Português
Os alvos de simulação de sinais vitais infantis PRIAUTO foram atualizados novamente: novas formas de onda respiratória complexas e controle de temperatura corporal multizona foram adicionados, expandindo a aplicação de CPD automotivo para validação de produtos de radiação térmica para mães e bebês
Criado em 09.17
Recentemente, a PRIAUTO (Puao Automotive Technology) realizou uma nova rodada de atualização tecnológica no objeto-alvo de Detecção de Presença Infantil (Child Presence Detection, CPD).
Com base nas funcionalidades originais de simulação da aparência infantil, micromovimento respiratório, respiração aleatória, apneia respiratória e simulação de temperatura corporal, a nova geração de objetos-alvo infantis da PRIAUTO adicionou ainda mais funções de formas de onda respiratória complexas editáveis e controle independente de temperatura corporal em múltiplas regiões do corpo, podendo simular de forma mais realista e repetível os movimentos respiratórios e as características térmicas da superfície corporal de crianças de diferentes idades em diferentes estados.
Esta atualização expandiu ainda mais os limites de aplicação do produto. Além dos testes tradicionais de CPD em cabines automotivas, a nova geração de objetos-alvo infantis também pode ser aplicada em percepção infravermelha, imagem térmica, detecção de sinais vitais sem contato e pesquisa e validação de produtos materno-infantis baseados em tecnologia de radiação térmica humana, evoluindo gradualmente de um simples objeto-alvo de teste automotivo para uma plataforma de teste físico de alta fidelidade voltada para sinais vitais infantis e tecnologia de percepção multimodal.
I. Formas de onda respiratória complexas editáveis, simulando de forma mais realista diferentes estados respiratórios infantis
Os objetos-alvo tradicionais de teste de CPD geralmente utilizam movimentos toracoabdominais periódicos com frequência e amplitude fixas para simular a respiração humana. Este método possui boa repetibilidade de teste, mas a respiração de uma criança real não é um movimento senoidal completamente regular.
Em diferentes idades, estágios de sono, posturas e estados corporais, a velocidade de inspiração, velocidade de expiração, relação inspiração/expiração, profundidade respiratória e estabilidade do ciclo das crianças podem apresentar diferenças significativas.
Diante desta característica, a nova geração de objetos-alvo infantis da PRIAUTO abriu ainda mais a capacidade de edição de formas de onda respiratória, podendo configurar padrões de movimento toracoabdominal mais complexos de acordo com as necessidades de pesquisa, desenvolvimento e teste.
Atualmente, as características respiratórias que podem ser simuladas incluem:
- Inspiração rápida — expiração lenta;
- Inspiração lenta — expiração rápida;
- Manter em posição elevada após a inspiração;
- Pausa após a expiração;
- Diferentes proporções de tempo de inspiração/expiração;
- Perturbação aleatória da frequência respiratória;
- Variação aleatória da amplitude respiratória;
- Apneia;
- Variação periódica de aumento e diminuição do tipo Cheyne-Stokes;
- Vários ritmos respiratórios irregulares;
- Formas de onda respiratória personalizadas pelo usuário.
Ao ajustar conjuntamente a frequência respiratória, a amplitude de deslocamento toracoabdominal, a proporção de tempo inspiratório/expiratório, o tempo de manutenção, o tempo de pausa e o grau de perturbação aleatória, os testadores podem estabelecer diversas condições de teste, desde respiração estável até respiração complexa não periódica.
Em comparação com simplesmente definir uma "frequência respiratória", o novo método de controle está mais próximo das leis de movimento da superfície toracoabdominal de crianças reais.
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。
O PRIAUTO de nova geração para alvos infantis adota ainda mais a tecnologia de controle de temperatura em múltiplas regiões do corpo, permitindo a definição e o ajuste de temperatura separadamente para diferentes áreas do corpo.
De acordo com a configuração do alvo, é possível estabelecer diferentes condições de temperatura superficial para múltiplas regiões, como cabeça, tronco e membros, formando assim uma distribuição térmica espacial mais próxima da de um corpo humano real.
