مروری کوتاه بر روش های تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس راننده برای جلوگیری از تصادف

مروری کوتاه بر روش های تشخیص خستگی و عدم تمرکز حواس راننده برای جلوگیری از تصادف

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 8

تهیه و تنظیم: محمدحسین سیگاری

چکیده:

خستگی، خواب آلودگی و عدم تمرکز حواس راننده یکی از عوامل مهم در تصادفات محسوب می شود. بر اساس آمار، حدود ۲۰٪ از تصادفات رانندگی به دلیل خستگی و خواب آلودگی راننده است. تاکنون راهکارهای متفاوتی برای تشخیص خستگی، خواب آلودگی و عدم تمرکز حواس راننده ارائه شده است که می توان آنها را به سه دسته اصلی تقسیم بندی کرد: روش های مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی و عصبی، روش های مبتنی بر نظارت نحوه کنترل خودرو و روش های نظارت چهره راننده. روش های ارائه شده برای تشخیص خواب آلودگی و عدم تمرکز حواس بر اساس الگوریتم های پردازش سیگنال و پردازش تصویر است. البته روش هایی نیز ارائه شده که تلفیقی از چند روش پایه هستند و کارایی بیشتری دارند. در این مقاله با دسته بندی و توصیف روش های تشخیص خستگی، خواب آلودگی و عدم تمرکز راننده، مروری کوتاه بر تحقیقات انجام شده در این زمینه ارائه می شود. دسته بندی ارائه شده یک دسته بندی جامع از روش های موجود است و سعی شده مرزهای دانش در این زمینه به محققین ارائه گردد.

کلید واژه: تشخیص خستگی و خواب آلودگی راننده، تشخیص عدم تمرکز حواس راننده، پردازش سیگنال، پردازش تصویر، جلوگیری از تصادف.

1- مقدمه:

یکی از مهمترین عوامل موثر در تصادفات، خصوصا در جاده های بین شهری، خستگی (Fatigue)، خواب آلودگی (Drowsiness) و عدم تمرکز حواس (Distraction) راننده است. خستگی و خواب آلودگی باعث کاهش درک و قدرت تصمیم گیری راننده برای کنترل خودرو می شود. تحقیقات نشان میدهد به طور طبیعی، معمولا پس از ۱ ساعت رانندگی، راننده دچار خستگی می شود. اما در ساعات ابتدایی بعد از ظهر و بعد از نهار و همچنین نیمه شب، راننده در مدت زمان بسیار کمتر از 1 ساعت احساس خواب آلودگی می کند. البته علاوه بر دلایل طبیعی، مصرف الکل، مواد مخدر و داروهایی که منجر به کاهش هوشیاری می شوند نیز در خواب آلودگی راننده تاثیر گذار است [۱-۳]. معمولا واژه های خستگی و خواب آلودگی مترادف هم تلقی می شوند. همچنین رانندگی در بزرگراه های بدون ترافیک، صحبت با سایر سرنشینان خودرو، صحبت با تلفن همراه و … باعث کاهش تمرکز راننده در رانندگی و انحراف تمرکز حواس به سایر موضوعات می شود.

در کشورهای مختلف، آمار متفاوتی در مورد تصادفاتی که به علت خستگی و عدم تمرکز حواس راننده رخ می دهد، ارائه شده است. اما به طور کلی علت حدود ۲۰٪ از تصادفات و ٪۳۰ از تصادفات منجر به مرگ، خواب آلودگی و عدم تمرکز حواس راننده است. در تصادفات تک خودرو یا تصادفات مربوط به خودروهای سنگین این رقم تا ۵۰٪ نیز گزارش شده است.

یکی از مهمترین مشکلات در این زمینه عدم وجود یک تعریف دقیق برای خستگی و معیار کمی برای اندازه گیری آن است. با این وجود، ارتباطاتی میان میزان خواب آلودگی و دمای سطح بدن، مقاومت الکتریکی پوست، فعالیت و حرکت چشم، نرخ تنفس، نرخ تپش قلب و فعالیت مغزی وجود دارد. ضمن این که تشخیص عدم تمرکز حواس نیز بسیار پیچیده است. اگرچه می توان تا حدودی عدم تمرکز حواس راننده را از جهت نگاه او تخمین زد، اما نگاه کردن راننده به خیابان، لزوما دلیل به تمرکز او بر رانندگی نیست.

روش های تشخیص خواب آلودگی و عدم تمرکز حواس به چهار دسته کلی تقسیم بندی می شوند: روش های مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی و عصبی، روشهای مبتنی بر نظارت نحوه کنترل خودرو، روشهای مبتنی بر نظارت چهره راننده و روش های ترکیبی. در این مقاله مروری اجمالی بر روش های تشخیص خستگی و عدم تمرکز راننده خواهیم داشت.

۲- روش های مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی

و عصبی همان طور که قبلا اشاره شد، ارتباطاتی میان میزان خواب آلودگی و دمای سطح بدن، فعالیت و حرکت چشم، نرخ تنفس، نرخ تپش قلب و فعالیت مغزی وجود دارد. بر همین اساس روش هایی برای تشخیص خواب آلودگی و اندازه گیری میزان هوشیاری راننده با استفاده از سیگنال های الکتریکی مغز (EEG)، سیگنال های الکتریکی قلب (ECG/EKG) و سیگنال های پتانسیل الکتریکی چشم (EOG) ارائه شده است. سیگنال های الکتریکی مغزی، دارای اطلاعات بسیار مفیدی درباره خستگی و خواب آلودگی است، به همین دلیل استفاده از EEG برای تشخیص خستگی بسیار مرسوم است.

