Харківський національний університет радіоелектроніки



бет3/13
Дата17.05.2020
өлшемі4.97 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13



Рисунок 1.2 – Загальна схема застосування системи активної безпеки в автомобілі


  • система РСПАС, що розробляється, здійснює обробку і аналіз даних про водія і рульовому управлінні транспортним засобом, одержуваних від фронтальної камери і сенсорів (акселерометр, гіроскоп, магнітометр, тощо) смартфона і інформації від інформаційно-розважальної системи за допомогою програмних інтерфейсів і алгоритмів , безперервно виконує моніторинг небезпечної поведінки водія за кермом транспортного засобу. З метою недопущення настання аварійних дорожніх ситуацій, водієві генеруються рекомендації, які можуть бути виведені в якості інформаційних або звукових попереджень через графічний дисплей і акустичну систему інформаційно-розважальної системи автомобіля, відповідно і головним чином призначені для прийняття рішень водієм в зміні поведінки керування ТЗ.

Взаємодія водія з системою активної безпеки ТС і РСПАС, побудоване з використанням перерахованих компонентів, представлено наступною послідовністю процесів.

Безперервно аналізуючи вихідні показання з датчиків телеметрії автомобіля (вбудовані в ТЗ відеокамери, радари, лідари, лазери, датчики, сенсори), система активної безпеки здійснює збір інформації та спостереження за дорожньою обстановкою (контекст автомобіля) і поведінкою водія всередині кабіни ТЗ (контекст водія).

У разі виникнення небезпечної ситуації в процесі руху, система активної безпеки здатна допомогти водієві запобігти ДТП або повністю прийняти керування транспортним засобом на себе і згенерувати відповідні рекомендації водієві, сповістивши його про заходи безпеки та запобігання настання аварійної ситуації через інформаційно-розважальну систему ТЗ.

Основною відмінністю системи РСПАС, що розробляється, від інших типів систем активної безпеки є те, що така система забезпечить стеження за поведінкою водія в кабіні автомобіля, безперервно адаптуючись під його профіль і стиль водіння, тим самим виявляючи високу точність і якість роботи, а також забезпечить інформаційне оповіщення водія про можливе настання аварійної ситуації за допомогою генерації персоналізованих контекстно-орієнтованих рекомендацій з використанням наявних сенсорів смартфона.

1.3 Аналіз існуючих систем забезпечення безпеки і підтримки водіїв
Можна виділити чотири категорії систем активної безпеки, серед яких системи СССВ, мобільні системи генерації рекомендацій (МСГР), відеокамери, що встановлюються всередині кабіни транспортного засобу і пристрої переносної електроніки. Розглянемо докладніше кожен з цих типів систем.
1.3.1 Сучасні системи сприяння водієві
На даний момент існує досить велика кількість виробників, інтегрованих СССВ систем, що розробляють інтелектуальні системи допомоги водієві. Однією з провідних компаній в галузі проектування та розробки сучасних систем забезпечення безпеки і допомоги водієві, є Mobileye.

Дана компанія надає апаратно-програмний комплекс допомоги водієві, який використовує дані з відеокамери і бортового комп'ютера (датчик швидкості, сигнали повороту, датчик гальма і ін.) І вбудовується в ТЗ деякими заводами виробниками.

При цьому існує можливість покупки водієм відеокамери, яка встановлюється під лобовим склом автомобіля і інтегрованим програмним забезпеченням.

Технології Mobileye дозволяють підлаштовуватися індивідуально під стиль водіння і можуть попереджати водія за проміжок часу від 2.7 до 0.6 сек.

Прикладами небезпечних ситуацій, визначених такою системою, є наїзд на пішохода, недотримання дистанції до ТЗ, яке рухається попереду, ненавмисний з'їзд з смуги руху, а також перевищення дозволеної швидкості руху на даній ділянці. За статистикою компанії Mobileye понад 15 млн серед всіх автомобілів в світі обладнані даною автоматизованою системою допомоги водієві.

Компанія MOVON є розробником СССВ систем в автомобільній промисловості, що використовують у своїй роботі відеокамери. Система допомоги водієві MOVON Driving Assistance System (MDAS) призначена для попередження дорожньо-транспортних пригод, викликаних ненавмисним перестроюванням в іншу смугу руху або фронтальним зіткненням.

MDAS ґрунтується на технологіях обробки зображень. Один з патентів, що належать корпорації MOVON, серед рішень по забезпеченню безпеки водіїв є «Метод і система попередження про з'їзд з смуги руху на основі розпізнавання зображень», що описує систему попередження водія сходу зі смуги руху на основі обробки зображень за допомогою монокамери, встановленої всередині автомобіля.

Відмінною особливістю системи є те, що вона успішно обробляє ряд дорожніх умов, включаючи такі небажані ситуації, як змінювана ширина дорожньої смуги, радіус її кривої, напрямок дороги і повна відсутність дорожнього покриття.

Іншою компанією, що спеціалізується на системах допомоги водієві, є Bosch Mobility Solutions, яка розробляє рішення для підвищення безпеки пасажирів та інших учасників дорожнього руху.

Рішення в області безпеки, пропоновані Bosch, націлені на запобіганню дорожньо-транспортних пригод, допомозі при паркуванні і маневруванні, зниженню тяжкості наслідків ДТП, а також сучасні системи безпеки, що включають тісно пов'язані системи і компоненти, модульні системи безпеки і їх взаємодія.

В роботі систем допомоги водієві компанія Bosch використовує інтелектуальні сенсорні технології для безперервного моніторингу і аналізу не тільки навколишнього оточення навколо автомобіля, але і поведінки водія для завчасного виявлення потенційно аварійних ситуацій.

