نظام رادار الموجة المليمترية يحافظ على سلامة السائقين على الطريق

يمكن أن يساعد المستشعر الجديد في تقليل عدد الحوادث التي تسببها القيادة الضعيفة ويمكن أن يحمي الأطفال المتروكين في السيارات الساخنة. يراقب نظام الرادار اللاسلكي الذكي للاستشعار بالموجات المليمترية ، الذي طورته شركة بدء التشغيل Pontosense ، الإشارات الحيوية لركاب السيارة ، ويمكنه اكتشاف وجود الركاب في السيارة ومكان جلوسهم.

يقيس نظام WISe العلامات الحيوية للسائق ، بما في ذلك معدل ضربات القلب والتنفس ، للكشف عن التعب وحالات الطوارئ الطبية المحتملة. يرسل WISe إشارات ذات أطوال موجية قصيرة بما يكفي لقياس التعديلات الصغيرة في جسم الشخص من التنفس والنبض. ثم يتم تحليل صدى الإشارة بواسطة خوارزمية الذكاء الاصطناعي (AI).

يقول الشريك المؤسس أليكس إس كي ، الرئيس التنفيذي للشركة الناشئة: “هناك حاجة ملحة لهذا النوع من التكنولوجيا”. وجدت دراسة حديثة حول أسباب حوادث السيارات أن التعب وحالات الطوارئ الطبية كانت من أهم الأسباب.

يقول Qi إن WISe هو أول مستشعر لاسلكي بموجة ملليمتر في السوق يستخدم لهذا الغرض في صناعة السيارات. من المتوقع أن يتم تثبيت النظام في العديد من طرازات السيارات في المستقبل القريب ، كما يقول.

مراقبة السائقين لجعل الطرق أكثر أمانًا

تتطلب أنظمة مراقبة السائق الحالية داخل السيارة إما كاميرات أو مستشعرات ملامسة ، لكن WISe يعمل لاسلكيًا. يستخدم النظام مستشعر الترددات الراديوية (RF) لالتقاط أصداء الحركات الدقيقة التي يحدثها جسم السائق أو جسم الراكب بسبب دقات القلب والأنفاس. يكتشف WISe التغييرات في طور الإشارة المنعكسة – العلاقة بين إشارات الراديو التي تشترك في نفس المساحة والتردد – لقراءة الحركات الدقيقة والعلامات الحيوية.

فكر في المستشعر على أنه موجات مرتدة من شيء ما ، مثل كيف تستخدم الحيتان والخفافيش السونار وتحديد الموقع بالصدى لقياس مكان وجود الأشياء من حولهم. هذا هو أساس تقنيتنا “.

يرسل المستشعر موجات ملليمتر من هوائي صممه المؤسس المشارك و CTO Yihong Qi (أليكس و Yihong مرتبطان). عندما تنعكس الموجات على المستشعر ، يسمح الصدى المستلم لـ WISe “برؤية” الحركات الصغيرة وجمع البيانات حول الحالة الصحية للشخص.

يتحقق النظام من تقلب معدل ضربات القلب ومعدل التنفس. يأخذ WISe قراءات السائق يوميًا لتمييز النطاق الطبيعي للشخص ويعرض البيانات على شاشة المعلومات والترفيه في السيارة. يتم تخزين المعلومات أيضًا في كمبيوتر صغير في السيارة بالإضافة إلى خوادم خارجية حتى يمكن الوصول إليها لاحقًا. يتم تشفير النظام لحماية البيانات الشخصية للسائق من المتسللين.

يمكن تركيب المستشعرات في مواقع مختلفة من السيارة ، بما في ذلك خلف مرآة الرؤية الخلفية ، وخلف لوحة العدادات ، وبين مقعدي السائق والراكب. الجهاز – بحجم عملة معدنية بقطر 40 ملم – يستخدم أقل من 10 واط من الطاقة.

يبلغ حجم الهوائي الذي صممه Yihong 10 نانومتر لإبقاء المستشعر صغيرًا ومرنًا ، كما يقول. يمكنه نقل موجات ملليمترية بسرعة 24 أو 60 أو 77 جيجا هرتز ، اعتمادًا على السيارة.

يقول Yihong: “الطول الموجي عند التردد العالي قصير جدًا ، لذا فإن المستشعر قادر على قراءة حركات السائق بدقة أكبر.”

