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PRIAUTOの子供のバイタルサインシミュレーションターゲットが再びアップグレード：複雑な呼吸波形とマルチゾーン体温制御を新たに追加し、アプリケーションは車載CPDから熱放射を利用した母子製品の検証へと拡大
作成日 09.17
先日、PRIAUTO（普傲汽車科技）は児童置き去り検知（Child Presence Detection、CPD）ターゲットの新たな技術アップグレードを行いました。
従来の児童外形シミュレーション、呼吸微動、ランダム呼吸、呼吸停止、および体温シミュレーションなどの機能に加え、新一代PRIAUTO児童ターゲットはさらに編集可能な複雑呼吸波形および全身多領域独立体温制御機能を追加し、異なる年齢の児童が異なる状態にある際の呼吸運動および人体表面の熱特性をよりリアルかつ再現可能にシミュレーションできます。
今回のアップグレードにより、製品の応用範囲がさらに拡大しました。従来の自動車車室内CPDテストに加え、新一代児童ターゲットは赤外線知覚、サーモグラフィー、非接触生体信号検出、および人体熱放射技術に基づく母子用品の研究開発と検証にも応用でき、単一の自動車テストターゲットから、児童の生体信号とマルチモーダル知覚技術に向けた高忠実度物理テストプラットフォームへと徐々に発展しています。
一、編集可能な複雑呼吸波形により、異なる児童の呼吸状態をよりリアルにシミュレーション
従来のCPDテストターゲットは通常、固定周波数・固定振幅の周期的な胸腹部運動で人体呼吸をシミュレーションしています。この方式はテストの再現性に優れていますが、実際の児童の呼吸は完全に規則的な正弦運動ではありません。
異なる年齢、睡眠段階、姿勢、および身体状態において、児童の吸気速度、呼気速度、吸呼比、呼吸深度、および周期安定性には明らかな差異が存在する可能性があります。
この特徴に対応するため、新一代PRIAUTO児童ターゲットは呼吸波形編集機能をさらに開放し、研究開発およびテスト要件に応じてより複雑な胸腹部運動パターンを設定できます。
現在シミュレーション可能な呼吸特徴は以下の通りです：
- 急速吸気—緩慢呼気；
- 緩慢吸気—急速呼気；
- 吸気後の高位保持；
- 呼気後の停止；
- 異なる吸気/呼気時間比率；
- 呼吸頻度のランダム擾乱；
- 呼吸振幅のランダム変化；
- 呼吸停止；
- 周期的に増強および減弱する潮汐性変化；
- 多様な不規則呼吸リズム；
- ユーザー定義呼吸波形。
呼吸頻度、胸腹部変位振幅、吸気呼気時間比率、保持時間、停止時間、およびランダム擾乱程度を連動調整することで、テスト担当者は安定した呼吸から複雑な非周期的呼吸まで、多様なテスト条件を構築することができます。
単に「呼吸周波数」を設定するだけと比較して、新しい制御方式は実際の児童の胸腹部表面の運動規則により近いものです。
二、規則的な呼吸検出から複雑な生体情報認識能力をさらに検証する
複雑な呼吸シミュレーションの意義は、「対象物の動きをよりリアルに見せる」ことだけでなく、CPDアルゴリズムに対してより厳格な性能検証を行えることにある。
ミリ波レーダー、UWBなど、人体の微動に基づいて子供の存在検出を行う技術では、胸腹部表面の微細な変位がレーダーの位相、距離、時間周波数および微動特徴の変化を引き起こす。
テスト対象が常に完全に規則的で安定した周期運動を出力する場合、アルゴリズムはより容易に認識できる可能性があるが、これは実際の子供のシナリオを十分に代表するものではない。
以下を導入することにより：
非対称な吸気・呼気過程、呼吸振幅の変化、周期擾乱、呼吸停止および複雑な呼吸波形
以下の条件下でのセンサーおよびアルゴリズムの認識能力をさらにテストできる：
- 微弱な呼吸；
- 不規則な呼吸；
- 呼吸数の変化；
- 呼吸信号の一時的な消失；
- 低SNR環境；
- チャイルドシートおよび衣類による遮蔽；
- 車内振動およびその他の干渉信号の存在。
これにより、テスト対象物は単純な「子供存在シミュレーター」から、複雑な生体情報感知性能の研究に使用できる実験プラットフォームへとさらに発展する。
三、全身の複数領域における独立した体温制御により、よりリアルな人体熱分布をシミュレーション