Інтелектуальна мультісенсорна технологія дозволяє накопичувати, обробляти і передавати набір вимірювань в компактному вигляді, включаючи такі параметри як тиск, прискорення і температура.

При настанні небезпечного стану СССВ система Bosch попереджає водія про небезпеку і здійснює його активну підтримку, при необхідності втручаючись в управління автомобілем з метою запобігання зіткненню або пом'якшенню наслідків ДТП.

Robert Bosch Gmbh володіє рядом патентів на інтелектуальну власність, що зачіпає сучасні системи допомоги водієві. Однією з поширених СССВ технологій є система утримання автомобіля в смузі руху (СУСР).

СУСР здатна співвідносити положення ліній розмітки смуги і поточне розташування транспортного засобу в обраній смузі руху по відношенню до точки центру смуги.

У патенті «Асистент зміни смуги руху для транспортних засобів» представлена технологія, яка допомагає водієві уникнути випадкової зміни обраної смуги руху при обгоні іншим транспортним засобом в сусідній смузі руху шляхом вимірювання оптимального безпечного тимчасового проміжку, необхідного для перестроювання в іншу смугу руху.

Задіявши сенсорну систему визначення місцезнаходження транспортних засобів в сусідніх смугах спрямованого руху позаду автомобіля, спеціалізований модуль приймає рішення про те, чи рухається транспортний засіб, розташований ззаду, безпосередньо на сусідній смузі в такому ж напрямку.

TRW Automotive є ще одним розробником в швидко зростаючому сегменті сучасних систем допомоги водієві. Рішення, побудовані на основі відеокамер і радарів, які використовуються при зборі інформації про обстановку навколо автомобіля, допомагають попередити водія про небезпеку, що насувається.

Вони також можуть генерувати інтуїтивно зрозумілі сигнали або дії, такі як гальмування і рульове управління, з метою допомогти водію залишитися в смузі руху або забезпечити такі допоміжні функції безпеки, як попередження про зіткнення з автомобілем, що йде попереду, або адаптивний круїз-контроль (АКК).

При появі ймовірності виникнення аварійної ситуації водії отримують повідомлення за допомогою попереджувальних сигналів. У патенті «Система екстреної допомоги на основі Bluetooth технології» компанія TRW описує систему екстреного реагування, яка в разі настання ДТП передає відомості пасажирів і транспортного засобу оперативній екстреній службі.

Ця система задіює технологію Bluetooth для передачі даних про аварію за допомогою порту датчика подушки безпеки, що сигналізує про настання дорожньої пригоди.

Смартфон, забезпечений GPS сенсором, отримує дані про ДТП за допомогою технології Bluetooth. Як тільки сигнал про подію отримано, мобільний телефон встановлює зв'язок з екстреної службою і передає їй координати поточного місцезнаходження транспортного засобу і його технічний стан.

У тому числі система екстреного реагування забезпечує голосовий зв'язок між екстреної службою і пасажиром транспортного засобу.

Continental AG є партнером по розробці і системним інтегратором рішень в області водіння без участі водія у співпраці з іншими компаніями, включаючи BMW Group, Intel і Mobileye.

Щоб забезпечити водіїв системами допомоги при водінні, компанія Continental AG виробляє ряд продуктів і послуг, таких як датчики стеження за обстановкою навколо автомобіля, модель оточення, функції для водія, системна архітектура, функціональна безпека, блоки управління, гальмівні системи і людино-машинні інтерфейси.

Дана компанія спеціалізується на розробці систем, побудованих з використанням мультифункціональних камер, що включають «риб'яче око» для кругового огляду, радарів ближнього і далекого дії. Для коректної роботи відеокамер спостереження за навколишнім оточенням необхідно забезпечити коректне налаштування пристроїв.

Одними з початкових параметрів роботи камери є зовнішні характеристики камери, до яких відносяться кут і орієнтація камери по відношенню до ТЗ, в якому вона встановлена, кути огляду дороги, що використовуються алгоритмами обробки дорожньої розмітки. Таким чином, для обчислення зовнішніх параметрів камер, застосовуються спеціалізовані методи, один з яких описаний в патенті «Метод автоматичного визначення зовнішніх параметрів камери транспортного засобу». При обчисленні параметрів камер застосовуються навчені згорткові нейронні мережі.

Однією з останніх розробок компанії Samsung є спеціалізована платформа побудови сучасних систем допомоги водію Samsung DRVLINE, заснована на принципах відкритості, модульності і розширюваності.

Ця платформа є одночасно і апаратним, і програмним рішенням. У системах активної безпеки при сприйнятті навколишнього оточення активно застосовуються камери стеження і алгоритми, що обробляють вихідні зображення.

Одним з таких методів, що застосовуються компанією Samsung, є «Контекстно-орієнтований адаптивний підхід розпізнавання автомобілів при різних умовах видимості». Даний метод заснований на класифікації поточних навколишніх умов відповідно до рівня освітленості, який співвідносить їх з одним із заздалегідь визначених чотирьох типів ступеня освітлення в сцені, застосовуючи метод кластеризації на основі гістограм. Заздалегідь певними типами освітленості є денна, слабка освітленість, ніч і перенасичення кольором.

Valeo є автомобільним постачальником цілого ряду розумних сенсорів і систем, орієнтованих на створення систем допомоги водієві при водінні і зниження викидів CO2, для автовиробників.

Дана компанія спеціалізується на проектуванні та розробці ультразвукових датчиків, лідарів, радарів, камер і пристроїв обробки сенсорних даних, що встановлюються як на автомобілі, так і в кабіні ТЗ.

