Управление автомобилем в аварийных ситуациях с использованием системы помощи водителю

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление автомобилем в аварийных ситуациях с использованием системы помощи водителю

Васюгова Светлана

Цель данной статьи заключается в исследовании современных технологий в автомобилестроении. Основное внимание концентрируется на безопасности дорожного движения, которое осуществляется путем автоматизации и модернизации транспортных средств. В статье рассматриваются инновационные решения по осуществлению безопасного движения автомобиля. Предлагается система помощи водителю в аварийных ситуациях «System help». Данная система предназначена для осуществления автоматизации определенных процессов автомобиля в те моменты движения, когда водитель игнорирует или не замечает информирующие сигналы системы. system help безопасность автомобилестроение

Ключевые слова: автоматизация, транспорт, автомобиль, «System help», контроллер, датчик, iSys.

The purpose of this article consists in research of modern technologies in automotive industry. The main attention concentrates on traffic safety which is carried out by automation and modernization of vehicles. In article innovative solutions on implementation of the safe movement of the car are considered. The system of the help to the driver in emergencies of "System help" is offered. This system is intended for implementation of automation of certain processes of the car at those moments of the movement when the driver ignores or doesn't notice the informing signals of system.

Keywords: automation, transport, car, "System help", controller, sensor, iSys.

Введение

Обеспечение безопасности на дорогах сегодня является приоритетным вопросом во всем мире. С развитием инфраструктуры развивается транспортная система стран. Люди стали более зависимыми от транспорта и в связи с этим, на дорогах резко увеличилось число автомобилей, мотоциклов, спец. техники и другого транспорта. Это является одним из факторов, послужившим увеличению количества ДТП на дорогах [1].

Современное автомобилестроение направлено, прежде всего, на достижение максимальной безопасности автомобиля, и комфортном его использовании. Транспортные средства модернизируются и совершенствуются. Требования по безопасности и комфорту техники постоянно ужесточаются, заставляя производителей изобретать новые системы и внедрять новые технологии.

Инновационные решения в безопасности автомобиля

Безопасность дорожного движения напрямую зависит от количества и качества транспортного состава на дорогах. С каждым годом количество автомобилей ускоренным темпом продолжает наращивать свое количественное присутствие на дорогах страны (Рис. 1) [3].

Рис. 1. Динамика роста количества транспортных средств в России

Сегодня необходимо максимально усовершенствовать пути организации дорожного движения путем разработки и внедрения автоматизированных систем и устройств. Необходимо обеспечить информационной и технической поддержкой водителей и других участников движения. Это позволит сократить количество ДТП, что также повлияет на загруженность автодорог [2].

Разработчики автомобилей уже сделали огромный прорыв в автомобилестроении, создав ряд вспомогательных устройств (датчики, радары, лидары, камеры и т.д.), а также, автоматизированных систем.

Современные автомобили начали оснащать системой распознавания дорожных знаков (Рис. 2).

Рис. 2. Пример работы системы распознавания дорожных знаков

Данная система предназначена распознавать дорожные знаки ограничения скорости и информировать водителя о скоростном режиме на проезжаемом участке дороги. Оповещение водителя происходит несколькими способами:

- звуковое оповещение и появление информирующего значка на экране приборной панели;

- звуковое оповещение и проецирование информирующего значка на лобовое стекло автомобиля.

Систему распознавания дорожных знаков (Traffic Sign Recognition,TSR) имеют в своем активе многие известные автопроизводители - Audi, BMW, Ford, Mercedes-Benz, Opel, Volkswagen. Система распознавания дорожных знаков на автомобилях Opel входит в состав системы Opel Eye. Система Opel Eye отмечена в числе лучших разработок в области автомобильной безопасности 2010 года. Mercedes-Benz назвал свою систему Speed Limit Assist (система контроля ограничения скорости), Volvo -Road Sigh Information, RSI (система информирования о дорожных знаках) [4].

Данная система способна сократить количество ДТП на дорогах и повысить уровень безопасности дорожного движения. Помимо системы распознавания дорожных знаков, стала широко внедряться система распознавания пешеходов (Рис. 3).

Рис. 3. Система распознавания пешеходов в режиме Night Vision

Система распознавания пешеходов предназначена для выявления объектов вокруг автомобиля и предотвращения столкновения с ними. Данная система в качестве основных технических узлов, как правило, включает в себя камеры и радары (датчики движения). Технические узлы автомобиля сканируют пространство по периметру, собирают информацию и выдают ее на главный контроллер (бортовой компьютер). При обнаружении пешехода видеокамерами и дополнительным подтверждением датчиками, система вычисляет вероятность столкновения, исходя от удаленности объекта и скорости движения обоих (или более) объектов и, в случае вероятного столкновения, выдает на экран панели предупреждающий сигнал, сопровождаемый звуковым. Если после сигналов системы транспортное средство не меняет своего движения, то система самостоятельно замедляет ход автомобиля и останавливает его полностью.

