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研究背景

? ? ?研究表明，駕駛員的疲勞和分心會降低其感知能力和對汽車控制的決策能力。大約20%車禍和30%致命車禍的原因是由于駕駛員疲勞和注意力不集中造成的，同時也會導致單車撞擊事故和大型車撞擊事故發生率上升到50%。因此通過建立智能交通系統(ITS)來提高公眾安全，減少交通事故的方法受到了廣泛的關注。目前使用最多的駕駛人狀態監測系統是通過攝像頭和面部識別系統提取特征圖像來監測駕駛員的疲勞和分心程度。然而這些方法受限于通過攝像頭來獲取面部圖像，當駕駛員頭部偏轉角度過大或者光線強度變化過大都容易導致監測失敗或者誤判。且這種監測方式依賴于面部識別算法，簡單的算法無法準確地提取特征圖像，而精確的算法卻過于復雜。另外，在當今個人信息安全越來越被重視的時代，使用攝像頭采集面部圖片這種方式會引起人們對隱私被侵犯的擔憂。

? ? ? 摩擦納米發電機(TENGs)作為一種新型的能量轉換器件，以其低成本、制作簡單、高靈敏性和高輸出等特性得到了廣泛的關注。它是通過摩擦起電和靜電感應的耦合將收集到的機械能轉化為電能，是有效的收集人類運動的機械能、海洋能和風能等自然界中的能量的一種新型發電方式。同時，其也被用作自供電傳感器廣泛地運用于智能駕駛，健康監測，生物醫療和智能體育等領域。通過施加外部擾動，TENG在靜電感應驅動下產生摩擦電荷，并通過外部電路的傳輸產生相應的電信號，從而達到監測的目的。

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文章概述

? ? ?近日，中科院北京納米能源與系統研究所團隊和北京理工大學王武宏教授課題組合作，碩士研究生陸逍和博士生張浩東等人將基于TENG的壓力傳感器運用于交通安全領域，用來監測駕駛員的狀態。這是首次運用TENG感知駕駛員面部和頸部的微小擾動，從而監測駕駛員疲勞和分心的程度，為駕駛員的狀態監測提供了新的方式。

? ? ?該工作基于PDMS和PMMA-LiCl水凝膠制備了可拉伸、透明的柔性TENG。其制作流程簡單，成品美觀且具有良好的生物兼容性。將TENG附于臉部和頸部上，來監測眼睛，嘴巴和脖子的動作。疲勞監測的參數是眨眼時間(BD)，眨眼間隔時間(BID)，眼睛閉合的百分比(PERCLOS)，打哈欠頻率判斷(YF)，分心是通過駕駛人是否說話(嘴巴是否張合)和頭部的定位來判斷。實驗證明基于TENG的疲勞和分心監測方式比傳統的監測方式具有更高的靈敏度。

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圖文導讀

圖1. (a) TENG信號產生機理示意圖；(b) 不同測試頻率下的開路電壓信號；(c) 不同測試頻率下的短路電流信號；(d) PL-TENG制作流程示意圖

圖2. (a) 疲勞監測流程圖；(b) 疲勞駕駛判斷流程圖。

? ? 相關研究成果以“Stretchable, Transparent Triboelectric Nanogenerator as a Highly Sensitive Self-Powered Sensor for Driver Fatigue and Distraction Monitoring”?為題發表在最新一期的Nano Energy?上(https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105359)。該項工作得到了中國國家自然科學基金(No. 51672029、51372271、51878045和51805034)以及中國科學技術部的國家重點研發項目(2016YFA0202702和2019YFB1704001)的經費支持。

編輯：暮小洋? |???審核：暮大河

總結

以上是生活随笔為你收集整理的疲劳驾驶监测方案_【Nano Energy】TENG用于驾驶员驾驶状态监测的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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