Дані датчики використовуються спільно з програмною платформою для виявлення дорожніх перешкод, розпізнаванні дорожньої розмітки, побудови систем кругового огляду і систем контролю неспання водія, виявляючи ознаки втоми і ослабленого уваги.

Компанія NXP (в минулому Freescale) робить СССВ системи більш доступними для автомобілів, розрахованих на середньостатистичного водія. Вона інтегрує технології для мікроконтролерів, сенсорів і аналогових пристроїв для СССВ систем, забезпечуючи тим самим масштабованість, низьке енергоспоживання і високий рівень інтеграції в системах c обмеженим простором.

У більшості випадків при конструюванні СССВ систем задіюється обробка зображень, яка полягає в аналізі вмісту цифрового зображення. При реалізації СССВ компанією NXP були розроблені методи автоматичного виділення та обробки інформації.

Поширеною проблемою при аналізі зображень є пошук простих геометричних примітивів, наприклад, ліній, кіл, еліпсів або кривих в кадрі зображення, що є необхідною умовою при реалізації таких СССВ технологій, як система попередження сходу з смуги руху, автоматичного паркування або розпізнавання дорожніх знаків.

Пошук і розпізнавання очей і зіниць - інше застосування методів обробки зображень, використовуваних при виявленні стану сонливості водія.

При обробці зображень високої роздільної здатності і наявності великої кількості різноманітних графічних форматів можуть виникнути труднощі при обробці даних. З метою обробки зображень компанія Freescale розробила власний метод ефективного виділення характерних ознак на зображенні (патент «Система і метод виділення ознак зображення»).

Autoliv надає широкий набір систем, побудованих на основі радіолокаційного обладнання та алгоритмів обробки зображень, для спостереження за навколишнім оточенням навколо автомобіля, розпізнаючи небезпечні ситуації і роблячи дії завчасно для запобігання аварій, що дозволяє зробити поїздку водія простіше і безпечніше.

Функції активної безпеки автомобіля, що подаються Autoliv, є адаптивний круїз контроль (АКК), який автоматично підтримує швидкість транспортного засобу, який зберігає дистанцію до транспортного засобу, що йде попереду; попередження про небезпеку переднього зіткнення, яка дозволяє розпізнати повільно-рухомі транспортні засоби або інші об'єкти, що водій може вчасно не помітити і попередити водія сигналом; контроль сліпих зон, що розпізнає появу рухомих об'єктів в невидимій для водія зоні і допомагає водієві пропускати інші транспортні засоби, використовуючи радіолокаційні датчики, вбудовані в дзеркала заднього виду і безперервно контролюють напрямок і швидкість транспортних засобів в сусідніх смугах руху; система попередження про схід зі смуги руху, яка контролює знаходження транспортного засобу в смузі руху за допомогою ліній дорожньої розмітки; система розпізнавання дорожніх знаків, яка повідомляє водія про перевищення швидкісного режиму і порушення інших правил дорожнього руху під час керування транспортним засобом; система оповіщення про небезпеку наїзду на пішохода, що попереджає водія про можливу появу пішоходів на проїжджій частині; система нічного бачення, що працює на основі інфрачервоного випромінювання і дозволяє водіям бачити набагато далі і чіткіше перешкоди на неосвітленій дорозі, ніж світло звичайних фар. Інші дві системи забезпечення безпеки на дорозі є система адаптивного освітлення з плавним перемиканням пучка ближнього / дальнього світла фар, забезпечуючи оптимальне керування освітленням не тільки дорожнього покриття, а й прилеглих до траєкторії руху автомобіля елементів дороги, знаків дорожнього руху, тим самим забезпечуючи підвищену безпеку при управлінні транспортним засобом в темний час доби.

Серед виробників і постачальників технологій лідарів варто виділити компанію Velodyne LiDAR. Вона спеціалізується на системах тривимірного спостереження за дорожньою обстановкою в режимі реального часу, призначених для використання в автономних транспортних засобах, стаціонарній та мобільній зйомці, картографії та системах активної безпеки. Перевагою лідарів перед камерами і радарами є їх здатність створювати деталізовані зображення з масиву точок практично при будь-якому освітленні і погодних умовах на досить великій відстані. Однією з останніх розробок компанії Velodyne є скануючий сенсор VLS-128 LiDAR другого покоління, що включає в себе 128 лазерів і формує тривимірну картину навколишнього оточення. Даний лідар володіє наступними характеристиками: горизонтальний кут огляду - 360; кутовий дозвіл - 0.09; вертикальний кут огляду - 26.5; похибка визначення відстані - менше 2 см; діапазон лазерів ІК - 905нм. Дана розробка від компанії Velodyne націлена на використання в автономних транспортних засобах і системах допомоги водієві, здійснюючи розпізнавання різних перешкод на відстані до 300м.

Компанія Aptiv PLC (в минулому Delphi Automotive) займається розробкою систем активної безпеки, включаючи СССВ, побудованих на основі камер, що класифікують об'єкти з високою точністю радарів, стійких до різних погодних умов і лідарів, що забезпечують високу точність вимірювань відстаней до об'єктів. Об'єднання даних з трьох видів датчиків дозволяє отримати всеосяжне уявлення про те, що оточує ТЗ, тим самим підвищуючи рівень надійності і безпеки системи. Одним із прикладів використання такого підходу є платформа Centralized Sensing Localization Planning, початок випуску якої намічено на 2019 г. Вона являє собою інтегроване автоматизоване рішення для керування ТЗ «під ключ». Серед особливостей даної платформи можна виділити:



  • визначення місця розташування автомобіля без використання GPS з точністю до 10 см;

  • можливість роботи платформи під час руху на ділянках з частково або повністю відсутньою дорожньою розміткою;

  • розпізнавання пішоходів при використанні технології кругового огляду;

  • розпізнавання автомобілів при будь-якому куті огляду по загальній формі і руху коліс, припаркований ТЗ або знаходиться в русі, що вкрай важливо в міських умовах.

