Simulator for driving performance monitoring

Abstract

Driver and driving behaviour monitoring are a reality on new cars and on old fleets, driven by increased awareness about safety and environmental concerns. The numbers of car crashes are decreasing but still represent a huge concern, leading to the renewed interest on driving research topic. This thesis is centred on this theme and aims develop a driving simulator and modular software architecture that enables the variables related with the simulated vehicle, and that at the same time, acquires physiological, in particular the electrocardiogram (ECG), and behavioural variables from the driver. These data are registered aiming developing algorithms for drowsiness and fatigue, and also other related effects. The developed system is based on a message management and distribution module that uses the Publish/Subscribe pattern and the Open Sound Control communication protocol. All modules, including the simulator and the ECG module, communicate through this central module. The simulator is developed on the Unity platform and has some elements of artificial intelligence to control other cars present in the simulation. The results show that the proposed architecture is adequate for the proposed task, and can be used for drowsiness and fatigue studies. Preliminary results show that there are differences on driver variables (steering wheel movement) on drowsiness driving. More test are necessary to correlate with physiological variables.

A monitorização do condutor e do seu comportamento durante a condução é, cada vez mais, uma realidade, sendo impulsionada por uma maior consciencialização sobre segurança e preocupações ambientais. O número de acidentes de carro, apesar de estar em diminuição, ainda representa uma grande preocupação, o que eleva o interesse em realizar estudos sobre o tópico. Esta tese é centrada nesse tema e visa desenvolver um simulador de condução e uma arquitetura de software modular que permita a aquisição de variáveis referentes ao veículo simulado e, ao mesmo tempo, sinais fisiológicos, em particular o eletrocardiograma (ECG) e descrições comportamentais do condutor. Esses dados são registados com o objetivo de desenvolver algoritmos de deteção de sonolência e fadiga, além de outros efeitos relacionados. O sistema desenvolvido tem como núcleo um módulo de gestão e distribuição de mensagens que usa o padrão de Publish/Subscribe e o protocolo de comunicação Open Sound Control (OSC). Todos os módulos, incluindo o simulador e o módulo ECG, comunicam através deste módulo central. O simulador é desenvolvido na plataforma Unity e, utilizando técnicas de inteligência artificial, inclui outros carros presentes na simulação. Os resultados à arquitetura desenvolvida mostram que esta é adequada para a tarefa proposta e pode ser usada para estudos de sonolência e fadiga. Resultados preliminares mostram possíveis diferenças nos valores do condutor (movimento do volante) quando em condução sob sonolência. O mesmo não acontece com os dados fisiológicos devido à necessidade de mais dados e processamento dos mesmos.