雷達融血氧儀判斷疲勞駕駛 盼降低交通事故風險
【記者楊凱傑報導】2020年交通部指出駕駛人疲勞駕駛,發生車禍機率提升10倍。國立中山大學電機工程學系研究生陳優恆、鐘季勳、石如吟發明「應用於疲勞檢測之分數型鎖相迴路解調自我注入鎖定雷達」,透過高靈敏度的雷達系統及血氧儀獲取人體生理數據,以判斷司機是否處於疲勞狀態、降低交通風險。 傳統疲勞偵測方式多以攝影機觀察駕駛眼部或頭部動作,易受個體差異影響。而裝置採用「自我注入鎖定式雷達」(Self-Injection Locked, SIL),使用者可將雷達放置於汽車儀表板,不需配戴任何裝置即可精確偵測駕駛生理訊號,判斷駕駛是否處於疲勞狀態。此外,感測靈敏度比傳統紅外線雷達高,陳優恆說 :「人體胸腔起伏幅度極小,難以被紅外線雷達準確捕捉」,而SIL雷達可以將胸腔起伏引起的位置變化,轉換為呼吸訊號。 研究利用雷達偵測呼吸訊號,並用血氧儀量測心跳訊號,再透過演算法分析兩者之間是否同步,以此判斷駕駛是否處於疲勞狀態。系統會分析駕駛的呼吸和心率變異度(註)來判斷疲勞狀態。當人體放鬆時,心跳會隨著呼吸的節奏產生規律的變化,吸氣時心跳加快,呼氣時心跳減慢; 相反,當我們壓力大、疲勞或焦慮時,心率變異度與呼吸訊號同步性低,心跳的變化不會完全跟著呼吸的節奏。
註: 心率變異度 (HRV) 是指觀察每次心跳之間的時間差是否有變化的方法。 有感於疲勞駕駛引發的交通事故頻發,同時看見自身實驗室開發的SIL技術潛力,團隊決定開發一款高效、可靠的疲勞偵測系統,降低交通事故發生率。陳優恆補充,因雷達精確度需進一步提升,目前仍要血氧儀輔助偵測心率變異度,未來團隊計畫提升裝置的感測靈敏度,讓單一雷達模組同時偵測呼吸和心跳訊號,不需額外使用血氧儀。未來歐洲聯盟(European Union)將強制要求車輛配備駕駛疲勞評估功能,中國也可能跟進, 因此研究成果具商業價值。 敏實科技大學智慧車輛與能源系教授陳建中說:「研究團隊需要考慮如何將這項技術有效地整合到現有的車輛架構中。」他認為疲勞偵測系統雖然具有前景,但需要與車輛的其他系統如駕駛輔助系統、車載電腦等進行整合,才能發揮更大效用。