Однією з запатентованих технологій і пристроїв є інтегрована система радарів і камер, що поєднує в собі обробку даних з датчиків, технології комп'ютерного зору і злиття даних в одному модулі.

Спільне використання таких технологій дозволяє надати автовиробникам комплект з систем активної безпеки, включаючи такі технології як АКК, СПФС, СПСП і автоматичне гальмування перед пішоходами і транспортними засобами.

Патент «Радіолокаційний модуль», опублікований компанією Delphi Automotive, описує спеціалізований модуль RACam, що включає в себе алгоритми злиття даних з метою поєднання вхідних даних з радара і камери для зменшення ймовірності виникнення або пом'якшення наслідків ДТП і призначений для пошуку і розпізнавання об'єктів попереду і навколо автомобіля з метою підвищення безпеки водія. Перевагою пристрою Delphi RACam є можливість одночасного поєднання використання радарів і камер в одному модулі з метою розпізнавання відразу ряду небезпечних дорожніх ситуацій.

Іншою компанією, що спеціалізується на проектуванні систем підвищення безпеки при русі, є DENSO. Ця компанія стала першою, хто розробив міліметровий радарний датчик, що функціонує на основі принципу цифрового формування променя.

Однією з останніх розробок компанії є радарний датчик субміліметрового діапазону з частотою 24 Гц, покликаний удосконалити автомобільні системи безпеки. Цей датчик вже інтегрований в автомобіль Toyota Camry, випущений на ринок в липні 2017 року.

Датчик монтується в задній бампер автомобіля. Він здатний виявляти транспортні засоби, які виявляються в «сліпий» зоні позаду автомобіля, а також по його боках, в тому числі під час руху заднім ходом.

Датчик є частиною системи, що допомагає водієві бачити інші автомобілі і маневрувати в потоці при зміні смуги руху або при русі заднім ходом на парковці. Ця ж система управляє функцією екстреного гальмування для запобігання зіткнень. Для точного виявлення інших транспортних засобів при русі переднім або заднім ходом фазорегулятор перемикає напрямок чутливості і діапазон субміліметрового радарного датчика.

Передача і прийом радіохвиль, а також управління фазорегулятором реалізовані на окремих мікросхемах, завдяки чому датчик став більш компактним.

Щоб підвищити безпеку і екологічність легкових і вантажних транспортних засобів, Renesas Electronics займається розробкою компонентів для електронних систем, одним з яких є спроектований модуль R-Car V2H з програмним забезпеченням, з легкістю інтегрований інженерами виробників автомобілів в технології систем допомоги водієві.

Поточні розробки СССВ систем вже включають технології кругового огляду і розпізнавання пішоходів на дорозі. На стадії розробки СССВ знаходяться технології запобігання зіткнень і систем автопілота для руху по спеціально спроектованим дорожнім ділянкам. Методи обробки зображень є одними з ключових методів при побудові СССВ технологій, і розробник Renesas Electronics не є винятком.

Наприклад, розпізнавання зображень, які отримані з камери спостереження, дозволяє виявити аварійну дорожню ситуацію, визначити дистанцію між транспортними засобами та дорожнім знаком за допомогою вбудованої в автомобіль камери, або запобігти зіткненню пішохода і транспортного засобу. Renesas Electronics опублікував патент «Пристрій прийому зображення, система передачі зображення і метод отримання зображення»), що описує метод поліпшення швидкості розпізнавання зображень, не впливаючи на затримку передачі кодованого зображення.

Сенсор містить блок прийому даних, блок зміни параметру, блок декодування і блок розпізнавання зображення.

Покращення Renesas Electronics полягають в тому, параметр декодування зображення може бути відповідним чином змінений без шкоди для затримки передачі, тим самим підвищивши швидкість розпізнавання зображення і, отже, знизивши витрати на передачу графічної інформації.

Texas Instruments (далі TI) залучена в розробку масштабованих СССВ рішень, що дозволяють клієнтам впроваджувати інновації та бути помітними на ринку систем допомоги водієві. Сімейство чіпів TDAx (TI's Driver Assistance System-on-Chip (SoC) Family) підтримує загальну апаратну і програмну платформи, які використовуються при побудові рішень на основі фронтальних камер, камер заднього виду, колового огляду і нічного бачення, а також систем роботи з потоками даних , що задіюють радари середньої та дальньої дії. Так, наприклад, сімейство чіпів TDA3x SoC є високопродуктивне, що відповідає вимогам провідних систем сприяння водієві при управлінні ТЗ. Процесори TDA3x SoC складають основу СССВ систем за рахунок інтеграції оптимального поєднання продуктивності, низького енергоспоживання, малого форм фактора і обробки графічних даних з відеокамер, що забезпечують частково або повністю автономне і безаварійне водіння ТЗ. Метод побудови горизонтальної площини проекції застосовується при пошуку розташування дорожньої смуги на зображенні.

Ця інформація використовується при розпізнаванні перешкод і ТЗ.

Існують різні підходи до побудови горизонтальної площини проекції, що грунтуються на використанні стерео зображень і гомографіі. Однак, кожен з цих підходів має свої недоліки. Компанія TI запропонувала вдосконалений метод пошуку площини (яка проектується горизонтально), здатний працювати одночасно з двома кадрами з відеоряду і може знайти застосування в роботі технологій СССВ систем. Патент «Визначення горизонтальної площини», опублікований TI, головним чином описує розроблений метод дослідження.

