МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ И ОБРАБОТКИ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДИТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Ежегодно в мире, по данным ООН, в результате дорожно-транспортных происшествий погибает более 1,2 миллиона человек, от 20 - 50 миллионов получают травмы, а суммарные экономические потери превышают 500 млрд. долларов. Огромный ущерб, который наносит государствам дорожно-транспортный травматизм, позволяет отнести его к основным угрозам современности. Как показывает практика, более 80 процентов всех ДТП происходит по вине самих водителей [1]. Исследования [1] показывают, что у водителей, которые находятся за рулем без отдыха на протяжении четырех часов, время реакции ухудшается сразу на 50%. А если управлять машиной без перерыва шесть часов, то риск попадания в аварию удваивается. По статистике, основными причинами ДТП на сегодняшний день являются:

• неправильно выбранный скоростной режим движения – 23,1%;

• нарушение правил обгона и выезд на встречную полосу движения –12,4%;

• управление транспортом при не удовлетворительном состоянии здоровья – 11,5%.

Для улучшения ситуации в этой области по распоряжению от 21 августа 2003 г. N 2510/9468-03-32 министерство здравоохранения Российской Федерации, предприятия, имеющие автомобильный транспорт, должны организовать проведение предрейсовый медицинский осмотр водителей автотранспортных средств, в который входят: измерение температуры, артериального давления и частоты сердечных сокращений. Но, как правило, в лучшем случае, из контролируемых параметров у водителей, перед допуском их к работе, измеряют только величину артериального давления, что является недостаточным для полной оценки текущего состояния здоровья водителя. Даже если эти процедуры соблюдены, состояние водителя может ухудшиться во время движения автомобиля, что может привести к возникновению аварийной ситуации. Таким образом, анализ текущей ситуации показал актуальность задачи разработки и внедрения мобильной системы регистрации и обработки биометрических параметров водителя автомобиля (БПВА) для автотранспортных средств, не оснащенных данной системой, как для российского, так и для зарубежного производства.

В ходе анализа публикаций по данной тематике было выявлено, что в настоящее время в основном используются системы, которые анализируют состояние водителя с помощью встроенных в автомобиль датчиков. В большинстве случаев, это устройства отслеживающие положение головы водителя и, в зависимости от её местонахождения, определяющие степень утомленности водителя, либо измеряющие частоту его пульса и, в зависимости от скорости сердечных сокращений человека, определяющие уровень его физической активности. Однако существующие системы активной безопасности не достаточно полно фиксируют и учитывают БПВА, такие как: артериальное давление, температуру тела, пульс и ряд других параметров состояния здоровья водителя. Кроме того, в перечисленных системах активной безопасности недостатком является то, что оборудование контроля состояния водителя только предупреждает о наступлении события, но не останавливает автомобиль, что остается не решенной проблемой безопасности водителя.

Целью представленной работы является повышение безопасности дорожного движения на основе компьютерной системы контроля БПВА. Для достижения поставленной цели определена организация и архитектура мобильной аппаратно-программной системы для регистрации и обработки данных о БПВА, а также разработан экспериментальный вариант – прототип системы. Структурная схема системы представлена на рисунке 1.

Входными данными для системы являются векторы значений сигналов:

• T_c, от датчика температуры салона от подсистемы измерения температуры Dallas 18B20;

• T_v, от датчика температуры водителя от подсистемы измерения температуры Dallas 18B20;

• P_d, от датчика измерения артериального давления от подсистемы измерения давления MPX4115AP;

• F_p, от датчика измерения пульса от подсистемы, реализованной на инфракрасном светодиоде и фотодиоде с операционными усилителями с большим коэффициентом усиления.

Рисунок 1 – Мобильная система регистрации и обработки биометрических параметров водителя автомобиля

Потоки измерительной информации определяются перечнем датчиков и режимами работы средств регистрации и обработки данных. Оценка БПВА и выбор безопасного скоростного режима осуществляются в автоматизированном режиме на основе соответствующих аналитических выражений и методик, представленных в известных работах [2, 4, 5, 6], и разработанных авторами алгоритмов и аппаратно-программных средств [5, c. 79–92].

Программная часть системы включает: программы сбора, регистрации и обработки информации от первичных измерительных преобразователей, обработки данных от датчиков температуры, давления и пульса, вычисление оценок характеристик БПВА и, определяя состояния водителя, передает информацию на цифроаналоговый ЖК индикатор. Также есть программно-аппаратная возможность активировать режим выключения бензонасоса и включения аварийной огней автомобиля при определении системой неадекватности состояния водителя, что приведет к остановке автомобиля до восстановления нормального состояния водителя или оказания помощи водителю.

Основные технические характеристики системы:

• количество температурных датчиков - 2;

• диапазон измерения давления от 15 – 115 кПа;

• температурный режим работы датчика от 0 до 85 градусов;

• низкочастотный измеритель пульса.

Разработанные аппаратно-программные средства позволяют реализовать различные конфигурации систем мониторинга состояния БПВА.

Основными достоинствами разработанной системы являются:

• обеспечение водителей оперативной и достоверной информации о БПВА;

• снижение риска аварийной ситуации за счет повышения информативности предоставляемых водителю данных о состоянии БПВА.

Отличительной особенностью представленной системы является использование подсистемы оценки состояния БПВА и выбора рекомендаций водителю для принятия правильного решения, а также устройства автоматического распознавания категории БПВА, что позволит частично повысить безопасность водителя автомобиля.

Литература:

1. 1. «Российская газета» - Федеральный выпуск № 5002 (178).

2. 2. Савельева Н. Ю., Жержова А. Ю., Сергейчик О. И., Васильева О. П. Спектральный анализ суточного мониторирования артериального давления Вестник кибернетики. - 2004. - Выпуск 3. - С. 12–26.

3. 3. Брин В. Б., Вартанян И. А., Данияров С. Б. и др. Основы физиологии человека. -1994. - Т. 1. - 567 с.

4. 4. Кей С. М., Марпл С. Л. Современные методы спектрального анализа: Обзор ТИИЭР. - 1981, ноябрь. - Т. 69, № 11. - С. 5–51.

5. 5. Григорян Р. Д., Атоев К. Л., Лиссов П. Н., Томин А. А. Программно-моделирующий комплекс для теоретических исследований взаимодействия физиологических систем человека Проблемы программирования. - 2006. - № 1. - С. 79 - 92.