摘要：本文深入探讨了穿戴式传感器在车内监测领域的创新应用，详细阐述了相关技术原理、应用场景，旨在为推动该领域的进一步发展提供理论支持和实践参考。

关键词：穿戴式传感器；车内监测；环境监测

引言

近年来，汽车行业智能化变革加速，消费者对车内环境舒适性、安全性以及驾乘人员健康关注度不断提升。穿戴式传感器作为一种新兴技术，能够实时、连续地采集丰富信息，为车内监测带来新契机。其可穿戴特性使其能紧密贴合人体，获取精准生理数据；微型化、集成化设计便于融入车内环境，实现多参数监测，满足现代汽车智能化发展需求。

一、穿戴式传感器技术概述

（一）传感器类型及工作原理

传感器是一种能量转换装置，可以实现非电量和电量之间的转换。传感器可以感知物理量，然后把非电物理量按照一定的规律进行转换，变成计算机可以识别的输入信号。传感器由敏感原件、测量电路、转化原件三部分构成[1]。在生物电传感器里，心电（ECG）传感器基于心肌细胞电活动原理，配合新型材料，监测心率及心律失常；脑电（EEG）传感器依据神经元电信号，用于睡眠与疲劳监测。光学传感器中，PPG传感器借光吸收散射测脉搏波形，实现多参数监测；NIRS传感器测血红蛋白浓度，监测脑和肌肉氧合。力学传感器感知运动姿态，像加速度等传感器各有其用。此外，还有用于体温、疾病评估、身体成分和呼吸监测的传感器。

（二）传感器技术发展趋势

通过将多种传感器集成于单芯片或微型模块，可缩小设备体积、降低功耗并提高集成度，契合车内设备小型化要求，实现便捷佩戴与多功能。采用柔性材料与工艺，能让传感器紧密贴合皮肤，提升佩戴体验与信号质量，保障数据精准。优化电路设计、采用低功耗芯片，可延长续航。提高抗干扰能力，能增强监测准确性。选用生物兼容性佳的材料，可确保长期佩戴安全舒适。

二、穿戴式传感器在车内环境监测中的应用

（一）空气质量监测

车内空气质量受多种因素影响，如汽车内饰散发的有害气体、外界污染物进入等。可将对有害气体敏感的化学传感器集成到穿戴式设备中，实时监测车内甲醛、苯、挥发性有机化合物（VOCs）等污染物浓度[2]。当浓度超过安全阈值时，设备可及时发出警报，提醒驾乘人员采取通风或净化措施，保障呼吸健康。

（二）温湿度监测

利用温度传感器和湿度传感器，穿戴式设备可实时监测车内温湿度变化。通过与汽车空调系统联动，可自动调节车内温湿度至舒适范围，提高驾乘体验[3]。例如，在高温天气，当传感器检测到车内温度过高时，可向空调系统发送指令，加大制冷量；在干燥环境下，可提示开启加湿器。

（三）噪声监测

在穿戴式设备中集成噪声传感器，可实时监测车内噪声水平[4]。当噪声过大时，设备发出提醒，同时可将数据反馈给汽车主动降噪系统（若车辆配备），通过产生反向声波抵消噪声，营造安静的车内环境。

三、穿戴式传感器在驾乘人员生理状态监测中的应用

（一）疲劳监测

穿戴式传感器可通过多种生理参数监测疲劳状态。心率变异性（HRV）是反映疲劳的重要指标，EEG传感器监测大脑活动，当驾驶员出现疲劳时，脑电波中的θ波和δ波会增加[5]。结合加速度传感器监测的驾驶行为变化，如方向盘操作频率降低、反应迟缓等，综合判断驾驶员疲劳程度。当达到疲劳预警阈值时，及时发出警报，提醒驾驶员休息。

（二）情绪监测

通过分析穿戴式传感器采集的生理信号，如心率、皮肤电反应、呼吸频率等变化，可推断驾乘人员的情绪状态[6]。例如，心率加快、皮肤电导率升高可能表示紧张或焦虑。当监测到驾驶员情绪不稳定时，车载系统可播放舒缓音乐、调整车内氛围灯颜色等，帮助驾驶员缓解情绪，提升驾驶安全性。