WABCO також йде по шляху постійного поліпшення безпеки транспортних засобів, а також підвищення ефективності роботи водія за кермом ТЗ.

Внесок WABCO в технології СССВ включає адаптивний круїз контроль з активним гальмуванням, систему запобігання зіткнень, автономного екстреного гальмування при загрозі фронтального зіткнення як з рухомими, так і з нерухомими об'єктами аж до повної зупинки і систему попередження про схід зі смуги руху.

Автотранспортні засоби все частіше оснащуються системами, побудованими на основі сенсорів, які можуть використовуватися в роботі систем сприяння водієві і систем забезпечення безпеки. Прикладом широко використовуваною допоміжної функції є адаптивний круїз-контроль. Відомими обмеженнями систем круїз-контролю є ненадійне розпізнавання нерухомих транспортних засобів або, можливо, їх некоректне виявлення, яке може бути викликане багаторазовими відображеннями від дорожніх конструкцій (бар'єрні огорожі, дорожні знаки, мостові споруди). Як результат, WABCO змалювала підхід до запобігання зіткнення транспортних засобів в своєму патенті «Пристрій і спосіб запобігання зіткнення транспортних засобів». Мета цього підходу - запобігти і мінімізувати ризики зіткнення, зокрема, для вантажного та службового автотранспорту.

Одним з популярних розробників технологій для сучасної системи сприяння водієві, орієнтованих на використанні в автомобілях автоматичного управління, зниженню кількості ДТП, смертей і травм і підвищенню ефективності експлуатації транспортних засобів, є компанія Waymo.

В роботі своєї системи Waymo використовують інформацію від сервісу Google Street View, відеокамери колового огляду в 360 градусів при роботі в денний і вечірній час доби, встановленої на даху автомобіля і датчиків LIDAR, розроблених всередині компанії і працюючих в умовах різної освітленості, і радарів в передній і задній частині авто, які здійснюють моніторинг швидкості руху інших транспортних засобів в будь-яких погодних умовах.

Даний набір з різних сенсорів функціонує непомітно для водія і створює 3D сцену навколишнього оточення під час руху, фіксуючи динамічні і статичні об'єкти включаючи пішоходів, велосипедистів, інші транспортні засоби, світлофори та інші дорожні об'єкти.

Також, є додаткові сенсори, що включають датчик розпізнавання звукових сигналів для виявлення автомобілів екстрених служб (поліції, швидкої допомоги, тощо) і датчик супутникової навігації GPS, що показує поточне місце розташування транспортного засобу. Варто відзначити, що автомобілі, обладнані системою допомоги водію Waymo, вже проїхали понад 3,5 млн миль по дорогах загального користування чотирьох штатів і 20 міст США і зібрали велику кількість даних, що дозволяють оцінити працездатність системи в цілому і при необхідності внести в неї зміни для підвищення точності спрацьовування при різних ситуаціях. Однією з ключових функцій роботи системи автоматичного управління є визначення керуючої поведінки водіїв інших транспортних засобів. Дані, зчитувані за допомогою датчиків, які розташовані на борту автомобіля, передаються процесору ТЗ з метою аналізу поточної ситуації шляхом розпізнавання та класифікації дорожніх об'єктів та визначення їх поточного стану (швидкість, прискорення, напрямок руху).

Ще одним представником в автомобільній електроніці є компанія HARMAN, придбана раніше компанією Samsung і спеціалізується на розробці систем безпеки при управлінні ТЗ, які допомагають водіям безперервно стежити за дорожньою ситуацією навколо автомобіля протягом всієї поїздки. HARMAN інформує водія про навколишнє оточення за допомогою камер заднього виду і ширококутних камер.

Для створення колового огляду транспортного засобу з метою підвищення безпеки водіння і допомоги при парковці, віртуальна модель навколишнього оточення будується на основі об'єднання зображень з відеокамер.

Системи попередження про схід зі смуги руху, наявності мертвих зон і зіткненні транспортних засобів доповнюють ці візуальні інструменти, оповіщаючи водія про наближення небезпеки або їх настанні.

Виходячи з того, що у водіїв різні інтереси і потреби, HARMAN розробила ситуаційний людино-машинний інтерфейс. Він гарантує, що всі дані і інформаційні сервіси представлені найбільш інтуїтивно зрозумілим чином, виходячи з поточних потреб водія. В якості інтелектуальної власності, що належить до СССВ підходам, у Harman можна виділити один з опублікованих патентів «Система слідкування за поглядом».

Система стеження за поглядом водія включає в себе контролер, який з'єднує призначений для користувача інтерфейс і камеру. З огляду на напрямок руху очей водія з плином часу, контролер здатний визначати ступінь його залучення в інформацію, що відображається в інтерфейсі.

Визначення напрямку погляду допомагає визначити ступінь сонливості водія всередині кабіни ТЗ. Різні зовнішні чинники часто сприяють невірному сприйняттю водієм маршруту руху. Так, маршрут руху, який базується на обчисленні дистанції (наприклад, через 500 метрів поворот направо), іноді може бути не вірно сприйнятий на увазі того, що водії зазвичай не знають точну відстань, яку може подолати їх транспортний засіб за певний проміжок часу. Щоб уможливити ідентифікацію конкретних об'єктів, на яких концентрується водій і генерацію контекстно-орієнтованих інструкцій по відношенню до цих об'єктів, HARMAN опублікувала патент «Навігаційна система на основі напрямку погляду водія», що описує напрям погляду водія.