Isso faz com que o alvo não tenha apenas um "valor de temperatura", mas possa ainda formar características de radiação térmica humana com diferenças espaciais.
Esta função pode ser usada para:
- Teste de sensores de infravermelho distante;
- Validação de sistemas de imagem térmica;
- Detecção de presença humana;
- Desenvolvimento de algoritmos de reconhecimento de alvos térmicos;
- Reconhecimento de distribuição térmica infantil;
- Testes de percepção sob diferentes temperaturas ambientes;
- Pesquisa de características térmicas em situações de oclusão parcial por roupas, cadeirinhas infantis ou coberturas.
Quatro, suporte para radar de ondas milimétricas, UWB, infravermelho, imagem térmica e validação de fusão multissensor
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de detecção de presença infantil, os sistemas CPD estão evoluindo gradualmente de um único sensor para a direção de fusão multimodal.
As informações obtidas por diferentes tecnologias de percepção não são as mesmas:
O radar de ondas milimétricas pode perceber micromovimentos torácicos e abdominais e movimentos humanos;
O UWB pode detectar movimentos humanos sutis e estados de presença;
Dispositivos de infravermelho distante e imagem térmica podem identificar a distribuição de radiação térmica humana;
Sistemas de visão podem obter informações de posição, postura e aparência da criança.
Portanto, a nova geração de alvos de teste precisa apresentar, tanto quanto possível, no mesmo alvo físico infantil, características que possam ser reconhecidas por esses diferentes sensores.
Um dos focos desta atualização da PRIAUTO é realizar gradualmente a transição do alvo infantil de uma única forma geométrica para a simulação de características físicas multimodais.
Atualmente, os esquemas de teste que podem ser suportados ou visados incluem:
- CPD com radar de ondas milimétricas;
- Detecção de presença infantil com UWB;
- Detecção infantil por infravermelho;
- CPD com imagem térmica;
- Radar de ondas milimétricas + infravermelho;
- Radar de ondas milimétricas + UWB;
- UWB + imagem térmica;
- Visão + radar de ondas milimétricas;
- Esquemas de fusão multimodal como radar + infravermelho + visão.
Ao integrar no mesmo alvo a aparência infantil, micromovimentos respiratórios e características térmicas humanas, é possível estudar mais facilmente as diferenças de resposta de diferentes sensores ao mesmo estado infantil, bem como a estabilidade de algoritmos de fusão.
Cinco, não mais limitado à cabine automotiva: expansão para pesquisa e desenvolvimento de produtos materno-infantis baseados em radiação térmica
Após esta atualização, o âmbito de aplicação do alvo infantil PRIAUTO também rompeu ainda mais com o cenário tradicional de CPD automotivo.
Para produtos materno-infantis que utilizam tecnologia infravermelha, radiação térmica, termografia ou detecção não invasiva de sinais vitais, o alvo infantil também possui importante valor de pesquisa e desenvolvimento.
Por exemplo, no processo de desenvolvimento de produtos de monitoramento infantil, se crianças reais forem usadas diretamente para realizar um grande número de testes repetidos, isso geralmente será limitado por fatores como tempo de teste, segurança, impossibilidade de repetir o estado da criança e dificuldade de padronizar as condições de teste.
Especialmente na fase inicial de desenvolvimento do algoritmo, os pesquisadores frequentemente precisam ajustar repetidamente:
- Posição de instalação do sensor infravermelho;
- Distância de detecção;
- Ângulo de detecção;
- Limite de temperatura;
- Algoritmo de reconhecimento por termografia;
- Sensibilidade de detecção respiratória;
- Limite de detecção de presença;
- Estratégia de fusão multissensor.
Se toda a depuração básica depender de crianças reais, não apenas a eficiência será baixa, mas também será muito difícil obter condições de teste completamente repetíveis.
Já o alvo simulador infantil controlável pode fornecer um ambiente de validação de engenharia mais estável.