برای افزایش دقت تشخیص خواب آلودگی و خستگی، می توان از ترکیب سیگنال های بیوالکتریکی استفاده کرد. به عنوان نمونه Susmakova و همکارش  و Bittner و همکارانش برای تشخیص خواب آلودگی و تعیین میزان هوشیاری از ترکیب سیگنال های بیوالکتریکی استفاده کرده اند. سیگنال الکتریکی ماهیچه ای (EMG) نیز در تعیین میزان هوشیاری راننده استفاده شده است. معمولا سیگنال EMG به تنهایی کاربرد ندارد و همراه با سایر سیگنال های بیوالکتریکی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد هرچند استفاده از سیگنال های بیوالکتریکی برای تشخیص خستگی بسیار مورد استفاده قرار گرفته، اما روش های دیگری نیز وجود دارد که در دسته روشهای مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی و عصبی قرار می گیرند. از جمله این روش ها استفاده از بررسی تغییرات نوعی آنزیم بزاقی به نام آمیلاز است. این آنزیم در بزاق دهان وجود دارد و با بررسی تغییرات آن می توان فعالیت های سیستم عصبی خودکار (Sympathetic) را مورد ارزیابی قرار داد.

ارزیابی فعالیت سیستم عصبی خودکار در تعیین میزان خواب آلودگی راننده موثر است. روشهای مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی و عصبی معمولا برای تحقیقات علمی در زمینه فیزیولوژی و روانشناسی مناسب است. چون در این روش ها، خستگی و خواب آلودگی از فعالیت های الکتریکی و عصبی بدن تعیین می شود، میزان خستگی با دقت بسیار خوبی تعیین می شود. برای دریافت سیگنال های بیوالکتریکی از الکترود و برای اندازه گیری میزان آنزیم آمیلاز در بزاق از نوار آزمایشی استفاده می شود. به عبارت دیگر اندازه گیری میزان خواب آلودگی از طریق ارتباط وسایل اندازه گیری به فرد است. به همین دلیل، این روش ها را ناخوانده (Intrusive) نام گذاری می کنند.

این روش ها فقط در شرایط آزمایشگاهی کاربرد دارند و در دنیای واقعی غیرقابل استفاده هستند. البته با توسعه فناوری ساخت حسگرهای بیوالکتریکی در اندازه میکرو و نانو و همچنین استفاده از فناوری انتقال اطلاعات از طریق شبکه های بی سیم، کاربرد حسگرهای بیوالکتریکی در تشخیص خواب آلودگی راننده در محیط های واقعی افزایش می یابد. اما هزینه استفاده از این فناوری زیاد است. Cai و همکارش روشی ارائه کرده اند که با وجود استفاده از سیگنال های بیوالکتریکی برای تشخیص میزان خواب آلودگی راننده، روش ناخوانده محسوب نمی شود. در این روش حسگرهای بیوالکتریکی برای اندازه گیری دمای سطح بدن، مقاومت الکتریکی پوست و فشار خون بر روی فرمان اتومبیل نصب می شود.

اندازه گیری ضربان قلب راننده با استفاده از یک سنسور بر روی کمربند ایمنی انجام می شود. علاوه بر این، میزان فشار دست راننده برای گرفتن فرمان نیز از طریق حسگر اندازه گیری می شود. Chieh و همکارانش از تغییرات فشار دست هنگام گرفتن فرمان برای تشخیص خستگی راننده استفاده کرده اند. در صورت تغییر فشار دست بر روی فرمان، سیستم خستگی راننده را تشخیص داده و اعلام هشدار می کند. این روش دقت چندانی در تشخیص خواب آلودگی ندارد. Lin و همکارانش برای اندازه گیری تخمین خستگی راننده، یک فرمان هوشمند برای خودرو طراحی کرده اند. بر روی این فرمان ۴ نوع حسگر مختلف برای اندازه گیری نرخ روش های تشخیص خواب آلودگی و عدم تمرکز حواس به چهار دسته کلی تقسیم بندی می شوند: روش های مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی و عصبی، روش های مبتنی بر نظارت نحوه کنترل خودرو، روش های مبتنی بر نظارت چهره راننده و روش های ترکیبی. در این مقاله مروری اجمالی بر روش های تشخیص خستگی و عدم تمرکز راننده خواهیم داشت.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

• روش های مبتنی بر سیگنال های بیوالکتریکی و عصبی
• روش های مبتنی بر نظارت نحوه کنترل خودرو
• روش های مبتنی بر نظارت چهره راننده
• روش های ترکیبی
• نتیجه گیری
• منابع

حتما بخوانید:

⇐ ارتباط انحرافات رانندگی با سطح خواب آلودگی ذهنی و خود گزارش دهی در حین رانندگی

⇐ دستورالعمل ایمنی رانندگی

⇐ تاثیر ارگونومی در طراحی خودرو