معرفی سیستم تشخیص خواب آلودگی راننده و بررسی قابلیت‌های آن

خواب‌آلودگی راننده یکی از شایع‌ترین دلایل تصادفات جاده‌ای است و حتی لحظه‌ای غفلت می‌تواند خطرناک باشد. اما تکنولوژی امروز راه‌حلی برای این مشکل دارد و آن سنسور خواب‌ آلودگی راننده است.

این سیستم هوشمند با بررسی رفتار، حرکات چشم و الگوهای رانندگی، زمان مناسب هشدار را اعلام می‌کند و به شما کمک می‌کند از خطر جلوگیری کنید.
در این مقاله، به بررسی نحوه عملکرد سیستم تشخیص خواب آلودگی راننده، قابلیت‌ها و محدودیت‌های آن می‌پردازیم تا بدانید چگونه می‌تواند ایمنی رانندگی شما را به سطح بالاتری برساند.

اجزا و نحوه عملکرد سیستم هشدار خواب آلودگی چیست؟

سیستم‌های هشدار و تشخیص خواب‌آلودگی راننده (Driver Drowsiness Detection) با ترکیبی از سخت‌افزار و نرم‌افزار پیشرفته، رفتار راننده و خودرو را به صورت لحظه‌ای پایش می‌کنند تا نشانه‌های خستگی را شناسایی کرده و قبل از وقوع خطر، هشدار دهند. این سیستم‌ها معمولاً بخشی از سیستم‌های کمک‌راننده پیشرفته (ADAS) هستند. اگر میخواهید بطور کامل بدانید که سیستم کمک راننده چیست؟ کلیک کنید.

اجزای سیستم تشخیص خواب آلودگی راننده

سیستم هشدار خواب‌آلودگی شامل چند بخش اصلی است که با همکاری یکدیگر کار می‌کنند:

دوربین‌های داخلی کابین: تصاویر چهره و سر راننده را ثبت می‌کنند تا رفتار چشم‌ها، پلک‌زدن، جهت نگاه و حالت سر بررسی شود. این شاخص‌ها از مهم‌ترین علائم خواب‌آلودگی هستند.

سنسورهای مادون‌قرمز: در شرایط نور کم یا شب، حرکات چشم و پلک‌ها را رصد می‌کنند تا سیستم در تمام شرایط نوری عملکرد صحیح داشته باشد.
سنسورهای حرکتی کابین (شتاب‌سنج و ژیروسکوپ): حرکات سر، افتادن سر به جلو یا الگوهای غیرطبیعی را ثبت می‌کنند که می‌تواند علامت خواب‌آلودگی باشد.

سنسورهای نظارت بر رفتار رانندگی: حرکات فرمان، انحراف خودرو و رفتار راننده را پایش می‌کنند تا تغییرات غیرطبیعی در رانندگی به عنوان نشانه خستگی تشخیص داده شود.

واحد پردازش مرکزی (ECU): اطلاعات ورودی از تمامی سنسورها و دوربین‌ها را دریافت و پردازش می‌کند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در این واحد اجرا می‌شوند تا وضعیت هوشیاری راننده سنجیده شود.

واحد هشدار: در صورت تشخیص خواب‌آلودگی، هشدارهای صوتی، بصری یا لرزشی (فرمان یا صندلی) فعال می‌شوند تا توجه راننده جلب شده و او به توقف یا استراحت ترغیب شود.

سنسورهای بیومتریک (اختیاری): در برخی سیستم‌های پیشرفته، سنسورهایی مانند EEG، ECG یا نظارت تنفسی برای تشخیص دقیق‌تر خستگی استفاده می‌شوند.

مراحل عملکرد سیستم هشدار خواب آلودگی

برای اینکه بطور دقیق بدانید اجزای سنسور خواب آلودگی راننده چگونه با هم کار میکنند، مراحل زیر را بخوانید:

جمع‌آوری داده‌ها: سیستم از منابع مختلف مانند دوربین‌ها، سنسورهای خودرو، مادون‌قرمز و سنسورهای حرکتی اطلاعات جمع‌آوری می‌کند.

تحلیل رفتار راننده: الگوریتم‌ها رفتار راننده را بررسی می‌کنند؛ شامل سرعت و مدت پلک‌زدن، باز بودن چشم‌ها، خمیازه، زاویه و حرکات سر و الگوهای غیرعادی در فرمان‌دهی.

