СПОСОБ КОМПЛЕКСИРОВАННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1999 года по МПК B60K35/00 G06T15/00 

Изобретение относится к области информационного обеспечения водителей транспортных средств (ТС), преимущественно автомобилей, о режимных параметрах как отдельных агрегатов и систем, так и управляемых подвижных единиц в целом.

В последнее время при усилившихся экономических и экологических проблемах вопросам оптимизации управления автомобилями уделяется большое внимание. При этом с учетом значительного усложнения технического оснащения автомобилей особое значение приобретает задача эргономического представления информации водителям, т.е. представления, характеризующегося наглядностью и удобством восприятия данных и позволяющего в конечном счете оперативно и эффективно регулировать режимные параметры автомобиля.

С целью повышения точности представления информации и ее объективности объединяют в единую комплексную систему измерители, работающие на разных физических принципах. При этом информационную систему называют комплексированной, если в процессе определения одной и той же физической величины используются сигналы не менее, чем от двух датчиков параметров.

Известен способ представления информации в автомобиле, основанный на учете эргономических требований и предусматривающий, в частности, микропроцессорную обработку информации от датчиков режимных параметров, задание функции избирательного отображения обработанной информации и индикацию на дисплее информационных данных для управления ТС /см. заявку FR N 2618736, B 60 K 35/00, 03.02.89/.

Однако в известном способе не обеспечивается представление информационных данных одновременно от нескольких датчиков, так что в поле зрения водителя ТС не попадает вся необходимая для оптимального управления информация. Эргономический же подход к представлению информации касается лишь операции задания функции избирательного отображения обработанной информации и связан, главным образом, с интегрированием в панель управления соответствующих органов задания.

Наиболее близким к предложенному является способ комплексированного представления визуальной информации для водителя ТС, заключающийся в обработке информации от датчиков режимных параметров, задании функции избирательного отображения обработанной информации и индикации на установленном в кабине графическом дисплее одновременно нескольких информационных данных, используемых при управлении ТС /см. заявку DE N 4433953, B 60 K 35/00, 28.03.96/
В известном техническом решении подлежащую отображению информацию выбирают клавиатурой, первичную информацию от датчиков режимных параметров обрабатывают лишь с учетом возможности ее вывода на дисплей, т.е. в большинстве случаев до разного рода промежуточных величин, не характеризующихся завершенностью, а информационные данные индицируют на плоскости дисплея в двухмерной системе координат. Подобное исполнение составных операций не акцентировано на всестороннее решение эргономических вопросов при представлении информации,
Задача изобретения заключается в реализации представления информации водителю, с максимально доступной полнотой учитывающего его возможности и особенности. Технический результат выражается в обеспечении максимальной безопасности управления транспортным средством и полного осознанного представления о его техническом состоянии при минимальной информационной нагрузке на водителя.

Для решения поставленной задачи в способе комплексированного представления визуальной информации для водителя ТС, согласно которому обрабатывают информацию от датчиков режимных параметров, задают функции избирательного отображения обработанной информации и индицируют на установленном в кабине графическом дисплее индивидуально или погруппно информационные данные, используемые для контроля при управлении движением ТС и на остановках, - первичную информацию от датчиков режимных параметров обрабатывают до получения конечных, образующих эргономические формы представления информации, физических величин, в том числе интегральных характеристик, выраженных в баллах, в качестве функций избирательного отображения формируют легко узнаваемые при беглом взгляде на дисплей инженерные или эстетические уровни графических образов, характеризующие исправное в оптимальном режиме, исправное в неоптимальном режиме, неисправное предаварийное и неисправное аварийное типы технического состояния ТС, индицируют сформированные графические образы на экране дисплея в трехмерной системе координат, а переход с одного уровня отображения на другой производят автоматически при изменении типа технического состояния ТС.

Решению поставленной задачи и достижению технического результата способствуют также частные существенные признаки предложения.

Техническое состояние ТС оценивают по текущим значениям принимаемых от датчиков параметров и баллам выявленных интегральных характеристик систем и агрегатов и индицируют комплекс параметров для инженерного уровня графических образов в виде вписанного в круг многоугольника со сторонами, отнесенными к соответствующим параметрам, или в виде совокупности затемненных полос, отнесенных к интегральным характеристикам соответствующих систем и агрегатов, а для эстетического уровня графических образов - в виде цветка.

Техническое состояние ТС признают исправным в оптимальном режиме при номинальных значениях параметров и заданных баллах интегральных характеристик систем и агрегатов, а правильную форму многоугольника, распускание всех лепестков цветка и максимальную протяженность полос отождествляют с соответствием всех параметров номинальным значениям, а интегральных характеристик - заданным баллам.