Розроблена система складається з чотирьох компонентів, якими є датчики напрямку погляду, що визначають точку фокусування, що описує конкретну глибину, на яку водій може дивитися у напрямку фокусування; зовнішні камери, які записують потоки відеоданих; аудіо динаміки, які здійснюють відтворення водієві контекстно-орієнтованих інструкцій для ведення по маршруту; і обчислювальний пристрій, що генерує водієві інструкції ведення по маршруту і в подальшому синтезує звуковий сигнал, який представляє цю інформацію. HARMAN співпрацює з багатьма автовиробниками, серед яких Alfa Romeo, BMW, Audi, Bentley, Mercedes-Benz, Chrysler, Ferrari, Fiat, Jaguar, Jeep, Land Rover і інші.

Magna Electronics спільно з Mobileye (партнер по обробці зображень з 2005 р) розробила асистента допомоги водієві, що працює на основі єдиної камери, спрямованої на область спереду автомобіля і забезпечує безпеку і зручність руху за допомогою таких технологій, як попередження про загрозу фронтального зіткнення і сходу зі смуги руху.

Першим представленим продуктом була система попередження про схід зі смуги руху, побудована за допомогою процесора Mobileye першого покоління (EyeQ1), запущена також спільно з General Motors на моделях автомобілів Cadillac STS і DTS і Buick Lucerne.

Спільна розробка процесора Mobileye другого покоління (EyeQ2) разом з General Motors демонструє триваючий розвиток і збільшення можливостей технологій як для Magna, так і для Mobileye. У патенті «Система виявлення і стеження за об'єктом» компанія Magna опублікувала опис системи розпізнавання об'єктів, побудованої на основі двох модулів, відеокамери для спостереження за навколишнім оточенням і сенсора LIDAR, призначеного для використання в транспортному засобі.

Камера відеоспостереження повинна мати підтримку відео з частотою близько 30 кадрів в сек. Алгоритм обробляє графічну інформацію і розпізнає об'єкти, що представляють інтерес в полі зору системи формування зображень або камери.

Дані, що містять координати об'єктів X і Y в поле зору камери, передаються в блок управління лазерного пристрою LIDAR. Щоб блок управління міг виміряти відстань (координата Z) до першого об'єкту на сцені, лазерний пристрій фіксується таким чином, щоб направити світло на даний об'єкт, виходячи з його координат місця розташування; далі, блок управління може бути направлений на другий об'єкт або об'єкти і визначити їх віддаленість і так до тих пір, поки не будуть обчислені відстані до всіх об'єктів.

Використовуючи обчислені швидкісні характеристики для знайдених об'єктів і швидкість ТЗ поточного водія, при необхідності система вимірює час до настання можливої дорожньої пригоди. Перераховані дії можуть повторюватися в процесі роботи даної системи.

Hyundai Motor Company входить в число компаній, що розробляють електронні системи активної безпеки для водіїв та пасажирів, включаючи такі як СПСП, СПФС, СПСЗ, система допомоги при підйомі і інші, доступні на сьогоднішній день у багатьох моделях автомобілів компанії Hyundai. Патент «Пристрій і спосіб моніторингу транспортних засобів в периферійних зонах», опублікований Hyundai, описує метод, що полягає у відстеженні розташування транспортних засобів ззаду за допомогою однієї або декількох камер, встановлених в автомобілі за допомогою пристрою, що складається з процесора, пам'яті і контролера захоплення зображень. Данный метод позволяет идентифицировать и осуществляет мониторинг транспортных средств, которые находятся рядом и в особенности в мертвой зоне с автомобилем водителя. Другой патент Hyundai Motor Company «Устройство и метод слежения за управлением транспортным средством на основе степени усталости водителя» предлагает метод отслеживания усталости водителя и помогает водителю предотвратить соответствующую аварийную ситуацию. Даний метод враховує біологічну інформацію (рівень глюкози в крові, артеріальний тиск) про водія, стан навколишнього середовища (погодні умови, стан дорожнього полотна) та відомості про маршрут (бажаний маршрут з початкової точки в кінцевий пункт). Описуваний в патенті метод включає в себе наступну послідовність дій: поділ маршруту, по якому пройшов автомобіль, на безліч ділянок і обчислення ступеня втоми водія на основі його біологічної інформації на кожній дільниці руху; коригування ступеня втоми на основі інформації про дорожні умови; розрахунок ступеню втоми при побудові бажаного маршруту з використанням скоригованого індексу втоми і компенсаційного коефіцієнта на основі передбачуваного індексу втоми; розрахунок підсумкового значення функції завдання з використанням компенсаційного коефіцієнта. У патенті «Використання пристрою переносної електроніки для системи повідомлень забезпечення безпеки водіння» Hyundai Motor Company описує систему оповіщення для забезпечення безпеки водіння автомобіля. Дана система включає портативний модуль, що складається з датчика і центрального блоку, призначених для розпізнавання напрямку погляду водія в кабіні ТЗ і напрямки руху ТЗ.

Дана система налаштована таким чином, щоб виявляти ситуації, при яких напрямок погляду водія не дивиться у напрямку руху транспортного засобу, отриманого за допомогою портативного пристрою і інформувати водія про настання небезпечних ситуацій за допомогою попереджувальних сигналів.

Ford Motor Company є не тільки відомим автовиробником, але і постачальником технологій підвищення безпеки для водіїв шляхом допомоги при управлінні транспортним засобом та оповіщення про потенційних ДТП. Компанія SAIPS, придбана Ford Motor Company в 2016 р, зосереджена на вирішенні завдань в області комп'ютерного зору і машинного навчання з метою розвитку технологій штучного інтелекту. Дана компанія створює алгоритми по обробці зображень і відео потоку, що включають в себе розпізнавання, класифікацію і безперервний трекінг об'єктів, виявлених на основі даних з різних датчиків, в статичному і динамічному оточенні.