يقول Yihong إن التحدي الأكبر أثناء تطوير المستشعر كان اكتشاف كيفية تصفية الضوضاء الخارجية لضمان قراءات دقيقة.

يقول: “خذ تقلب معدل ضربات القلب ، على سبيل المثال”. “في المستشفى ، عندما يتم قياس معدل ضربات قلب المريض ، يتم توصيل أجهزة الاستشعار به مباشرة للحصول على قراءة دقيقة. لكن المستشعر اللاسلكي يحتاج إلى مساعدة إضافية لأن الضوضاء في البيئة – مثل أحزمة الأمان ومحرك السيارة وحتى التنفس – تؤثر على قدرة المستشعر على التمييز بين معدل ضربات قلب الشخص والضوضاء غير ذات الصلة. ”

لتصفية الضوضاء ، طور Yihong برنامج معالجة الإشارات الذي يستخدم الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات. تقوم الخوارزميات بتنظيف البيانات ، وإنشاء صورة رادار واضحة للقياسات الحيوية والتواصل مع السيارة ونظام المعلومات والترفيه إذا اشتبهت في وجود مشكلة مع السائق أو الراكب. تقول الشركة إن الأمر يستغرق من 5 إلى 10 ثوانٍ لـ WISe لاكتشاف تغيير في السائق ، مثل عدم انتظام ضربات القلب ، وإخطار السيارة.

سيستخدم كل مصنع للسيارات نظامًا مختلفًا لتنبيه السائق إذا انحرفت القياسات عن القاعدة ، كما يقول أليكس. يمكن أن يتضمن ذلك إطلاق إنذار أو إبطاء السيارة أو ، بالنسبة للسيارات ذاتية القيادة ، التوقف بأمان على جانب الطريق.

يمكن للسائق تجاوز النظام ، كما تقول الشركة ، إذا كان التنبيه غير صحيح أو غير ضروري.

يمكن لـ WISe اكتشاف وجود ركاب في السيارة ومكان جلوسهم.

بونتوسينس

الحماية من حالات الوفاة العرضية

الطريقة الحالية لحساب عدد الركاب في السيارة هي من خلال أجهزة استشعار الضغط المثبتة أسفل كل مقعد. لكن في بعض الأحيان يكون المستشعر غير دقيق لأنه تم تشغيله بواسطة جسم ثقيل مثل الأمتعة. يمكن أن تفشل مستشعرات الضغط أيضًا في حساب الأطفال الذين يقل وزنهم عن 29 كيلوجرامًا ، وفقًا لمقال نُشر عام 2020 في وصول IEEE.

بالمقارنة مع مستشعر الضغط ، يمكن لـ WISe التمييز بشكل أكثر دقة بين ما إذا كان الراكب بالغًا أو طفلًا أو حيوانًا أليفًا من خلال العلامات الحيوية والحجم.

تحديد حجم الراكب مهم أيضًا لنشر الوسادة الهوائية. بعد الاصطدام ، يتم إخراج الوسائد الهوائية من عجلة القيادة أو لوحة القيادة أو أي مكان آخر بسرعة حوالي 27 كيلومترًا في الساعة ، وفقًا لمعهد التأمين للسلامة على الطرق السريعة. يقول أليكس إن الأشخاص الذين يقل وزنهم عن 68 كجم أو أقصر من 1.5 متر يمكن أن يتعرضوا للقتل أو الإصابة بجروح خطيرة بسبب سرعة انتشار الوسادة الهوائية. ولكن يمكن لـ WISe التواصل مع السيارة لإبطاء انتشار الحقيبة عن طريق إخطار السيارة بأن الراكب لا يفي بالحد الأدنى من المتطلبات.

يمكن للنظام أيضًا تحذير ما إذا كان الأطفال أو الحيوانات الأليفة قد تُركوا في المقعد الخلفي من خلال قراءة العناصر الحيوية الخاصة بهم. يمكن أن يمنع ذلك ضربة الشمس أو الموت لأولئك الذين تركوا في سيارة ساخنة. يمكن لـ WISe إخبار السيارة بفتح النوافذ أو تشغيل المنبه لإخطار أولئك الموجودين في منطقة الطفل المنسي أو حيوان أليف أثناء عدم تشغيل السيارة.

يقول Yihong: “ستتيح ميزة الاستشعار داخل المقصورة توفير تجارب شخصية محسّنة داخل السيارة تتمحور حول الإنسان”.

تطوير جهاز استشعار لاسلكي فائق الذكاء

ظهرت فكرة Pontosense بينما كان Yihong و Alex يسيران في أرضية صالة العرض في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية 2019 في لاس فيجاس.

يقول أليكس: “لقد رأينا العديد من الشركات التي تعرض أجهزة غلاف يمكنها قياس العلامات الحيوية ، لكن جميعها بحاجة إلى مستشعرين أو أكثر للعمل ، وكانت غازية ، ولم تكن سهلة الاستخدام”. “لقد اعتمدوا أيضًا على شبكة Wi-Fi.”

يضيف Yihong: “استخدمت المستشعرات نطاقًا تردديًا منخفض التردد ، والذي لم يكن بإمكانه إجراء قراءات دقيقة”. “لقد اكتشفوا شخصًا فقط إذا ساروا مترًا واحدًا أمام المستشعر ، ولم يتمكنوا من التمييز بين عدة أشخاص في مجموعة.”

يمتد عمل Yihong في تطوير الهوائي وترددات الراديو وقياس التوافق الكهرومغناطيسي وخوارزميات معالجة الإشارات الرقمية لعقود. زميل IEEE ، يحمل أكثر من 500 براءة اختراع في الصين والولايات المتحدة.

بدأ يفكر في كيفية صنع جهاز استشعار ذكي لاسلكي وأكثر دقة وسهولة في الاستخدام. بحلول الوقت الذي انتهى فيه المعرض التجاري ، كان لديه بالفعل العديد من الأفكار. قرر الاثنان العمل كفريق واحد وتطوير تقنية لاستخدامها في السيارات.

يقول أليكس: “لقد جرب كلانا القيادة أثناء التعب ، واعتقدنا أن المستشعر سيكون أداة رائعة للمساعدة في تقليل عدد الحوادث التي تسببها القيادة الضعيفة”. ويضيف أنهم أرادوا أيضًا تقليل عدد الوفيات الناجمة عن ترك الناس بطريق الخطأ طفلًا صغيرًا في سيارة في يوم حار.

لقد نجحوا في إنشاء جهاز الاستشعار اللاسلكي في عام 2021 وأسسوا بونتوسينس في ذلك العام لطرح النظام في السوق. توظف الشركة الناشئة ، التي يقع مقرها في تورنتو ، أكثر من 120 شخصًا ، 25 منهم أعضاء في فريق البحث والتطوير.

حصلت Pontosense على جائزة IEEE Hyper-Intelligence Technical Committee للتميز في Hyper-Intelligence العام الماضي عن “المساهمات في أنظمة الاستشعار اللاسلكية الذكية لسلامة الإنسان في السيارات” في فئة التأثير الصناعي.

يستخدم Hyperintelligence تقنيات متعددة التخصصات تعمل معًا لإنجاز المهام المعقدة. الجائزة برعاية مجلس IEEE Sensors.

الاستفادة من الشركات التكنولوجية الناشئة الأخرى

شاركت Pontosense في برنامج استثمار رأس المال الخاص بـ VentureLab في عام 2021. يساعد البرنامج المشاركين في كتابة العروض التقديمية والتواصل مع المستثمرين وتطوير استراتيجيات رأس المال طويلة الأجل. يقول أليكس إن جمع الأموال لم يكن صعبًا ، لأن Pontosense ليست شركته أو Yihong الأولى. لقد أسسوا العديد من الشركات الناشئة الأخرى ، مما ساعد على تمهيد الطريق لتطوير وتصنيع أجهزة الاستشعار. تشمل شركاتهم مصنعي أجهزة الاتصالات اللاسلكية Mercku و General Test Systems.

يقول أليكس: “لدينا امتياز أن نكون قادرين على إنتاج WISe بكميات كبيرة من خلال شبكة شركاتنا”. يمكن لـ Pontosense إنتاج مئات الآلاف من الوحدات شهريًا. هدفنا لهذا العام هو توفير الجهاز بأكبر عدد ممكن من المركبات حتى نتمكن من إنقاذ أكبر عدد ممكن من الأرواح “.