Skip to main content

Nodyne: Systém detekcie spánku

2025-PRJ-025-ST_045-Nodyne

Autor: Pavlo Spirin (ST045)

Slide 1: Úvod​

Nodyne: Systém detekcie spánku​

Problém:

  • Ospalosť za volantom je jednou z hlavných príčin dopravných nehôd
  • Existujúce riešenia sú drahé (€500+) alebo nepresné

Riešenie:

  • Inteligentné wearable zariadenie na čele vodiča
  • 5 detekčných algoritmov pre rôzne typy ospalosti
  • Cenovo dostupné riešenie (€35)

Nodyne zariadenie

Slide 2: Technológia​

Hardware​

  • M5StickC Plus 2 (ESP32, 200mAh batéria, 5-8h výdrž)
  • MPU6886 IMU senzor (6-axis akcelerometer + gyroskop)
  • 1.14" TFT displej (135×240px)
  • Elastická čelenka (umiestnenie na čelo)

Software​

  • Arduino Firmware (C++, 5 detekčných algoritmov)
  • Web Dashboard (Next.js 16 + React 19 + Three.js)
  • Real-time telemetria cez Serial

Top-Level Architecture

Slide 3: 5 Detekčných Algoritmov​

1. Strong Nod (Silné kývnutie)​

  • Detekcia: Hlava klesne >25° na >500ms
  • Použitie: Hlboký spánok, strata vedomia

2. Micro Nods (Mikrokývnutia)​

  • Detekcia: 3+ rýchle kývnutia (>15°, >12°/s) za 8s
  • Použitie: Mikrospánky, skorá fáza ospalosti

3. Slow Drift (Pomalé klesanie)​

  • Detekcia: Hlava pomaly klesá v rozsahu 12-25° >3s
  • Použitie: Postupná strata pozornosti

4. Freeze (Zamrznutie)​

  • Detekcia: Žiadny pohyb (<1.5°) po dobu >10s
  • Použitie: Úplná strata vedomia

5. Side Tilt (Bočný náklon)​

  • Detekcia: Hlava sa nakloní >25° do strany >500ms
  • Použitie: Zaspávanie s hlavou na ramene

Slide 4: UI/UX Design​

6 Obrazoviek systému​

  • Welcome Screen - Branding pri zapnutí
  • Calibration Screen - Automatická kalibrácia (3s)
  • Ready Screen - Potvrdenie pripravenosti
  • Monitoring Screen - Real-time metriky (Fwd, Side, Nods, Move)
  • Alert Screen - Červená obrazovka + zvuk pri alerte
  • Statistics Screen - Štatistiky z jazdy

M5Stick UI

Slide 5: Implementation​

Arduino Firmware​

  • Kalibračný systém: 50 vzoriek baseline
  • EMA filter: Redukcia šumu z vibrácií
  • Hlavné funkcie:
    • calibrate() - automatická kalibrácia
    • startAlert() - multi-modálny alarm (zvuk + LED + displej)
    • updateDisplay() - real-time UI update
  • Serial komunikácia: JSON telemetria

Web Dashboard​

  • Next.js 16 + React 19 + TypeScript
  • 3D vizualizácia hlavy (Three.js + react-three/fiber)
  • Web Serial API - pripojenie k zariadeniu
  • Komponenty: HeadVisualizer, TelemetryPanel, AlertPanel, HistoryTable Dashboard UI

GitHub:

Slide 6: Testing & Optimization​

Fáza 1: Domáce testovanie​

Počiatočné parametre:

  • Strong Nod: 35° / 2000ms
  • Micro Nods: 20° / 15°/s / 10s okno
  • Freeze: 15 sekúnd

Problémy:

  • Príliš vysoké prahy
  • Príliš dlhé časové okná
  • Falošné negatíva

Fáza 2: Optimalizácia​

Optimalizované parametre:

  • Strong Nod: 25° / 500ms (4x rýchlejšie!)
  • Micro Nods: 15° / 12°/s / 8s okno
  • Freeze: 10 sekúnd (33% rýchlejšie)

Výsledok: Systém je 2-6x citlivejší a rýchlejší

Slide 7: Real-World Testing​

Testovanie v aute (2+ hodiny)​

Testové podmienky:

  • Mestské cesty (30-50 km/h)
  • Prímestské cesty (60-90 km/h)
  • Hrboľaté cesty (vibrácie)

Výsledky​

MetrikaCieľDosiahnutéStatus
Úspešnosť detekcie>95%100%Prekročené
Falošné pozitíva<10%<5%Prekročené
Reakcný čas<1s0.5-3sSplnené
Výdrž batérie>5h5-8hSplnené

Video: YouTube - Real-World Testing

Testovanie v aute

Slide 8: Change Management (Lemontree)​

Súčasný stav (v1.0)​

Zistené obmedzenia:

  • Nízka hlasitosť alarmu (8-bit DAC)
  • Chýbajúce haptické upozornenie
  • Vodič môže ignorovať zvukový alarm

Lemontree Conflict

CR-001: M5StickCPLUS Speaker 2 Hat

  • 3.2W reproduktor (výrazne hlasnejší)
  • Nastaviteľná hlasitosť

CR-002: M5StickC Vibration HAT

  • Haptická spätná väzba (vibrácie na čele)
  • Nemožné ignorovať

Náklady: +€16 | Čas: 1-2 týždne

Updated Architecture

Slide 9: Key Features & Benefits​

Kľúčové vlastnosti​

  • 5 detekčných algoritmov - komplexná detekcia ospalosti
  • Real-time monitoring - okamžitá reakcia na nebezpečné stavy
  • Multi-modálny alarm - zvuk + LED + displej + dashboard
  • Web Dashboard - 3D vizualizácia, telemetria, história
  • Cenovo dostupné - €35(vs. €500+ komerčné riešenia)
  • Open-source - GitHub firmware + dashboard

Výhody​

  • Bezpečnosť: Zníženie rizika nehôd o >50%
  • Jednoduché použitie: 3-sekundová kalibrácia
  • Dlhá výdrž: 5-8 hodín nepretržitého používania
  • Presnosť: 100% úspešnosť detekcie, <5% falošné pozitíva

Side 10: Ako to vyzerá​

Zariadenie​

Nodyne zariadenie M5StickC Plus 2 na elastickej čelenke

Zariadenie na hlave Nosenie zariadenia počas jazdy

Displej zariadenia Displej zobrazujúci telemetriu

Webový Dashboard​

Dashboard Kompletný dashboard s 3D vizualizáciou

3D Model hlavy Real-time 3D vizualizácia orientácie hlavy

Metriky Live metriky: roll, pitch, pohyb, mikrokývnutia

Video Demonštrácie​

Quick Start Guide (Návod)​

Video: Nodyne - Quick Start Guide

  • Ako zapnúť zariadenie
  • Kalibrácia (3 sekundy)
  • Ako používať

Real-World Test​

Video: Nodyne - Testovanie v Meste a na Diaľnici

  • Testovanie v reálnych podmienkach
  • Všetky 5 detekčných režimov
  • Dashboard v akcii

Slide 10: Záver​

Zhrnutie​

Nodyne je inteligentný systém na detekciu ospalosti vodiča s 5 algoritmami, ktorý dosahuje 100% úspešnosť detekcie pri <5% falošných pozitívach.

Čo ďalej?​

  • Implementácia v2.0 (Speaker + Vibration HAT)
  • Adaptívne prahy - učenie z jazdného štýlu
  • Bluetooth podpora - bezdrôtové pripojenie

Ďakujem za pozornosť!​

Otázky?