Впервые система обнаружения пешеходов была использована на автомобилях Volvo в 2010 году. В настоящее время система имеет ряд модификаций:

- Pedestrian Detection System от Volvo;

- Advanced Pedestrian Detection System от TRW;

- EyeSight от Subaru [4].

Также, сегодня одним из активно развивающихся направлений, ориентированных на повышение безопасности процессов дорожного движения является разработка и внедрение системы коммуникации между автомобилями (Рис. 4). Данная система представляет собой разновидность беспроводной сети (WLAN, Wireless Local Area Network), в которой выделяются два типа узлов - транспортное средство (автомобиль, мотоцикл) и объекты инфраструктуры (светофор, центр регулирования движения). Система коммуникации между автомобилями является составной частью интеллектуальной транспортной системы (ИТС) [4].

Рис. 4. Пример взаимодействия между транспортными средствами по системе Car- to- Car

Система коммуникации между автомобилями предназначена для безопасного движения всех участников на дороге. Работа системы заключается в обмене технической информацией между транспортными средствами. Использование данной системы необходимо при проезде нерегулируемых перекрестков, затрудненном разъезде, повороте налево, о тыловом столкновении и других опасных ситуациях.

Все вышеописанные разработки в области автоматизации подверглись ряду тестирований и активно эксплуатируются. Совершенствование и модернизация таких систем доказывает, что они очень эффективны и необходимы современной транспортной системе.

Очень важно разработать внутреннюю систему помощи водителям. Автомобиль, оборудованный внутренней системой помощи способен обеспечить безопасное движение на дорогах, а также, способен помогать водителю в сложных и аварийных ситуациях.

Система помощи водителю в аварийных ситуациях

Очень важно создать систему, которая способна самостоятельно анализировать дорожный процесс и контролировать действия автомобиля. Однако после подробного анализа работы вспомогательных систем автомобиля, последовал вывод, что безопасность дорожного движения осуществляется не в полной мере, а процесс использования транспортного средства может быть усовершенствован. Для достижения данной цели был проведен целый ряд исследований и тестирований по улучшению качества работы автомобиля и увеличению безопасности дорожного движения.

В статье предлагается новая система помощи водителю в аварийных ситуациях «System Help», которая способна автоматизировать работу автомобиля, повысив тем самым уровень безопасности процесса дорожного движения.

Работа данной системы заключается в оценке окружающей обстановки путем сбора информации, поступающей с внешних датчиков на бортовой компьютер транспортного средства и принятии решений по воздействию на исполнительные механизмы ТС, а также, информированию всех активных участников дорожного движения. Под активными участниками движения понимаются те транспортные средства, с которыми возможен физический контакт (столкновение, касание и т. д.) (Рис. 5).

Рис. 5. Пример взаимодействия двух автомобилей

(1- обмен информирующими сигналами об опасности; 2- подача управляющих сигналов)

Система принимает решение, анализируя все поступающие данные. В результате чего воздействует, как на исполнительные механизмы ТС, на котором она установлена, так и на исполнительные механизмы ТС активных участников (при условии, что все ТС оборудованы данной системой), если это необходимо.

Система «System help» включает в себя автомобильный радар, модуль iSys, видеокамеру, WLAN- модуль и бортовой компьютер, которые взаимодействуют по одной или нескольким CAN- шинам. Автомобильный радар- это датчик, который использует радиоволны для обнаружения объектов вокруг автомобиля. Видеокамеры позволяют получать изображения окружающей обстановки автомобиля, которые обрабатываются системой. На основе анализа поступающих сигналов с радара и видеокамеры производится комплексная оценка потенциальной опасности объектов, по результатам которой система оповещает водителя и, если это необходимо, воздействует на исполнительные механизмы ТС. При помощи WLAN- модуля у системы есть возможность так же информировать и воздействовать на исполнительные механизмы активных ТС. На (Рис. 6) продемонстрирован один из вариантов расположения рабочих узлов системы «System help».

