초록 ▼

□ 핵심기술
∘ 도플러 방식을 위한 심박, 호흡 측정 기술
∘ off-the shelf 소자를 이용한 2.4GHz 바이오레이더 개발 기술
∘ DSP 기반의 고해상도 ADC를 포함한 디지털 신호처리 기술
∘ 호흡/심박 신호를 수집 및 분석하고 디지털 신호로 전환하여 모바일과 차량에 신호 전달을 위한 통신 프로토콜 기술
∘ 프로토콜 분석 및 모니터링 소프트웨어 개발 기술
∘ 운전자 졸음 방지, 응급상황 조치, 운전자 건강관리를 위한 Android 전용 모바일 APP 개발 기술

□ 최종목표

□ 핵심기술
∘ 도플러 방식을 위한 심박, 호흡 측정 기술
∘ off-the shelf 소자를 이용한 2.4GHz 바이오레이더 개발 기술
∘ DSP 기반의 고해상도 ADC를 포함한 디지털 신호처리 기술
∘ 호흡/심박 신호를 수집 및 분석하고 디지털 신호로 전환하여 모바일과 차량에 신호 전달을 위한 통신 프로토콜 기술
∘ 프로토콜 분석 및 모니터링 소프트웨어 개발 기술
∘ 운전자 졸음 방지, 응급상황 조치, 운전자 건강관리를 위한 Android 전용 모바일 APP 개발 기술

□ 최종목표
∘ 비접촉 생체신호 및 외부환경 모니터링 기반 운전자 안전사고 예방 및 방지장치 개발

1. 기술개발 목표
가. ㈜케이넷
- 차량제어 IoT 플랫폼
- HMI인터페이스 및 학습 알고리즘 개발
- 미들웨어 및 프로토콜 교환 처리 알고리즘 개발
- 운전자 안전 및 건강통계를 위한 모바일 APP 개발
나. 전자부품연구원
- RF기반 비접촉 생체신호 측정 RADAR개발
- 생체 신호처리 DSP모듈 개발
- 신호처리 모듈 통합 게이트웨이 모듈 개발
다. ㈜대유에이텍
- 시트 디자인 및 기구 설계
- 내구 및 신뢰성 검증

3. 정량적 평가항목
∘ 비접촉 생체신호 측정 시스템, IoT플랫폼, 시트신뢰성, 졸음운전 정확도 등의 항목 총 11가지에 대해 시험평가를 실시하고 공인시험 성적서 획득

□ 개발내용 및 결과
1. 주관기관 - ㈜케이넷
∘ 프로토콜 분석 및 모니터링 소프트웨어 개발
- 외부 장치간 데이터 통신 분석을 위한 설계 및 구현
- 디바이스와 통합 플랫폼간 통신 프로토콜 모니터링 프레임워크 설계
- 소비 전력을 고려한 통신 시스템 개발
∘ 모바일 디바이스용 운전자 안전 콘텐츠(모바일APP) 개발
- 기능구성(INTRO, 졸음/응급시 이벤트, 운전자 건강통계, 날씨정보, 병원찾기, 사용 환경 설정)
- 안드로이드 플랫폼 아키텍쳐 구성(APP, JAVA API, HAL, 리눅스커널)
- 사용자 친화용 UI구성
∘ IoT플랫폼 통합 게이트웨이 개발
- HW 시스템 설계 및 보드 회로 Artwork설계
- HW PCB Ass’y 제작
- 기본 SW개발(SDK 및 Build System 구성)
- SW기본 기능 및 검증
∘ 기구설계
∘ 제품 신뢰성 테스트 및 환경 시험(한국기계전자시험원 공인시험성적서 발급)