Однією з розроблених систем компанії Ford є система розпізнавання сонливості водія транспортного засобу, представлена в патенті «Система моніторингу та попередження про настання стану сонливості водія» і призначена для використання в легкових автомобілях, позашляховиках, мікроавтобусах і вантажних автомобілях.

Система поєднує оператора диспетчерського центру підтримки і транспортний засіб, тим самим передаючи водієві різну інформацію. Дана система розпізнавання сонливості водія, встановлена всередині ТЗ, складається з наступних компонентів:


  • датчик визначення сонливості, що включає в себе камеру, спрямовану на водія в кабіні ТЗ і дорожню обстановку і детектор дихання, реєструючий сигнали дихання водія;

  • система передачі інформації, що використовується для обміну повідомленнями між водієм і віддаленим центром за допомогою мікрофона і динаміка;

  • блок управління, з'єднаний з датчиком рівня сонливості водія, системою передачі інформації, навігаційною системою автомобіля з підключеним датчиком переміщення.

Камера здійснює моніторинг фізіологічного стану водія (наприклад, частота моргання повік, рухи головою), і в той же час дорожньої обстановки (наприклад, контроль рядності руху) на основі отриманого зображення. Система розпізнавання сонливості водія може включати в себе різні типи сенсорів або їх комбінації, які використовуються для визначення настання стану сонливості водія і генерування відповідного сигналу. При виявленні блоком управління ознак сонливості у водія пристроєм передачі інформації сигнал відсилається службовому центру зв'язку, який в свою чергу генерує і передає повідомлення водієві. Даний сигнал автоматично відтворюється водієві через динаміки зв'язку ТЗ з метою попередити його про небезпеку і направити на виїзд з автомагістралі, в найближче кафе або ресторан, або в інше місце відпочинку.

Panasonic Corporation також бере участь в розробці автомобільних систем забезпечення безпеки водія. Технології підвищення безпеки на дорозі від компанії Panasonic задіюють у своїй роботі різні пристрої, що включають камери (монокамерні, багатокамерні, кругового огляду) датчиків (датчики руху, кута повороту, прискорення, тиску, температури) і дзеркал заднього виду. Одну з таких технологій Panasonic презентувала в своєму патенті «Система раннього попередження на основі лазера середнього інфрачервоного діапазону в кабіні транспортного засобу». У своєму патенті Panasonic описує підхід для завчасного попередження водія про зіткнення транспортного засобу з перешкодою, який включає такі три компоненти: перш за все, даний підхід залучає лазер середнього інфрачервоного діапазону, що випромінює хвилі довжиною 3-5 мкм і дозволяє відстежувати перешкоди на відстані до двох кілометрів попереду транспортного засобу; по-друге, фазовий спряжений об'єктив використовується для ортогонального спрямування частини енергії лазера, що позначається перешкодою на пристрої або сенсорі захоплення зображення всередині транспортного засобу; третім пристроєм є графічний дисплей, який відповідає за виведення інформації водієві про виявлені перешкоди попереду транспортного засобу. Іншим винаходом, що має відношення до систем забезпечення безпеки експлуатації транспортних засобів, є «Метод визначення сонливості водія транспортного засобу».

Він описує метод виявлення низького рівня концентрації уваги або ознак засинання, що враховує стан водія за допомогою послідовності зображень водія на основі такої характеристики, як відхилення голови від вертикального положення до горизонтальної площини плеча водія. При виявленні настання небезпечної ситуації водій буде сповіщений за допомогою звукового сигналу. Алгоритм виділення кордонів на зображенні використовується для пошуку і визначення хоча б однієї з ознак сонливості, таких як кут відхилення голови водія від вертикального положення або частота або тривалість закриття повік водія.
1.3.2 Мобільні системи розпізнавання небезпечних станів і генерації рекомендацій водієві
Іншою категорією систем моніторингу за поведінкою водія і дорожньою обстановкою є МСГР, які представлені в основному на мобільних платформах iOS і Android. На основі сигналів, що надходять від набору вбудованих в смартфон датчиків, дані мобільні системи допомоги водієві здійснюють безперервне спостереження як за поведінкою водія в кабіні автомобіля, так і за ситуацією навколо транспортного засобу, відтворюючи повну і точну картину умов в конкретний момент часу, з метою зниження ймовірності настання ДТП.

Мобільний додаток використовує вбудовані в смартфон сенсори, датчики, фронтальну або тилову камеру для розпізнавання ослабленої уваги водія або втоми або виявлення попереду автомобілів і попередження водія у разі небезпеки. Застосовуючи в своїй роботі тилову камеру смартфона такий додаток розпізнає об'єкти перед водієм в реальному часі, обчислює поточну швидкість автомобіля і при небезпеці, що насувається, відтворює звукове та візуальне попередження, повідомляючи водія про необхідність своєчасної реакції для запобігання дорожньо-транспортної пригоди. Фронтальна камера смартфону, яка спрямована на водія в кабіні автомобіля, використовується мобільним додатком з метою виявлення ознак втоми і ослабленої уваги на основі таких параметрів, як закритість очей, швидкість моргання повік, кут нахилу або повороту голови водія. Існуючі мобільні додатки сфокусовані на обробці зображень, одержуваних з відеоряду камери смартфону, спрямованої на стеження або за дорожньою обстановкою попереду автомобіля або за поведінкою водія всередині ТЗ. Варто відзначити, що в поточних реалізаціях МСГР відсутня можливість адаптації і персоналізації системи для конкретного водія, що в свою чергу може погіршити характеристики додатку по точності і повноти виявлення небезпечних ситуацій при управлінні ТЗ. Проте, обробляючи і аналізуючи зображення з камери, мобільні додатки здатні розпізнавати небезпечну дистанцію до транспортних засобів, що йдуть попереду, з'їзд з обраної смуги руху, дорожні знаки тощо.