Техническое состояние ТС признают исправным в неоптимальном режиме при значениях параметров и баллах, интегральных характеристик, находящихся в окрестностях номинальных и заданных, а размытие сторон многоугольника, увядание лепестков цветка и уменьшение протяженности полос отождествляют с начинающимся отклонением соответствующих параметров от номинальных значений и интегральных характеристик от заданных баллов.

При оптимизации режима управления движением по путевому расходу топлива обрабатывают параметры от датчиков числа оборотов коленчатого вала двигателя, скорости движения ТС и расхода топлива на 100 км пути, индицируют с возможностью сопоставимого считывания с указанными параметрами единую статистическую, автоматически снятую для данного типа автомобиля, кривую расхода топлива на 100 км в зависимости от скорости движения и кривые расхода топлива на 100 км для разных передач, при этом текущий и ожидаемые для иных передач расходы топлива определяют по указанным кривым путем проецирования на них мгновенных значений расхода топлива, числа оборотов коленчатого вала двигателя и скорости движения ТС.

Техническое состояние ТС признают неисправным предаварийным при приближении по крайней мере одного из параметров или по крайней мере одной из интегральных характеристик соответственно к пороговому значению и нулевому баллу, а искажение по крайней мере одной из сторон многоугольника, опадание по крайней мере одного из лепестков цветка и уменьшение протяженности по крайней мере одной из полос до окрестности нулевого бала отождествляют с приближением технического состояния ТС к аварийному, при этом степень отклонения каждой стороны многоугольника от прямой линии к центру и периферии круга расценивают как отклонение параметра от нормы соответственно к меньшим и большим значениям, рассчитывают время и путь, оставшиеся при движении ТС до достижения параметром порогового значения и индицируют их вместо интегральных характеристик пропорциональным закрашиванием отведенного участка экрана дисплея с рекомендациями по воздействию на исполнительные механизмы для предотвращения аварии.

Техническое состояние ТС признают неисправным аварийным при достижении по крайней мере одним из параметров или по крайней мере одной из интегральных характеристик соответственно порогового значения и нулевого балла, а выход по крайней мере одной из сторон многоугольника за пределы круга, опадание всех лепестков цветка и исчезновение по крайней мере одной из полос отождествляют с наступлением аварии, которое индицируют соответствующей записью и полным закрашиванием отведенного участка экрана дисплея.

На фиг. 1 приведена общая структура аппаратного комплекса для осуществления предложенного способа, на фиг.2-5 показаны для разных режимов ТС примеры комплексированного представления визуальной информации на дисплее с базовым параметром - скоростью движения. При этом фиг.2,а-в, 3,а-г, 4,а-в и 5, а-в представляют соответственно исправное в оптимальном режиме, исправное в неоптимальном режиме, неисправное предаварийное и неисправное аварийное типы технического состояния ТС.

В состав аппаратного комплекса входят имеющиеся на ТС штатные датчики режимных параметров 1.1-1.n, подключенные через блок кодирования сигналов 2 к локальной сети данных 3, и связанная с этой же сетью через интерфейс 4 микроЭВМ 5. Последняя содержит узел ввода команд /соответствующую часть клавиатуры/ 6, блок задания режима представления информации 7, блок анализа и обработки информации 8 и графический дисплей 9, выполненный на жидких кристаллах.

Датчики режимных параметров 1.1-1.n выдают текущую информацию о параметрах работы ТС, в частности о скорости движения, числах оборотов /частотах вращения/ коленчатого вала двигателя и выходного вала трансмиссии, температурах охлаждающей жидкости (ОЖ), масла двигателя и трансмиссии, окружающей среды, выхлопных газов и ОЖ на выходе предпускового подогревателя двигателя, давлениях смазки на входе и выходе двигателя, смазки трансмиссии, воздуха в пневмосистеме и в системе воздухоочистки на входе в двигатель, уровнях топлива, ОЖ, смазки двигателя и трансмиссии, электрического напряжения на концевых выключателях положения тормозов, жалюзи над радиаторами систем охлаждения, передач трансмиссии и напряжения в контрольных точках электроцепей ТС.

Узел ввода команд 6, осуществляющий выбор функции отображения, представляет собой многопозиционный переключатель, преимущественно сенсорного действия. Принципиально он может быть выполнен и в виде курсорных кнопок или джойстика. Однако при его конструировании должно быть учтено, что переключение функций отображения во время движения производится водителем, как правило, без отвлечения внимания от дорожной обстановки и органов управления ТС, т. е. практически "вслепую". В связи с этим число позиций, переключаемых во время движения, не должно превышать пяти /верхнее, нижнее, правое, левое положения и ввод/.

