[논문]피부 임피던스 신호 분석을 통한 졸음운전 판단 시스템 개발

이영범; 이명호

피부 임피던스 신호 분석을 통한 졸음운전 판단 시스템 개발
Automobile System for Drowsiness Accident Detection using EDA Signal Analysis 원문보기

이영범 (연세대 전기전자공학과) , 이명호 (연세대 전기전자공학과)

In modern society, automobile is necessary vehicle. Automobile is a series of modern convenient. And the number of automobile is on the increase. But from you to year, automobile accident is on the increase, also. One of most reason that cause automobile accident is drowsiness driving. So, we plan to construct automobile system for drowsiness accident prevention for decreasing automobile accident. In this research, we built a drowsiness detecting device using EDA (Electro Dermal Activity) signal which is electric response in the human body skin. There are SIL (Skin Impedance Level) and SIR (Skin Impedance Response) in EDA. Mostly, SIL consists of DC element. On the other hand, SIL consists of AC element. We could detect the drowsiness condition with SIL and SIR signal.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

그러나 그만큼 자동차 사고도 증가하고 있으며 그 주요 원인은 졸음운전이다. 그러므로 우리는 졸음운전으로 인한 자동차 사고를 방지하는 시스템을 개발하고자 한다.
위와 같이 구현한 시스템을 이용하여 피부 임피던스와 각성도의 상관관계를 확인하기 위한 실험을 하였다. 실험을 위한 프로토콜은 그림 6과 같다.
이번 연구에서는 기존의 졸음운전 방지 시스템에서의 이러한 불편한 점을 보완하고 자동차에 구현하기 쉬운 방식을 하기 위해 피험자의 손에 생체전극을 부착하여 EDA 신호를 측정한다. 이러한 방식은 핸들에 전극을 부착하여서 구현할 수 있기 때문에 더욱 실현성이 있다고 여겨진다.

제안 방법

두 번째 부분은 계측회로 부분이다. Instrumental Amplifier를 통해 신호를 계측하고 LockTn Amplifier를 통해 계측된 신호를정류화하였다. 이는 인체를 통과하여 감쇄된 피부 임피던스 신호의 진폭을 보다 쉽게 관찰하기 위해서이다.
따라서 발진된 신호를 좋은 형태의 파형이 되도록 보정해줄 필요가 있다. 간단히 말해서 신호가 일정 크기 이상이 되면, 신호가 줄어들고, 일정 크기 이하가 되면 신호가 증폭되게 함으로써 일정한 전압을 유지할 수 있도록 하였다. V-I Converter 는 들어오는 전압에 비례해서 전류로 변환시켜주는 회로이다.
이러한 방식은 핸들에 전극을 부착하여서 구현할 수 있기 때문에 더욱 실현성이 있다고 여겨진다. 그리고 피부 임피던스와 각성도의 상관관계에 관한 연구를 통해 얻어진 결과⑶를 이용하여 각성 상태를 판별하여 졸음 운전 판단 시스템을 구현한다.
3 Hz의 HPF를 통과시켜 측정할 수 있다. 마지막 부분은 컴퓨터로 데이터를 처리하는 부분으로 Data Acquisition Board와 Labview# 이용하여 신호를 A/D 변환하고 PC에서 실시간으로 관찰하였다.
본 연구에서는, 기존의 연구를 통해 피부 임피던스와 각성도의 상관관계를 파악하고, 피부 임피던스 신호 측정을 위한 시스템을 설겨), 제작하였다. 앞으로 실험 프로토콜을 개선하고, 피험자의 각성도를 높일 수 있는 방안에 대해서 연구할 것이다 또한, 실차환경에서 실험하여 실제적인 졸음운전 방지 효과를 높일 것이다.
여기서 SIL 신호는 주로 DC 성분으로 이루어지며, 반면에 SIR 신호는 AC 성분으로 이루어진다. 우리는 SIL과 SIR 신호의 상관관계를 이용하여 졸음 상태를 판별할 것이다. SIL 신호는 0 ~ 5 Hz 의 주파수 성분을 가지는 신호이고, SIR 신호눈 0.
즉, SIR 발현 간격인 IRI가 늘어난 것이다. 이것은 각성 상태에서 저각성 상태로 상태가 전이 될 때 나타나는 신호 변화로서 이를 통해 피부 임피던스와 각성도의 상관관계를 확인하였다. 그림 7에서 Nz을 계산한 결과 약 L3이고, IRI는 50이었다.
이렇게 해주면 신호 크기의 변화를 구분하기가 쉬워지게 된다. 이렇게 해서 얻어낸 EDA신호(SIR, SIL)를 National Instrpment사의 16 비트 DAQ 보드를 이용하여, 안정적으로 입력받은 피부 임피던스 신호, SIR, SIL을 컴퓨터상의 Labview 프로그래밍을 통해 계측하였다. 16비트를 사용한 이유는 생체신호의 크기가 매우 작기 때문에 이것을 증폭시켜서 신호를 얻어내는 데 8비트의 경우 해상도(resolution)가 좋지 않아서 좋은 파형을 얻기가 힘들기 때문에 16비트의 해상도를 사용하였다.
실험을 위한 프로토콜은 그림 6과 같다. 전체 실험은 30분간 진행되었고, 각성도는 크게 3단계로 구분하였다. 즉 깨어 있는 상태 (Small), 졸린 상태(Medium), 수면 상태(Big)이다.
복조기로서, 위상차와 60 Hz의 노이즈를 최대한 차단하면서, 피부 임피던스 신호의 크기를 실시간으로 확인할 수 있게 변환한다. 필터부에는 3.5Hz LPF와 0.3Hz HPF를 연결하여 SIR 신호와 SIL 신호를 구분하였다. 여기서 피부 임피던스 신호를 실시간으로 확인하려면, Lock-In Amplifier가 필요하다.

데이터처리

각성 상태를 유지하게 한다 [4]. 이후 3분간 앞으로의 각성 상 태 변화에 대해 기준이 되는 피부 임피던스값 (Basal Impedance)을 SIL 평균값을 이용하여 측정한다. 그리고 나서, SIL 값을 BI로 나눈 값을 Nz index 로 정의하여 이 값을 얻어낸다.

성능/효과

되다가, 졸음 상태가 되어버렸다. 따라서, 우리가 기대하는 결과 값은 어느 일정 시간이 지남에 따라서 SIL 값은 올라가고, SIR의 발현 빈도는 감소하는 것이었다. 그림7은 실험 초기 각성 상태에서의 SIL과 SIR을 나타낸다.

후속연구

시스템을 설겨), 제작하였다. 앞으로 실험 프로토콜을 개선하고, 피험자의 각성도를 높일 수 있는 방안에 대해서 연구할 것이다 또한, 실차환경에서 실험하여 실제적인 졸음운전 방지 효과를 높일 것이다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

피부 임피던스 신호 분석을 통한 졸음운전 판단 시스템 개발
Automobile System for Drowsiness Accident Detection using EDA Signal Analysis 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

후속연구

참고문헌 (4)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

피부 임피던스 신호 분석을 통한 졸음운전 판단 시스템 개발 Automobile System for Drowsiness Accident Detection using EDA Signal Analysis 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

후속연구

참고문헌 (4)

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

피부 임피던스 신호 분석을 통한 졸음운전 판단 시스템 개발
Automobile System for Drowsiness Accident Detection using EDA Signal Analysis 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper