Safety is the objective condition of avoiding hurt, injury or loss. Road traffic injuries are a major public health problem and a leading cause of death and injury around the world. Each year nearly 1.3 million people die and millions more are injured or disabled as a result of road crashes. The introduction of speed limits, the creation of safer infrastructure, the enforcement of limits on blood alcohol concentration while driving, and other improvements in vehicle safety are all interventions that have been tested and repeatedly shown to be effective. Safety can also be improved through prevention and evaluation of certain data gathered during driving, in particular physiological information that can lead to particular dangerous situations like drowsiness, mental or physical fatigue, hypoglycemia or even heart diseases. The aim of this work is to gather and partially analyze the data coming from the heart frequency through sensors placed on the steering wheel, in order to recognize drowsiness or fatigue and the following dangerous situations. Cardiac frequency is obtained from simple copper or silver plates used as sensors, and the obtained signal is elaborated with AD8232 Front-End and Atmega328 microcontroller. The detailed signal is later transmitted to a computer with a Bluetooth module and analyzed with MATLAB to attain the Power Spectrum of the cardiac tachogram in pursuance of discrimination of the driver's physiological situations and eventual cardiac frequencies alteration. Drowsiness, fatigue, and cardiac issues can be easily detected with this specific and easy-to-provide device, and the results are suitable for a better understanding and improvement of driving safety. The present work has the state of the art of driving safety conditions as the starting point, there would then be an introduction on heart rate variability related to its power spectrum, and will follow a representation of the chosen equipment, the algorithms, and all the decisions taken for the realization of this project. In the final part there will be an exposition of the results, related to the various signals obtained through the different types of electrodes and their power spectrum. This paper is focused on the developing of experiments designed to characterize the entire system, which will be useful for designing a proper prototype of the system.
La sicurezza è la condizione oggettiva di prevenire lesioni, infortuni o un danno. Gli incidenti dovuti al tra co sono uno dei maggiori problemi per la salute pubblica e costituiscono la principale causa di morte e lesioni nel mondo. Ogni anno periscono circa 1.3 milioni di persone, ed altrettante sono lesionate o indotte alla disabilità come risultato di incidenti stradali. L’introduzione dei limiti di velocità, la creazione di infrastrutture più sicure, l’applicazione di limiti sulla concentrazione di alchool nel sangue durante la guida, ed altri miglioramenti per la sicurezza alla guida sono interventi che sono stati testati e comprovati nellefficacia. La sicurezza può essere migliorata attraverso la prevenzione e la valutazione di particolari dati ottenuti durante la guida, in particolare le informazioni fisiologiche che possono portare a particolari situazioni di pericolo come sonnolenza, fatica fisica o mentale, ipoglicemia o anche problemi cardiaci. L’obiettivo di questo lavoro è di raccogliere ed analizzare parzialmente le informazioni inerenti alla frequenza cardiaca acquisite tramite dei sensori disposti su di un volante, al fine di distinguere fatica o sonnolenza rispetto ad una situazione di normalità e le dirette conseguenze sulle situazioni di pericolo. La frequenza cardiaca è ottenuta tramite delle semplici strisce di rame o argento usate come sensori, ed il segnale ottenuto è parzialmente elaborato mediante il front-end AD8232 e microcontrollore Atmega328. Il segnale dettagliato viene quindi trasmesso ad un elaboratore mediante modulo Bluetooth ed analizzato in MATLAB per ottenere lo spettro di potenza del tacogramma cardiaco utilizzato per discriminare le situazioni fisiologiche del paziente ed eventuali alterazioni della frequenza cardiaca. La sonnolenza, la fatica, ed eventuali problemi cardiaci possono essere facilmente riconosciuti con questo specifico ed immediato dispositivo, e i risultati sono tali da permettere un miglioramento delle condizioni di sicurezza alla guida. Il presente lavoro viene descritto partendo da una breve descrizione dello stato dell’arte e delle condizioni di sicurezza alla guida, viene fatta una introduzione sulla variabilità cardiaca in relazione allo spettro di potenza di tale segnale, a cui seguirà una rappresentazione degli elementi scelti per la realizzazione del dispositivo, degli algoritmi e di tutte le decisioni prese per l’obiettivo prefissato. Seguirà infine una esposizione dei risultati, inerenti ai segnali ottenuti mediante i vari tipi di elettrodi utilizzati ed il loro spettro di potenza. Questo lavoro è incentrato sullo sviluppo di semplici esperimenti finalizzati a caratterizzare l’intera struttura, che saranno poi utili alla progettazione del prototipo del sistema.
Driving safety : a mobile steering-wheel device for fatigue detection
BETTUA, RICCARDO
2016/2017
Abstract
Safety is the objective condition of avoiding hurt, injury or loss. Road traffic injuries are a major public health problem and a leading cause of death and injury around the world. Each year nearly 1.3 million people die and millions more are injured or disabled as a result of road crashes. The introduction of speed limits, the creation of safer infrastructure, the enforcement of limits on blood alcohol concentration while driving, and other improvements in vehicle safety are all interventions that have been tested and repeatedly shown to be effective. Safety can also be improved through prevention and evaluation of certain data gathered during driving, in particular physiological information that can lead to particular dangerous situations like drowsiness, mental or physical fatigue, hypoglycemia or even heart diseases. The aim of this work is to gather and partially analyze the data coming from the heart frequency through sensors placed on the steering wheel, in order to recognize drowsiness or fatigue and the following dangerous situations. Cardiac frequency is obtained from simple copper or silver plates used as sensors, and the obtained signal is elaborated with AD8232 Front-End and Atmega328 microcontroller. The detailed signal is later transmitted to a computer with a Bluetooth module and analyzed with MATLAB to attain the Power Spectrum of the cardiac tachogram in pursuance of discrimination of the driver's physiological situations and eventual cardiac frequencies alteration. Drowsiness, fatigue, and cardiac issues can be easily detected with this specific and easy-to-provide device, and the results are suitable for a better understanding and improvement of driving safety. The present work has the state of the art of driving safety conditions as the starting point, there would then be an introduction on heart rate variability related to its power spectrum, and will follow a representation of the chosen equipment, the algorithms, and all the decisions taken for the realization of this project. In the final part there will be an exposition of the results, related to the various signals obtained through the different types of electrodes and their power spectrum. This paper is focused on the developing of experiments designed to characterize the entire system, which will be useful for designing a proper prototype of the system.| File | Dimensione | Formato | |
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