Seis, aplicações de teste voltadas para dispositivos inteligentes materno-infantis e de monitoramento infantil
Com base na simulação de radiação térmica multirregional e na função respiratória editável, o alvo infantil PRIAUTO poderá ser usado no futuro para pesquisa, desenvolvimento e validação de diversos produtos inteligentes materno-infantis, incluindo:
1. Dispositivos de monitoramento infravermelho para bebês e crianças pequenas
Usado para verificar se o dispositivo consegue identificar de forma estável as características térmicas do corpo humano infantil em diferentes distâncias, ângulos e condições de temperatura ambiente.
2. Sistema de monitoramento infantil por imagem térmica
Por meio da temperatura superficial corporal controlável e da distribuição térmica espacial, verificar a capacidade de detecção humana, reconhecimento de região e rastreamento de alvos de algoritmos de imagem térmica.
3. Monitoramento não invasivo da temperatura corporal e do estado térmico infantil
Usado para P&D inicial de sensores, calibração e testes repetidos de comparação entre diferentes algoritmos.
4. Detecção de presença de crianças em berços e moisés
Simula crianças deitadas, cobertas e em diferentes estados de posição, para o desenvolvimento de tecnologias de sensoriamento infravermelho, ondas milimétricas ou outros sensores não invasivos.
5. Dispositivos de monitoramento de sono e respiração
Por meio de diferentes frequências, diferentes amplitudes e padrões respiratórios irregulares, verificar algoritmos de detecção respiratória não invasiva.
6. Dispositivos inteligentes de cuidado e percepção ambiental materno-infantil
Usado para P&D integrado de múltiplas funções de percepção, como presença infantil, posição infantil, estado térmico e sinais vitais.
Sete, resolver o desafio de engenharia da "impossibilidade de repetir o estado" em testes com crianças reais
O verdadeiro valor do alvo de teste não é substituir completamente os testes com seres humanos reais, mas fornecer condições experimentais padronizadas, controláveis e repetíveis durante a fase de pesquisa e desenvolvimento do produto.
Por exemplo, é muito difícil para uma criança real repetir continuamente dezenas de vezes exatamente o mesmo processo respiratório, e também não se pode exigir que a criança mantenha exatamente o mesmo em cada teste:
- Frequência respiratória;
- Amplitude do movimento toracoabdominal;
- Postura;
- Posição;
- Temperatura superficial;
- Estado de distribuição térmica.
Enquanto o alvo de teste pode operar repetidamente com parâmetros completamente idênticos.
Portanto, é possível alterar uma variável de cada vez, a fim de estudar mudanças no desempenho do sensor.
Por exemplo:
Manter a postura inalterada e alterar apenas a amplitude da respiração;
Manter a respiração inalterada e alterar apenas a temperatura da superfície;
Manter a temperatura inalterada e alterar apenas a distância do sensor;
Ou manter as outras condições iguais e adicionar apenas coberturas.
Esse tipo de capacidade de experimento com variáveis controladas é de grande importância para o desenvolvimento de sensores, a comparação de algoritmos e a otimização do desempenho de produtos.
VIII. Do “objeto de teste CPD” para o “plataforma de simulação de alta fidelidade de sinais vitais infantis”
Com o desenvolvimento da tecnologia, o posicionamento de produto da PRIAUTO para alvos infantis está mudando gradualmente.
No início, o objetivo principal era atender à demanda de testes padronizados na avaliação de detecção de crianças deixadas no automóvel.
E, com o desenvolvimento contínuo do radar de ondas milimétricas, UWB, infravermelho, imagem térmica e tecnologias de percepção multimodal, as informações nas quais os sistemas de percepção se concentram já não são apenas:
"Há uma criança na cabine?"
E está evoluindo ainda mais para:
Onde está a criança?
A criança possui sinais vitais?
A respiração existe?
Quais são as características de micromovimento?
Como são as características de radiação térmica da criança?
Após ser obstruída por assentos, roupas ou coberturas, ainda pode ser detectada?
Isso também significa que os futuros objetos-alvo de teste devem evoluir da simples simulação de dimensões e aparência para a simulação de múltiplas características físicas, como micromovimento humano, radiação térmica, características eletromagnéticas e 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。