Блок задания режима представления информации 7 является двухпозиционным переключателем, задающим автоматический или ручной вывод информации на дисплей 9.

В основу предложенного способа положено максимальное использование возможностей бортового компьютера с комплексирова- нием информации, т.е. получением водителем ТС не промежуточных, а конечных информационных данных, в том числе и интегральных характеристик. Кроме того, в данном случае акцент сделан на эргономическое представление информации с помощью графического дисплея, обеспечивающего псевдообъемное /трехмерное/ изображение с легким и непринужденным считыванием без снижения безопасности движения. Требование удобства считывания в данном случае относится не к параметрам, а к форме их представления. Важным в предложенном способе является получение сведений не о величине того или иного параметра, а о нахождении его в допустимых пределах либо выходе за эти пределы.

Таким образом, наглядная информация, свидетельствующая о нормальном состоянии ТС, должна создавать водителю оптимистический тонус, но не отвлекать его от управления машиной.

Важно подчеркнуть, что во всех возможных режимах информация выдается одними и теми же датчиками режимных параметров, а их избирательная группировка осуществляется применением разных программ для бортового компьютера. Различная обработка информации в отдельных режимах позволяет определять и различные "нормы" параметров.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

При включении бортсети блок анализа и обработки информации 8 микроЭВМ 5 путем периодических опросов датчиков режимных параметров 1.1-1.n, запоминает полученную информацию в своем оперативном запоминающем органе, а часть информации, предназначенную для долговременного использования, записывает в дискретной форме в постоянном запоминающем органе /на фиг.1 не показаны/.

Вывод информации на дисплей 9 производится как автоматически, так и вручную при помощи курсорных кнопок или джойстика в блоке задания режима представления информации 7.

При автоматическом выводе блок анализа и обработки информации 8 периодически отрабатывает одну или несколько заданных запрограммированных функций с представлением водителю запросов, предупреждений или команд.

При ручном выводе первоначальный вызов и последующая смена на экране дисплея 9 текущей информации о техническом состоянии ТС, сгруппированной по кадрам, осуществляются переводом в противоположное положение курсорных кнопок или джойстика в блоке задания режима представления информации 7 и манипуляциями с информационным переключателем узла ввода команд 6.

При этом осуществляется листинг состояния узлов ТС. Такой опрос информации имеет для водителя чисто справочное назначение и может производиться как на этапе предварительной оценки технического состояния ТС, т.е. в момент ожидания команд водителя на запуск одного из запрограммированных автоматических режимов, так и в рабочем режиме, при котором различные системы и агрегаты ТС работают либо автономно под контролем управляющего устройства, либо под его автоматическим управлением /каждый в своем режиме/ и испытывают различные нагрузки и напряжения.

Техническое состояние ТС оценивают, как уже указывалось, по текущим значениям принимаемых от датчиков параметров и баллам выявленных интегральных характеристик систем и агрегатов. При этом или индицируют комплекс параметров для инженерного уровня графических образов в виде вписанного в круг многоугольника со сторонами, отнесенными к соответствующим параметрам, или в виде совокупности затемненных полос, отнесенных к интегральным характеристикам соответствующих систем и агрегатов, а для эстетического уровня графических образов - в виде цветка /фиг.2-5/. Отметим, что инженерные уровни графических образов предназначены для технически грамотных водителей, а эстетические уровни - для водителей, не имеющих технического образования.

Комплексированное представление информации по фиг.2, а-в соответствует, как уже отмечалось, исправному техническому состоянию ТС в оптимальном режиме.

Здесь режимные параметры принимают, например, от датчиков температуры ОЖ (Т_ож), давления смазки (P_см) и напряжения бортовой сети (U_пит). Каждый параметр отображают соответствующей стороной треугольника, стрелками указаны направления изменения параметров /фиг.2, а/.

Все три контролируемых параметра находятся в норме, а интегральные характеристики соответствуют заданным баллам /3-му баллу/.

Водитель наблюдает на экране правильный треугольник /фиг.2, а/ или цветок со всеми распустившимися лепестками /фиг.2, б/. Затемненные полосы имеют максимальную протяженность /фиг.2, в/.

Все это свидетельствует об отличном состоянии транспортного средства и повышает общий тонус водителя.

Комплексированное представление информации по фиг.3, а-г соответствует исправному техническому состоянию ТС в неоптимальном режиме.

Значения всех или отдельных выбранных ранее в качестве примера режимных параметров Т_ож > P_см и U_пит являются неноминальными, а все или отдельные интегральные характеристики - незаданными, но находятся в окрестностях номинальных и заданных.

Индицируемый на экране дисплея 9 вписанный в круг треугольник имеет размытые стороны /фиг.3, а, пунктир для Т_ож/. Что же касается цветка, то в нем наблюдается увядание лепестков /фиг.3, б/. Для интегральных характеристик имеет место уменьшение протяженности по отношению к заданным /фиг.3, в/, хотя опять же в окрестностях заданных /до 2-го балла/.

Это свидетельствует о начинающемся отклонении соответствующих параметров от номинальных значений, а интегральных характеристик - от заданных баллов.

При желании водитель может произвести мероприятия по оптимизации режима. Ниже приведен один из возможных примеров такой оптимизации.

В качестве датчиков режимных параметров ТС использованы датчики скорости движения, числа оборотов коленчатого вала двигателя и расхода топлива на 100 км. На экране дисплея 9 представлены изображения /фиг. 3, г/ единой статистической /проинтегрированной/ для данного типа автомобиля кривой расхода топлива на 100 км в зависимости от скорости движения и кривых расхода топлива на 100 км для разных передач /показана только одна такая кривая/.

Текущий и ожидаемые для иных передач расходы топлива могут быть определены по указанным кривым путем проецирования на них мгновенных значений расхода топлива, числа оборотов коленчатого вала двигателя и скорости движения ТС.

Комплексированное представление информации по фиг. 4, а-в соответствует неисправному предаварийному техническому состоянию ТС.

Значения по крайней мере одного из выбранных ранее в качестве примера режимных параметров Т_ож, P_см и U_пит и по крайней мере одна из интегральных характеристик приближаются соответственно к пороговому значению и нулевому баллу.

В этом случае на экране дисплея 9 отчетливо просматривается искажение /выпуклость или вогнутость/ по крайней мере одной из сторон треугольника, в частности, для Т_ож /фиг.4, а/, опадание по крайней мере одного из лепестков цветка /фиг.4, б/ и уменьшение протяженности по крайней мере одной из полос до окрестности нулевого балла.

Подобное представление отождествляют с приближением технического состояния ТС к аварийному. При этом степень отклонения каждой стороны многоугольника от прямой линии к центру и периферии круга расценивают как отклонение параметра от нормы соответственно к меньшим и большим значениям.

В данном режиме интегральные характеристики не отображают. В верхней части экрана дисплея слева и справа высвечиваются цифровые значения пути /расстояния/ и времени, оставшихся при движении транспортного средства до достижении параметром порогового значения, т.е. до начала аварии /фиг. 4, в/. Затемненный световой указатель, перемещаясь вверх, последовательно выдает водителю рекомендации по воздействию на исполнительные механизмы для предотвращения аварии.

В частности, для температуры ОЖ Т_ож на основе статистических данных при натурных испытаниях и/или путем моделирования критических ситуаций определяют минимально допустимое время t_{ож.мин.доп.} достижения температурой порогового значения Т_ож(п), достаточное для адекватной реакции и воздействий водителя по предотвращению указанного достижения и/или осуществления соответствующей автоматической процедуры защиты агрегата. В процессе эксплуатации ТС периодически через временные интервалы Dt измеряют Т_ож, и сравнивают ее текущее значение Т_ож(0) с предшествующим значением Т_ож(-1). В результате сравнения выявляют направление изменения Т_ож. При приближении ее к Т_ож(п)) определяют, например, расчетное время достижения Т_ож(п) по выражению

сравнивают и в случае индицируют расчетные значения вместе с рекомендациями по воздействию на исполнительные механизмы для предотвращения достижения Тож порогового значения Тож(п) и/или реализации соответствующей автоматической процедуры защиты /см. патент RU N 063887, B 60 K 41/28, 1995/.

Комплексированное представление информации по фиг. 5, а-в соответствует неисправному аварийному техническому состоянию ТС.

Значения по крайней мере одного из выбранных ранее в качестве примера режимных параметров Т_ож, P_см и U_пит и, по крайней мере, одна из интегральных характеристик достигают соответственно порогового значения и нулевого балла.

На экране дисплея 9 наблюдается достижение по крайней мере одной из сторон треугольника, относящейся в частности к Т_ож, пределов круга /фиг. 5, а/, опадание всех без исключения лепестков цветка /фиг.5, б/ и достижение по крайней мере одной интегральной характеристикой нулевого балла.

Данное представление свидетельствует о наступлении аварии на ТС. Здесь также интегральные характеристики не отображают. Вместо них производят полное закрашивание отведенного участка экрана дисплея 9 и индицируют запись "АВАРИЯ" /фиг.5, в/.