2. 참여기관 – 전자부품 연구원
∘ 위상잡음 보정 및 생체신호처리 알고리즘 최적화
- 레이더 신호를 이용한 심박 및 호흡 신호 분리 알고리즘
- 대역통과 필터를 이용한 생체 신호추출 알고리즘
- Arctangent demodulation 기반의 I/Q combining algorithmm
∘ 바이오레이더 시스템 소형화 및 자동차 시트 맞춤형 최적화 개발
- 송수 신단 출력 세기 : 8dBm(약 6.3mW)
- off-the shelf 소자를 이용한 2.4GHz바이오레이더 시제품 개발(레이더 모듈, 베이스밴드 모듈, 디지털 신호처리 기술)
∘ FMCW방식의 생체신호 측정 모듈
- 차량용 시트 맞춤형 레이더 베이스밴드 모듈 소형화 및 최적화
- 저잡음 고 임피던스 초단 아날로그 필터 및 프리앰프 모듈 개발
- 2.4GHz Circular polarized annularring타입 마이크로 패치 안테나 제작
∘ 생체 신호 처리 모듈 개발
∘ 응급상황 및 졸음운전 판단을 위한 RRI 추출 및 비교 알고리즘 개발
∘ 제품 테스트 및 정확도 시험(한국기계전기시험원 공인시험성적서 발급)

3. 대유에이텍
∘ 생체 신호 측정 모듈 장착 패키지 검토
- 차량용 운전자 시트 구성도 제작
(시트 커버링, 패드, 프레임, 사출류, 헤드레스트)
- 생체 신호 측정 모듈 장착 위치 검토
- 생체 신호 측정 모듈 케이스 및 레이더 케이스 설계
① 생체신호 모듈 커버 설계
· 모듈 케이스 + 시트 백커버 조립(스크류 2EA)
· 모듈 커버 구성 : 모듈케이스 + 서포트 플레이드 + 모듈 케이스 캡
② 생체 신호 측정 레이더 케이스 설계
· 레이더 커버 + 백커버 조립(스크류 1EA)
③ 시트 백커버 설계
· 시트백커버 + 모듈 케이스 + 레이더 높이 조절장치 + 레이더 케이스
- 비접촉 생체 신호 측정 레이더 높이조절 장치 설계 및 제작
- 비접촉 생체신호 측정 모듈 장착 시트 신뢰성 검증(공인시험성적서)

□ 기술개발배경
∘ 인구 고령화에 따른 교통 사고율 증가
- 부정맥, 응급상황 발생시 대처 불가, 운전자 건강상태를 지속적으로 정확하게 계측할 수 있는 시스템 도입 시급
∘ 기존 졸음운전 검출 장치의 문제점
- 대부분 접촉식 방식 및 카메라를 위한 안면인식에 초점이 맞춰짐
- 접촉 불량 및 안면 오인식 시 모니터링 불가, 사고 발생
- 카메라를 이용한 운전자 얼굴 인식 방법은 다수의 카메라를 요구하여 공간제약, 비용증가라는 이유로 상용화가 어려운 상황
∘ IoT 연계 자동 환경 조작의 필요성
- 운전자의 차량 환경 조작으로 인한 교통 사고 증가
- 운전자 상태와 내/외부 환경을 스스로 파악하여 공조기/창문을 자동으로 조작해주는 IoT 연계 기술이 필요

□ 핵심기술개발의 의의
∘ 본 기술은 접촉식 생체 측정시스템의 단점(접촉불량, 오인식, 공간제약)을 극복하고 비접촉 방식으로 모바일 어플리케이션을 통해 운전자의 졸음 및 응급상황에서 운전자의 개입을 최대한 배제하여 효과적인 조치를 취할 수 있음
∘ 졸음운전뿐 아닌 심정지와 같은 응급상황에도 초점을 맞추고, 비접촉식 센서를 활용하여 정확한 측정을 가능하게 하며 Cockpit 스타일을 통해 차량과 일체감 있는 운전자 관리 시스템을 개발하는 것이 본 기술개발 과제의 핵심임
∘ 국내 자동차 업체의 졸음운전 방지 기술에 대한 관심이 고조되고 있는 시점에서 본 기술개발을 통해 비접촉 기술, 검출 정확성 향상, 가격 매리트 증대가 가능하다는 점에서 사업화 가능성이 매우 큼

□ 적용분야
∘ 커넥티드 및 첨단 스마트카 등의 미래 자동차 기술 분야
∘ 운전자 건강정보 모니터링
∘ 졸음운전 방지 장치
∘ 인구 고령화 대비를 위한 U-Health Care 제품으로의 응용

(출처 : 요약(초록) - 3. 기술개발 결과요약 5p)