Рис. 6. Пример расположения рабочих узлов системы «System help»

Расположение рабочих узлов может отличаться. Основную работу выполняет блок управления. Данный блок является бортовым компьютером. Бортовой компьютер опрашивает датчики и сенсоры, установленные в разных частях автомобиля, после чего обрабатывает собранную информацию и выдает управляющие сигналы на устройства автомобиля и информирующие сигналы на монитор водителя. Также он обрабатывает входящие внешние (из сети) сигналы и преобразует их в управляющие выходные сигналы, которые, в свою очередь, транслируются на автомобильную аудиосистему и информационный дисплей. В экстренном случае система коммуникации может воздействовать на органы управления автомобилем, предупреждая аварию.

Структура системы «System help»

Система помощи водителю является комплексной и включает в себя, помимо специализированного ПО, внешнее и внутреннее оборудование (Рис. 7). На рисунке представлены следующие узлы системы:

Cam- камеры видеонаблюдения.

Sens- датчики движения (радары), лидары.

Bcom- бортовой компьютер. Является контроллером, который собирает, анализирует, преобразует в управляющие сигналы информацию. При определенных условиях бортовой компьютер выполняет функции информирования и предупреждения водителя, и если водитель игнорирует поступающие сигналы системы, компьютер принимает на себя управление поведением автомобиля.

iSys- модуль, подключенный к CAN- шине и считывающий необходимую информацию из цифровой шины. При аварийной ситуации модуль получает специальный сигнал, после чего отправляет цифровую программу на исполнительные механизмы, что приводит к отключению работы одного или нескольких условий для работы двигателя.

MOD- WLAN- модуль и DSRC- модуль, которые обеспечивают беспроводной доступ к системе автомобиля и связь на близких расстояниях.

Подключение данной системы процесс индивидуальный для каждой установки. Он зависит от комплектации и технических характеристик автомобиля.

Рис. 7. Основные компоненты системы

Все датчики, камеры, исполнительные механизмы, бортовой компьютер, модули и другие устройства подключены к цифровой CAN- шине. Данная шина позволяет соединить между собой большое количество узлов. А ее особенность заключается в том, что она представляет собой витую пару, что позволяет избежать большого количества дополнительной проводки и лишних узлов. Благодаря данной шине не приходится организовывать передачу 1-ой единицы информации от узла к узлу по отдельному проводу. Такие шины уже существуют почти во всех современных автомобилях, что сделает процесс установки системы «System help» быстрым и надежным.

Система помощи водителю в аварийных ситуациях «System help» в будущем может стать важным компонентом автомобиля. Она способна анализировать окружающую ситуацию на дороге и контролировать поведение автомобиля при необходимости. Очень важной особенностью системы является способность коммуникации между системами, что позволяет повысить эффективность работы системы и безопасность движения. Предполагается, что такая система будет полезна при проезде сложных участков дороги, движению автомобиля при сложных погодных условиях, проезде нерегулируемых перекрестков и при иных потенциально аварийных ситуациях.

Выводы

Автоматизация процессов автомобиля является необходимой и важной областью в автомобилестроении. С модернизацией данной области напрямую зависит безопасность передвижения.

Система «System help» способна обеспечивать комфортное и безопасное использование автомобиля, а также, помогать водителю в сложных и опасных ситуациях на дорогах.

Данная система требует программно- технической доработки. В дальнейшем планируется более подробно исследовать и увеличить возможности системы методами моделирования, конструирования, программирования и тестирования. Необходимо провести анализ существующих методов проектирования подобных систем, провести ряд экспериментов по оценке поведения автомобиля при внедрении рабочих узлов системы, а также доработать системное программное обеспечение. Необходимо более подробно исследовать алгоритмы функционирования рабочих узлов и взаимодействия между узлами системы. Будут проведены дополнительные тестирования по взаимодействию элементов системы между собой.

Использованная литература

1. Интернет-ресурс: http://www.gibdd.ru/

2. Васюгова С.А., Николаев А.Б. Анализ и исследование возможностей системы помощи водителю «SYSTEM HELP». В мире научных открытий. Сборник «Естественные и технические науки», №4 (64). Издательство "Научно-инновационный центр", г. Красноярск, 2015 г. Журнал включен в Перечень ВАК ведущих рецензируемых научных журналов.

3. Исаев И. А. Получение, трансформация, анализ информации о массе движущихся большегрузных дорожных транспортных средств. Молодой ученый. -- 2015. -- №9. -- С. 1489-1495.

4. Интернет-ресурс: http://systemsauto.ru/

5. Васюгова С.А., Николаев А.Б. Анализ и исследование возможностей системы помощи водителю «SYSTEM HELP». В мире научных открытий. Сборник «Естественные и технические науки», №4 (64). Издательство "Научно-инновационный центр", г. Красноярск, 2015 г.

Размещено на Allbest.ru