呼吸微動に加えて、人体の熱特性も子供存在検出および非接触モニタリング技術の重要な情報源である。
従来のテストターゲットは、単点加熱または全体の均一加熱方式を採用することが多く、一定の温度特性を形成できるものの、実際の人体の異なる領域間の温度差を反映することは困難である。
PRIAUTOの新世代児童ターゲットは、全身多領域温度制御技術をさらに採用し、異なる身体領域ごとに温度設定と調整を個別に行うことができます。
ターゲットの構成に応じて、頭部、胴体、四肢など複数の領域に異なる表面温度条件を設定でき、より実人体に近い空間熱分布を形成します。
これにより、ターゲットは単に「温度値」を持つだけでなく、空間的な差異を有する人体熱放射特性をさらに形成することができます。
この機能は以下に活用できます：
- 遠赤外線センサー試験；
- サーモグラフィシステム検証；
- 人体存在検知；
- 熱ターゲット識別アルゴリズム開発；
- 児童熱分布識別；
- 異なる環境温度下での知覚試験；
- 衣類、チャイルドシート、または覆いによって部分的に遮蔽された状況下での熱特性研究。
四、ミリ波レーダー、UWB、赤外線、サーモグラフィ、およびマルチセンサーフュージョン検証をサポート
児童存在検知技術の不断の発展に伴い、CPDシステムは単一センサーからマルチモーダルフュージョンの方向へと段階的に進化しています。
異なる知覚技術が取得する情報は同一ではありません：
ミリ波レーダーは胸腹部の微動および人体の動きを感知できます；
UWBは微細な人体の動きおよび存在状態を検出できます；
遠赤外線およびサーモグラフィ機器は人体の熱放射分布を識別できます；
ビジョンシステムは児童の位置、姿勢、および外観情報を取得できます。
したがって、新世代の試験ターゲットは、可能な限り同一の物理的児童ターゲット上で、これらの異なるセンサーが識別可能な特徴を呈する必要があります。
PRIAUTOの今回のアップグレードの重点の一つは、児童ターゲットを単一の幾何学的外形からマルチモーダル物理特性シミュレーションへと段階的に発展させることです。
現在サポート可能または対象としている試験方案には以下が含まれます：
- ミリ波レーダーCPD；
- UWB児童存在検知；
- 赤外線児童検知；
- サーモグラフィCPD；
- ミリ波レーダー＋赤外線；
- ミリ波レーダー＋UWB；
- UWB＋サーモグラフィ；
- ビジョン＋ミリ波レーダー；
- レーダー＋赤外線＋ビジョンなどのマルチモーダルフュージョン方案。
同一ターゲット上に児童の外形、呼吸微動、および人体熱特性を統合することで、異なるセンサーが同一の児童状態に対して示す応答差異、およびフュージョンアルゴリズムの安定性をより容易に研究することができます。
五、自動車座舱に限定されない：熱放射に基づく母子用品研究開発への展開
今回のアップグレードにより、PRIAUTO子供ターゲットの応用範囲は従来の自動車CPDシナリオをさらに超えるものとなりました。
赤外線、熱放射、サーモグラフィー、または非接触型生体信号検出技術を採用した母子用品においても、子供ターゲットは重要な研究開発価値を持ちます。
例えば、乳幼児モニタリング製品の開発過程において、実際の子供を用いて大量の繰り返しテストを実施する場合、テスト時間、安全性、子供の状態の再現不可能性、試験条件の統一が困難といった要因に制限されることがよくあります。
特にアルゴリズムの初期開発段階では、開発者はしばしば以下を繰り返し調整する必要があります：
- 赤外線センサーの設置位置；
- 検出距離；
- 検出角度；
- 温度閾値；
- サーモグラフィー認識アルゴリズム；
- 呼吸検出感度；
- 存在検出閾値；
- マルチセンサーフュージョン戦略。
これらの基礎的なデバッグをすべて実際の子供に依存して完了させる場合、効率が低いだけでなく、完全に再現可能なテスト条件を得ることは非常に困難です。
制御可能な子供シミュレーションターゲットは、より安定したエンジニアリング検証環境を提供することができます。
六、スマート母子用品及び子供モニタリングデバイス向けのテスト応用
マルチゾーン熱放射シミュレーションと編集可能な呼吸機能に基づき、PRIAUTO子供ターゲットは将来、以下を含む多様なスマート母子用品の研究開発と検証に使用することができます：
1. 乳幼児赤外線モニタリングデバイス