（三）健康状况监测

对于患有慢性疾病的驾乘人员，穿戴式传感器可实时监测相关生理参数。如通过化学传感器监测糖尿病患者的汗液葡萄糖浓度，通过ECG传感器监测心血管疾病患者的心脏状况[7]。一旦生理参数出现异常，设备及时发出警报，并可将数据传输给医疗机构或家人，便于及时采取救治措施。

四、穿戴式传感器在车内监测应用中的关键技术

（一）数据传输技术

穿戴式传感器采集的数据需传输至车载系统或外部设备进行处理和分析[8]。蓝牙技术因其功耗低、成本低、易于集成，在短距离数据传输中应用广泛，适用于将数据传输至车载中控系统。对于需要远程传输数据的场景，如将健康数据传输至医疗机构，可采用蜂窝网络（如4G、5G）或窄带物联网（NB-IoT）技术，它们具有广覆盖、低功耗等特点，能满足数据远程传输需求。

（二）数据处理与分析技术

穿戴式传感器采集的数据量大且包含噪声，需进行有效处理和分析。在数据预处理阶段，通过滤波、降噪、基线漂移校正等方法去除干扰信号[9]。利用机器学习和深度学习算法进行特征提取和模式识别，如从生理信号中提取心率、呼吸频率等特征，通过训练模型对疲劳、情绪等状态进行分类和预测。采用边缘计算技术，在穿戴式设备端进行部分数据处理，减少数据传输量，提高响应速度。

（三）与车载系统的融合技术

在硬件方面，设计统一的数据接口和通信协议，确保传感器与车载设备之间稳定连接和数据传输[10]。在软件层面，开发适配的应用程序，使车载系统能接收、解析和展示传感器数据，并根据数据进行相应控制操作，如根据环境监测数据调整车内设备，根据生理状态监测数据提供驾驶辅助建议。

五、结束语

穿戴式传感器在车内监测领域的创新应用为提升车内环境质量、保障驾乘人员健康和安全带来新途径。通过在环境监测和生理状态监测方面的应用，其能为驾乘人员提供更舒适、安全的驾驶体验，也为智能汽车发展注入新动力。尽管目前面临技术和市场等方面挑战，但随着技术不断创新和完善，以及市场逐渐成熟，穿戴式传感器在车内监测领域将有广阔发展前景，有望成为未来智能汽车的重要组成部分，推动汽车行业智能化升级。

参考文献

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[2]张展鹏.基于穿戴式传感器数据和深度学习的活动识别方法研究[D].兰州理工大学，2023.DOI：10.27206/d.cnki.ggsgu.2023.001624.

[3]杜阳.基于穿戴式传感器的人体姿态识别研究[D].北京服装学院，2019.

[4]任艳玲.基于柔性穿戴式传感器的人体活动识别和跌倒检测研究[D].杭州电子科技大学，2024.DOI：10.27075/d.cnki.ghzdc.2024.001001.

[5]梁启华.自修复自供电可穿戴式传感器的研制[D].深圳大学，2023.DOI：10.27321/d.cnki.gszdu.2023.000623.

[6]郝琰.基于穿戴式传感器的空中手写识别算法研究[D].桂林电子科技大学，2021.DOI：10.27049/d.cnki.ggldc.2021.000749.

[7]一剪梅.可穿戴式传感器[J].青少年科技博览，2021，（03）：5.

[8]邓诗卓，王波涛，杨传贵，等.CNN多位置穿戴式传感器人体活动识别[J].软件学报，2019，30（03）：718-737.DOI：10.13328/j.cnki.jos.005685.

[9]顾清欣.基于穿戴式传感器的跌倒检测技术研究[D].东南大学，2015.

[10]李艳飞，李振宇.基于环境传感器和穿戴式传感器的行为异常检测[J].轻工机械，2016，34（04）：63-66.