محاسبه وضعیت هوشیاری: داده‌های ورودی توسط الگوریتم‌های هوش مصنوعی پردازش می‌شوند تا «امتیاز خواب‌آلودگی» محاسبه شود. اگر این شاخص از حد مشخصی بالاتر رود، سیستم خطر خواب‌آلودگی را شناسایی می‌کند.

هشدار به راننده: در صورت شناسایی خستگی، سیستم با ارسال هشدار صوتی، بصری یا لرزشی، راننده را متوجه وضعیت می‌کند و او را به توقف یا استراحت ترغیب می‌نماید.

به طور خلاصه، سیستم هشدار خواب‌آلودگی راننده با ترکیب سنسورها، پردازش داده‌ها و الگوریتم‌های هوشمند، رفتار راننده و خودرو را تحلیل کرده و قبل از وقوع خطر، هشدارهای لازم را ارائه می‌دهد.

انواع سیستم هشدار خواب آلودگی

در فناوری‌های سیستم تشخیص خواب‌ آلودگی راننده، روش‌ها و انواع مختلفی از سیستم‌ها وجود دارد که هر کدام از داده‌ها و سنسورهای متفاوتی برای تشخیص وضعیت خستگی و سطح هوشیاری راننده استفاده می‌کنند که بطور کلی عبارتند از:

رفتار راننده: با دوربین حرکات چشم، پلک و سر را رصد می‌کند و خمیازه یا خم شدن سر را تشخیص می‌دهد.

خودرو محور: رفتار خودرو مثل حرکات فرمان یا انحراف از خط رانندگی را بررسی می‌کند.

فیزیولوژیک: با سنجش سیگنال‌های بدن مانند ضربان قلب یا امواج مغزی، خستگی را تشخیص می‌دهد.

ترکیبی: چند روش بالا را با هم ترکیب می‌کند تا دقت تشخیص افزایش یابد.

ساده‌ترین و رایج‌ترین نوع سنسور خواب آلودگی راننده در خودروهای معمولی، سیستم‌های رفتار راننده و خودرو محور هستند، و سیستم‌های فیزیولوژیک بیشتر در خودروهای پیشرفته یا تحقیقات استفاده می‌شوند.

نحوه عملکرد سیستم تشخیص خواب آلودگی راننده

در مورد چگونگی عملکرد سنسور خواب آلودگی راننده باید بگوییم که این سیستم مثل یک “چشم‌” و “دستیار هوشمند” عمل می‌کند؛ رفتار راننده و خودرو را تحلیل می‌کند، نشانه‌های خستگی را تشخیص می‌دهد و قبل از اینکه خطر جدی شود، هشدار می‌دهد. برای درک بهتر، مراحل زیر را بخوانید:

• جمع‌آوری داده‌ها (ورودی)

سیستم از چند منبع اطلاعات می‌گیرد: دوربین‌های داخلی که چهره و حرکات چشم و سر راننده را ثبت می‌کنند، سنسورهای خودرو که رفتار رانندگی (مثل حرکات فرمان یا انحراف از خط) را پایش می‌کنند و بعضاً سایر سنسورها مثل مادون‌قرمز یا سنسورهای حرکتی.

• تحلیل رفتار راننده

بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده، الگوریتم‌های نرم‌افزاری رفتار راننده را بررسی می‌کنند. مثلاً سرعت و مدت پلک‌زدن، باز بودن چشم‌ها، خمیازه، زاویه و حرکات سر و همچنین الگوهای غیرعادی در فرمان‌دهی به عنوان نشانه‌های خواب‌آلودگی شناسایی می‌شوند.

• محاسبه وضعیت هوشیاری

اطلاعات ورودی به الگوریتم‌های هوش مصنوعی یا یادگیری ماشین فرستاده می‌شود تا سطح خستگی راننده با یک «امتیاز خواب‌آلودگی» یا شاخص خاص سنجیده شود. اگر این شاخص از حد مشخصی بالاتر رود، سیستم «خطر خواب‌آلودگی» را تشخیص می‌دهد.

• هشدار به راننده

هنگامی که سیستم تشخیص دهد راننده در حال خواب‌آلودگی است، هشدارهای بصری (مثلاً نمایش آیکون روی داشبورد)، صوتی (صدای بوق یا آلارم) یا حتی لرزش فرمان/صندلی ارسال می‌کند تا توجه راننده جلب شود و او را به توقف یا استراحت ترغیب کند.