異なる距離、角度、環境温度条件下で、デバイスが子供の人体熱特性を安定的に識別できるかを検証するために使用されます。
2. サーモグラフィー児童モニタリングシステム
制御可能な人体表面温度と空間熱分布を通じて、サーモグラフィーアルゴリズムの人体検出、領域識別、およびターゲット追跡能力を検証します。
3. 非接触式児童体温および熱状態モニタリング
センサーの前期研究開発、キャリブレーション、および異なるアルゴリズム間の反復比較テストに使用されます。
4. ベビーベッドおよび揺りかごの児童存在検出
児童の横臥、カバー、および異なる位置状態をシミュレートし、赤外線、ミリ波、またはその他の非接触センシング技術の開発に使用されます。
5. 睡眠および呼吸モニタリングデバイス
異なる周波数、異なる振幅、および不規則な呼吸パターンを通じて、非接触式呼吸検出アルゴリズムを検証します。
6. スマート見守りおよび母子環境感知デバイス
児童の存在、児童の位置、熱状態、および生体信号など、多様な感知機能の総合的な研究開発に使用されます。
七、実際の子供テストにおける「状態の再現不可能性」というエンジニアリング課題の解決
テストターゲットの真の価値は、実際の人体試験を完全に代替することではなく、製品開発段階において標準化され、制御可能で、再現可能な実験条件を提供することにあります。
例えば、実際の子供が完全に同一の呼吸プロセスを数十回連続で繰り返すことは困難であり、また毎回のテストで完全に同一の以下を維持するよう子供に求めることもできません：
- 呼吸数；
- 胸腹部運動振幅；
- 姿勢；
- 位置；
- 表面温度；
- 熱分布状態。
一方、テストターゲットは完全に同一のパラメータで繰り返し動作させることができます。
したがって、ある一つの変数を個別に変更することで、センサー性能の変化を研究することができます。
例えば：
姿勢を変えずに、呼吸振幅のみを変更する；
呼吸を変えずに、表面温度のみを変更する；
温度を変えずに、センサー距離のみを変更する；
または他の条件を一定に保ち、カバー物のみを追加する。
このような制御変数実験能力は、センサー開発、アルゴリズム比較、および製品性能最適化にとって重要な意義を持ちます。
八、「CPDテストターゲット」から「児童生体信号高忠実度シミュレーションプラットフォーム」への発展
技術の発展に伴い、PRIAUTOの児童ターゲットに対する製品定位は徐々に変化しています。
初期の目標は主に、自動車内児童置き去り検出評価における標準化テスト要件を満たすことでした。
そして、ミリ波レーダー、UWB、赤外線、サーモグラフィー、およびマルチモーダル知覚技術の発展に伴い、知覚システムが注目する情報はもはや以下だけではありません：
「車室内に児童はいるか？」
そしてさらに発展しつつあります：
児童はどこにいるか？
児童は生体信号を有しているか？
呼吸は存在するか？
微動特徴とは何か？
児童の熱放射特性はどうか？
シート、衣類、または覆いによって遮蔽された後でも検出可能か？
これは、将来のテストターゲットが単純なサイズと外形のシミュレーションから、人体微動、熱放射、電磁特性、および姿勢などの多物理特徴のシミュレーションへとさらに発展する必要があることを意味します。
PRIAUTOは引き続き、子供の呼吸微動、人体表面温度分布、電磁散乱特性、子供の姿勢、遮蔽状態および実際の応用シーンを中心に製品開発を進めていく。
対象物のリアリティ、制御性、再現性およびセンサー間の互換性を絶えず向上させることで、PRIAUTOは自動車メーカー、部品サプライヤー、検査機関、研究機関およびスマート母子製品企業により充実した子供感知技術の研究開発およびテストツールを提供することを目指している。
PRIAUTOについて
PRIAUTO（普傲汽車科技）は、スマートカー安全テスト対象物、子供存在検出テスト技術およびマルチセンサー感知検証装置の研究開発に注力している。
ミリ波レーダー、ビジョン、赤外線、UWBおよびその他の先進的な感知技術を中心に、同社は高忠実度の物理テストターゲットおよび付随するテストソリューションを継続的に開発し、テストターゲットを従来の幾何学的シミュレーションからマルチフィジックス、マルチバイタルサインおよびマルチセンサー互換の高忠実度テストプラットフォームへと段階的に発展させることを推進している。