1.3.3 Відеокамери, що встановлюються усередині кабіни транспортного

засобу
Камери відеоспостереження, які купуються і встановлюються водієм самостійно в кабіні автомобіля, можна умовно розділити на автомобільні відеореєстратори, спрямовані на стеження за дорожньою ситуацією попереду ТЗ і камери відеоспостереження, які здійснюють контроль як за поведінкою водія за кермом, так і дороги.

Автомобільні відеореєстратори, від початку призначені для запису, зберігання та відтворення відеоінформації, включають велику кількість додаткових функціональних можливостей, однією з яких є система допомоги водієві в процесі руху. За аналогією з розглянутими мобільними додатками, вбудовані в відеореєстратор функції підвищення безпеки при водінні забезпечують оповіщення водія про небезпечну ситуацію на дорозі, при цьому керування транспортним засобом залишається повністю на водієві.

Завдяки широкому куту огляду об'єктива, відеореєстратор вловлює в своєму полі зору об'єкт, що наближається, і видає сигнал водієві за кілька секунд до можливої аварії, завдяки чому з'являється шанс уникнути ДТП. Прикладами деяких технологій, представлених в автомобільних відеореєстраторах, є система контролю смуги руху і система запобігання зіткнення з автомобілем, що йде попереду.

Функції систем безпеки при водінні, вбудовані в відеореєстратори, коштують набагато дешевше, ніж спеціалізоване вбудовуване обладнання в транспортний засіб. У порівнянні з відеореєстраторами використання МСГР, встановлених на одному і тому ж смартфоні середньо-цінової категорії, може істотно розширити можливості систем допомоги водієві при використанні різних мобільних систем безпеки і тим самим знизити вартість подібних рішень.

2 АНАЛІЗ МОДЕЛЕЙ СИСТЕМИ ПОПЕРЕДЖЕННЯ АВАРІЙНИХ

СИТУАЦІЙ НА ОСНОВІ МОНІТОРИНГУ ПОВЕДІНКИ ВОДІЯ

У таблиці 2.1 представлені принципи, які характеризують правила побудови програмного комплексу попередження водія про аварійні ситуації, що припускає спостереження за поведінкою водія транспортного засобу з використанням онтології і фронтальної камери смартфона.

Це програмне забезпечення націлене на визначення стану втоми і ослабленого уваги водія ТЗ.

Здійснюючи безперервне спостереження за фізичним станом водія за допомогою фронтальної камери смартфона і сенсорів смартфона, система РСПАС, що розробляється, фіксує характеристики положення голови і обличчя людини і їх відхилення від норми.

На основі аналізу цих характеристик система виявляє ймовірність настання аварійних ситуацій і генерує рекомендації щодо запобігання дорожньо-транспортних пригод.
Таблиця 2.1 – Відповідність принципів вимогам побудови РСПАС



Вимоги

Принцип

1

Підтримка розпізнавання

ослабленої уваги і

втоми водія ТЗ


Використання онтологій.

Використання алгоритмів визначення стану ослабленої уваги і втоми в поведінці водія на основі зображень з фронтальної камери і даних сенсорів смартфону.



2

Функціонування РСПАС за відсутності підключення до мережі Інтернет

Робота в режимі реального часу; використання постійної пам'яті смартфону для зберігання допоміжних файлів.

Продовження таблиці 2.1



Вимоги

Принцип

3

Своєчасне попередження

водія про небезпечну ситуацію



Безперервний активний моніторинг ознак небезпечних станів

водія з використанням фронтальної камери і сенсорів смартфону.

Робота в режимі реального часу; використання контекстної інформації.


4

Генерація рекомендацій водієві

Використання контекстної інформації.

Використання алгоритмів розробки персоналізованих рекомендацій; відкритість джерел інформації.


2.1 Підхід до створення розподіленої системи попередження аварійних ситуацій


Створення системи попередження аварійних ситуацій, що враховує поведінку водія, характеристику руху ТЗ і поточні умови оточення, вимагає аналізу різного роду інформації, контексту, що характеризує ситуацію, в якій знаходиться водій транспортного засобу.

Таким чином, запропонований контекстнооріентірованний підхід (рис.2.1) до створення розподіленої системи попередження аварійних ситуацій.



Контекстно-орієнтований підхід полягає в розподіленому накопиченні, аналізі загальної інформації про водія, контексту, його компетенцій і історії взаємодії з РСПАС і класифікації водіїв системи. Даний підхід включає чотири основні компоненти:

  • водій;

  • смартфон;

  • хмарний сервіс;

користувачі.

Рисунок 2.1 – Модель системи РСПАС


Каталог: bitstream -> document
document -> Пояснювальна записка рівень вищої освіти другий
document -> Атестаційна робота пояснювальна записка
document -> Пояснювальна записка рівень вищої освіти другий
document -> В. Н. Бурцев, Ю. В. Гнусов, А. Л. Ерохин
document -> Пояснювальна записка рівень вищої освіти другий
document -> О построении фрагмента концептуальной классификационной модели проблемной области чрезвычайных ситуаций
document -> Н. О. Шушляпина, М. М ященко, О. Г. Авру нин е. В. Демина, Н. А юревич (харьков, украина) совершенствование обучающих технологий в медицине
document -> Моделирование кинетических процессов


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет