :
des processus d'inspiration-expiration asymétriques, des variations d'amplitude respiratoire, des perturbations de cycle, des apnées respiratoires et des formes d'onde respiratoires complexes
il est possible de tester davantage la capacité d'identification des capteurs et des algorithmes dans les conditions suivantes :
- respiration faible ;
- respiration irrégulière ;
- variation de la fréquence respiratoire ;
- disparition brève du signal respiratoire ;
- environnement à faible rapport signal-bruit ;
- occlusion par siège enfant et vêtements ;
- présence de vibrations dans le véhicule et d'autres signaux interférents.
Cela permet à la cible de test de passer d'un simple « simulateur de présence d'enfant » à une plateforme expérimentale pouvant être utilisée pour étudier les performances de perception de signes vitaux complexes.
III. Contrôle indépendant de la température corporelle sur plusieurs zones du corps entier, pour une simulation plus réaliste de la distribution thermique du corps humain
Outre les micro-mouvements respiratoires, les caractéristiques thermiques du corps humain constituent également une source d'information importante pour la détection de présence d'enfants et les technologies de surveillance sans contact.
Les cibles de test traditionnelles utilisent souvent un chauffage ponctuel ou un chauffage global uniforme ; bien que cela puisse former certaines caractéristiques de température, il est difficile de refléter les différences de température entre les différentes zones du corps humain réel.
La nouvelle génération de cibles enfant PRIAUTO adopte en outre une technologie de contrôle de température multi-zones sur l'ensemble du corps, permettant de définir et de réguler la température séparément pour différentes régions corporelles.
Selon la configuration de la cible, différentes conditions de température de surface peuvent être établies pour la tête, le torse, les membres et d'autres zones, formant ainsi une distribution thermique spatiale plus proche du corps humain réel.
Cela permet à la cible non seulement de posséder une « valeur de température », mais aussi de reproduire des caractéristiques de rayonnement thermique humain présentant des différences spatiales.
Cette fonction peut être utilisée pour :
- Tests de capteurs infrarouges lointains ;
- Validation de systèmes d'imagerie thermique ;
- Détection de présence humaine ;
- Développement d'algorithmes de reconnaissance de cibles thermiques ;
- Reconnaissance de la distribution thermique de l'enfant ;
- Tests de perception à différentes températures ambiantes ;
- Étude des caractéristiques thermiques en cas d'occultation partielle par des vêtements, un siège enfant ou une couverture.
IV. Prise en charge de la validation par radar à ondes millimétriques, UWB, infrarouge, imagerie thermique et fusion multi-capteurs
Avec le développement continu des technologies de détection de présence d'enfant, les systèmes CPD évoluent progressivement d'un capteur unique vers une approche de fusion multimodale.
Les informations acquises par les différentes technologies de perception ne sont pas identiques :
Le radar à ondes millimétriques peut percevoir les micro-mouvements thoraco-abdominaux et les mouvements corporels ;
L'UWB peut détecter les mouvements corporels subtils et l'état de présence ;
Les équipements infrarouges lointains et d'imagerie thermique peuvent identifier la distribution du rayonnement thermique du corps humain ;
Les systèmes de vision peuvent obtenir des informations sur la position, la posture et l'apparence de l'enfant.
Par conséquent, la nouvelle génération de cibles de test doit présenter autant que possible, sur une même cible enfant physique, les caractéristiques identifiables par ces différents capteurs.
L'un des points clés de cette mise à niveau de PRIAUTO est de faire évoluer progressivement la cible enfant d'une simple forme géométrique vers une simulation de caractéristiques physiques multimodales.
Les solutions de test actuellement prises en charge ou envisagées comprennent :
- CPD par radar à ondes millimétriques ;
- Détection de présence d'enfant par UWB ;
- Détection d'enfant par infrarouge ;
- CPD par imagerie thermique ;
- Radar à ondes millimétriques + infrarouge ;
- Radar à ondes millimétriques + UWB ;
- UWB + imagerie thermique ;
- Vision + radar à ondes millimétriques ;
- Radar + infrarouge + vision et autres solutions de fusion multimodale.
En intégrant sur une même cible la morphologie de l'enfant, les micro-mouvements respiratoires et les caractéristiques thermiques humaines, il devient plus facile d'étudier les différences de réponse des différents capteurs à un même état de l'enfant ainsi que la stabilité des algorithmes de fusion.
V. Plus limité à l'habitacle automobile : extension à la recherche et au développement de produits mère-enfant basés sur le rayonnement thermique
Après cette mise à niveau, la portée d'application de la cible enfant PRIAUTO franchit également les limites des scénarios traditionnels de CPD automobile.
Pour les produits mère-enfant utilisant des technologies infrarouges, de rayonnement thermique, d'imagerie thermique ou de détection non invasive des signes vitaux, la cible enfant présente également une valeur importante pour la R&D.
Par exemple, lors du développement de produits de surveillance pour nourrissons et jeunes enfants, l'utilisation directe d'enfants réels pour un grand nombre de tests répétitifs est souvent limitée par des facteurs tels que le temps de test, la sécurité, l'impossibilité de reproduire l'état de l'enfant et la difficulté d'uniformiser les conditions d'essai.
En particulier aux premiers stades du développement algorithmique, les chercheurs doivent souvent ajuster de manière répétée :
- la position d'installation du capteur infrarouge ;
- la distance de détection ;
- l'angle de détection ;
- le seuil de température ;
- algorithme de reconnaissance par imagerie thermique ;
- sensibilité de détection respiratoire ;
- seuil de détection de présence ;
- stratégie de fusion multi-capteurs.
Si l'on dépend entièrement d'enfants réels pour effectuer ces réglages de base, non seulement l'efficacité est faible, mais il est également très difficile d'obtenir des conditions de test parfaitement reproductibles.
Une cible enfant simulée et contrôlable permet de fournir un environnement de validation d'ingénierie plus stable.
VI. Applications de test pour les équipements intelligents mère-enfant et de surveillance de l'enfant
Grâce à la simulation multi-zones de rayonnement thermique et à la fonction respiratoire éditable, la cible enfant PRIAUTO pourra à l'avenir être utilisée pour la R&D et la validation de divers produits intelligents mère-enfant, notamment :
1. Dispositif de surveillance infrarouge pour nourrissons
Utilisé pour vérifier si l'appareil peut identifier de manière stable les caractéristiques thermiques du corps humain des enfants dans différentes conditions de distance, d'angle et de température ambiante.
2. Système de surveillance thermographique pour enfants
Grâce à la température de surface corporelle contrôlable et à la distribution thermique spatiale, valider les capacités de détection humaine, de reconnaissance de zones et de suivi de cibles des algorithmes de thermographie.
3. Surveillance non invasive de la température corporelle et de l'état thermique des enfants
Utilisé pour la recherche et le développement en amont des capteurs, l'étalonnage et les tests de comparaison répétables entre différents algorithmes.
4. Détection de présence d'enfants dans les berceaux et les couffins
Simule les positions allongées, couvertes et à différents emplacements des enfants, pour le développement de technologies de détection infrarouge, millimétrique ou autres capteurs non invasifs.
5. Équipements de surveillance du sommeil et de la respiration
Valider les algorithmes de détection respiratoire non invasive par le biais de fréquences, d'amplitudes et de modes respiratoires irréguliers variés.
6. Équipements intelligents de surveillance et de perception de l'environnement mère-enfant
Utilisé pour la recherche et le développement intégrés de multiples fonctions de perception telles que la présence de l'enfant, sa position, son état thermique et ses signes vitaux.
VII. Résoudre le défi d'ingénierie de « l'état non reproductible » dans les tests avec des enfants réels
La véritable valeur d'une cible de test n'est pas de remplacer complètement les essais sur sujets humains réels, mais de fournir des conditions expérimentales standardisées, contrôlables et reproductibles lors de la phase de R&D produit.
Par exemple, il est très difficile pour un enfant réel de répéter des dizaines de fois un processus respiratoire absolument identique, et il est impossible d'exiger qu'un enfant conserve à chaque test exactement les mêmes :
- fréquence respiratoire ;
- amplitude du mouvement thoraco-abdominal ;
- posture ;
- position ;
- température de surface ;
- état de distribution thermique.
Alors que la cible de test peut fonctionner de manière répétée selon des paramètres absolument identiques.
Par conséquent, il est possible de modifier une variable à la fois afin d'étudier les variations de performance du capteur.
Par exemple :
Maintenir la posture inchangée et modifier uniquement l'amplitude respiratoire ;
Maintenir la respiration inchangée et modifier uniquement la température de surface ;
Maintenir la température inchangée et modifier uniquement la distance du capteur ;
Ou maintenir toutes les autres conditions constantes et ajouter uniquement une couverture.
Cette capacité d'expérimentation par contrôle des variables revêt une importance majeure pour le développement de capteurs, la comparaison d'algorithmes et l'optimisation des performances des produits.
VIII. Évolution de la « cible de test CPD » vers une « plateforme de simulation haute fidélité des signes vitaux de l'enfant »
随着技术的发展，PRIAUTO对于儿童目标物的产品定位正在逐步发生变化。
L'objectif initial était principalement de répondre aux besoins de tests standardisés dans l'évaluation de la détection d'enfants laissés seuls dans un véhicule.
Et avec le développement continu des radars à ondes millimétriques, de l'UWB, de l'infrarouge, de l'imagerie thermique et des technologies de perception multimodale, les informations auxquelles les systèmes de perception s'intéressent ne se limitent plus à :
« Y a-t-il un enfant dans l'habitacle ? »
Et évolue progressivement vers :
Où se trouve l'enfant ?
L'enfant présente-t-il des signes vitaux ?
La respiration est-elle présente ?
Quelles sont les caractéristiques des micro-mouvements ?
Quelles sont les caractéristiques du rayonnement thermique de l'enfant ?
La détection reste-t-elle possible après obstruction par le siège, les vêtements ou une couverture ?
Cela signifie également que les futures cibles de test doivent évoluer d'une simple simulation de dimensions et d'apparence vers une simulation de caractéristiques multiphysiques telles que les micro-mouvements corporels, le rayonnement thermique, les propriétés électromagnétiques et la posture.
PRIAUTO poursuivra ses activités de recherche et développement de produits autour des micro-mouvements respiratoires des enfants, de la distribution de température de surface du corps humain, des caractéristiques de diffusion électromagnétique, des postures des enfants, des états d'occlusion et des scénarios d'application réels.
En améliorant continuellement le réalisme, la contrôlabilité, la répétabilité et la compatibilité multi-capteurs des cibles, PRIAUTO souhaite fournir aux constructeurs automobiles, aux fournisseurs de composants, aux organismes de test, aux instituts de recherche ainsi qu'aux entreprises de produits intelligents pour la petite enfance des outils plus complets de recherche et développement et de test pour la technologie de perception des enfants.
À propos de PRIAUTO
PRIAUTO (普傲汽车科技) se consacre à la recherche et au développement de cibles de test de sécurité pour véhicules intelligents, de technologies de test de détection de présence d'enfants et d'équipements de validation de perception multi-capteurs.
Autour des radars à ondes millimétriques, de la vision, de l'infrarouge, de l'UWB et d'autres technologies de perception avancées, l'entreprise développe en continu des cibles de test physiques à haute fidélité et des solutions de test associées, et promeut l'évolution des cibles de test d'une simulation géométrique traditionnelle vers une plateforme de test à haute fidélité multi-physique, multi-signes vitaux et compatible avec plusieurs capteurs.