前言

近代最伟大的技术进步之一是自动驾驶汽车的出现。它们通过不断感知环境，自主地从一个点导航到另一个点。这需要他们在没有人为干预的情况下做出几个决定。因此，应该调整他们的驾驶行为和操作模式，使他们对乘客安全舒适。然而，只有当他们掌握了客舱内每个乘客的位置、姿势和动作的完整信息时，这才是可能的。这种信息对于设计和控制车辆的内部特征是有用的。

研究内容

克莱姆森大学的研究人员介绍了一种可靠、低成本、易于部署和非侵入式系统的设计和开发，该系统采用电容传感垫，并利用机器学习技术实时监控乘员状态。该垫子结合了多个独立的电容传感器，以产生灰度电容感应图像(CSIs)，这些图像是车辆座椅中乘客姿势的图形表示。在生成特征向量之后，从它们中提取几个特征来构建数据集，该数据集训练基于k-神经网络的分类器来检测乘客的存在并执行姿势识别。经过训练的分类器随后被部署以连续监控乘员状态的实时变化。垫子可以很容易地与现有的车辆座椅集成，因为这需要对座椅设计进行很小的改变。

实验方法

该系统的目标是同时检测和识别自动驾驶车辆中乘员的姿态。电容感测垫是通过将两个氯丁橡胶片一个在另一个之上来构造的。每张纸的内侧都粘有铜箔，铜箔通过一组连接线连接到电容传感器上。箔片被粘合在片材上，使得一个片材上的箔片与另一个片材上的箔片正交。这有效地在垫子内产生成排和成列的箔片。因此，在沿着垫子表面的不同点上，每个薄片上的箔与另一个薄片上的箔相交。这些点被称为“触摸节点”，它们的数量决定了垫子的分辨率。因此，“触摸节点”的数量越多，垫子的分辨率就越高。最后，通过将氯丁橡胶片沿边缘粘合在一起，将垫子的四个侧面都密封起来。这确保了垫子内部的环境得到控制，并始终保持不变。这种环境通过防止随后的寄生电容，使湿度和温度变化对传感器测量的影响最小化。因此，垫子充当定向良好的电容传感器阵列，其可以与典型车辆座椅的织物集成，以监控乘员状态的变化。

驾驶员常见的坐姿。

电容感应垫的分解图。

装有电容感应垫的车辆座椅的等距视图。

电容传感系统硬件中使用的电路的一般示意图。

结论

由电容传感垫和机器学习单元组成的拟议系统已经原型化，并在车辆座椅上测试了其监测乘员状态的性能。该系统引入了一种独特的方法，通过这种方法，乘客姿势被表示为连续状态信息，并从中提取出独特的特征来训练分类模型。该模型在特定主题数据集和组合数据集上进行了训练和交叉验证，其所有性能指标(如效率、灵敏度和特异性)估计超过99%。由于该系统成本低，易于制造和部署在车辆上，它在未来自主车辆中的使用将使他们能够获得关于乘员状态的完整信息。此外，该系统是非侵入性的，不会引起任何隐私问题，这使得其广泛部署大大提高了乘客的安全性和舒适性。未来的工作将侧重于使用该系统来识别自动车辆中的人类行为和行为。

DOI：10.1109 / JSEN.2020.3003312。