علائم خرابی سیستم هشدار خواب‌آلودگی

چگونه متوجه شویم که سنسور خواب آلودگی رانندگی دچار مشکل شده است؟ علائم خرابی یا عملکرد نامناسب این سیستم عبارتند از:

• پیغام «سیستم در دسترس نیست» (Unavailable): اگر سیستم تشخیص خواب‌آلودگی هنگام رانندگی پیغام عدم در دسترس بودن یا خطا نشان دهد (مثلاً «Driver Drowsiness Warning Unavailable»)، معمولاً نشانه مشکل در دوربین، سنسورها یا ارتباطات داخلی خودرو است و نباید نادیده گرفته شود.
• صدا یا هشدار نادرست و بی‌موقع: اگر سیستم بدون دلیل واضح (مثلاً زمانی که راننده کاملاً هوشیار است) هشدار می‌دهد، ممکن است دوربین یا سنسورها نامنظّم، کثیف یا جا‌به‌جا شده‌اند یا کالیبراسیون سیستم نیاز به تنظیم دارد.
• عدم فعالیت سیستم در شرایط معمول: زمانی که انتظار می‌رود سیستم هشدار دهد، اما هیچ واکنشی نشان نمی‌دهد، ممکن است عملکرد سیستم به‌درستی کار نکند؛ این می‌تواند ناشی از مشکل نرم‌افزاری، حسگرهای مسدود شده یا قطعی ارتباط باشد.
• هشدارهای تکراری بدون توقف یا پاسخ راننده: اگر هشدارها حتی زمانی که راننده پاسخ داده (مثلاً دستش را حرکت داده یا فرمان را گرفته) ادامه یابد، احتمال دارد سیستم چشم یا دوربین در تشخیص خطا دارد یا پردازش داده به درستی انجام نمی‌شود.
• هشدارهای سنسور در همان نقطه جغرافیایی یا بدون دلیل فنی: برخی کاربران گزارش داده‌اند که هشدار خواب‌آلودگی بدون دلیل فنی و همیشه در یک نقطه ظاهر می‌شود که احتمالاً نشانه اشکال در پردازش رفتار خودرو یا سنسورهای جانبی است، نه نشانه واقعی خواب‌آلودگی راننده.

مزایا و معایب استفاده از سیستم هشدار خواب آلودگی

در دنیای خودروهای مدرن و به‌ویژه در زمینه رانندگی خودکار (Autonomous Driving)، سیستم‌های هشدار خواب‌آلودگی راننده نقش مهمی در افزایش ایمنی دارند، اما این سیستم نیز مانند هر فناوری دیگر دارای مزایا و معایبی است که در زیر میخوانیم:

چالش‌ها و محدودیت‌های سیستم تشخیص خواب آلودگی راننده

سیستم‌های هشدار خواب‌ آلودگی راننده با چند چالش و محدودیت فنی مواجه هستند که عبارتند از:

• نور نامناسب داخل کابین یا تابش مستقیم خورشید: سیستم نمی‌تواند چهره و چشم راننده را به‌درستی تشخیص دهد.
• پوشش راننده مانند عینک، ماسک یا ریش: دقت عملکرد سیستم کاهش می‌یابد.
• لرزش یا جابجایی دوربین ناشی از وضعیت جاده: پردازش داده‌ها تحت تأثیر منفی قرار می‌گیرد.

در کنار محدودیت‌ها، برخی عوامل می‌توانند باعث بروز خطا در سیستم شوند که از جمله آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• داده‌های آموزشی یا مدل ناکافی برای شرایط واقعی که دقت تشخیص خستگی کاهش می‌یابد.
• حرکات طبیعی راننده (مثل چرخاندن سر یا دست‌کاری فرمان) که ممکن است به اشتباه به‌عنوان خواب‌آلودگی شناسایی شده و هشدار نادرست ایجاد شود.

آنچه در مقاله سنسور خواب آلودگی راننده خواندیم

در مقاله «سنسور خواب‌آلودگی راننده» با نحوه عملکرد این سیستم، مزایا و محدودیت‌های آن و پرسش‌های رایج کاربران آشنا شدیم. استفاده از این فناوری می‌تواند ایمنی رانندگی را افزایش دهد و خطر تصادف ناشی از خستگی را کاهش دهد.