Следует подчеркнуть, что выбор варианта /настройка/ комплексированного представления информации производится водителем на остановках. Водитель самостоятельно решает, какие уровни графических образов ему удобны - инженерные или эстетические, нужно ли ему осуществлять оптимизацию режима. Важно помнить, что подобная оптимизация допустима только во время остановок ТС, т.к. может информационно перегрузить водителя в ущерб безопасности движения.

Изобретение относится к области информационного обеспечения водителей транспортных средств. Первичную информацию от датчиков режимных параметров обрабатывают до получения конечных, образующих эргономические формы представления информации, физических величин, в том числе интегральных характеристик. В качестве функций избирательные отображения формируют легко узнаваемые при беглом взгляде на дисплей инженерные или эстетические уровни графических образов, характеризующие исправное в оптимальном режиме, исправное в неоптимальном режиме, неисправное предаварийное и неисправное аварийное типы технического состояния транспортного средства. Сформированные графические образы индицируют на экране дисплея в трехмерной системе координат, например в виде вписанного в круг многоугольника или цветка. Переход с одного уровня отображения на другой производят автоматически при изменении типа технического состояния транспортного средства. Способ обеспечивает максимальную безопасность управления транспортным средством и полное осознанное представление о его техническом состоянии при минимальной информационной нагрузке водителя. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ комплексированного представления визуальной информации для водителя транспортного средства, согласно которому обрабатывают информацию от датчиков режимных параметров, задают функции избирательного отображения обработанной информации и индицируют на установленном в кабине графическом дисплее индивидуально или погруппно информационные данные, используемые для контроля при управлении движением транспортного средства и на остановках, отличающийся тем, что первичную информацию от датчиков режимных параметров обрабатывают до получения конечных, образующих эргономические формы представления информации, физических величин, в том числе интегральных характеристик, выраженных в баллах, в качестве функций избирательного отображения формируют легко узнаваемые при беглом взгляде на дисплей инженерные или эстетические уровни графических образов, характеризующие исправное в оптимальном режиме, исправное в неоптимальном режиме, неисправное предаварийное и неисправное аварийное типы технического состояния транспортного средства, индицируют сформированные графические образы на экране дисплея в трехмерной системе координат, а переход с одного уровня отображения на другой производят автоматически при изменении типа технического состояния транспортного средства. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что техническое состояние транспортного средства оценивают по текущим значениям принимаемых от датчиков параметров и баллам выявленных интегральных характеристик систем и агрегатов и индицируют комплекс параметров для инженерного уровня графических образов в виде вписанного в круг многоугольника со сторонами, отнесенными к соответствующим параметрам, или в виде совокупности затемненных полос, отнесенных к интегральным характеристикам соответствующих систем и агрегатов, а для эстетического уровня графических образов - в виде цветка. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что техническое состояние транспортного средства признают исправным в оптимальном режиме при номинальных значениях параметров и заданных баллах интегральных характеристик систем и агрегатов, а правильную форму многоугольника, распускание всех лепестков цветка и максимальную протяженность полос отождествляют с соответствием всех параметров номинальным значениям, а интегральных характеристик - заданным баллам. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что техническое состояние транспортного средства признают исправным в неоптимальном режиме при значениях параметров и баллах интегральных характеристик, находящихся в окрестностях номинальных и заданных, а размытие сторон многоугольника, увядание лепестков цветка и уменьшение протяженности полос отождествляют с начинающимся отклонением соответствующих параметров от номинальных значений и интегральных характеристик от заданных баллов. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при оптимизации режима управления движением по путевому расходу топлива обрабатывают параметры от датчиков числа оборотов коленчатого вала двигателя, скорости движения транспортного средства и расхода топлива на 100 км пути, индицируют с возможностью сопоставимого считывания с указанными параметрами единую статистическую, автоматически снятую для данного типа автомобиля, кривую расхода топлива на 100 км в зависимости от скорости движения и кривые расхода топлива на 100 км для разных передач, при этом текущий и ожидаемые для иных передач расходы топлива определяют по указанным кривым путем проецирования на них мгновенных значений расхода топлива, числа оборотов коленчатого вала двигателя и скорости движения транспортного средства. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что техническое состояние транспортного средства признают неисправным предаварийным при приближении по крайней мере одного из параметров или по крайней мере одной из интегральных характеристик соответственно к пороговому значению и нулевому баллу, а искажение по крайней мере одной из сторон многоугольника, опадание по крайней мере одного из лепестков цветка и уменьшение протяженности по крайней мере одной из полос до окрестности нулевого балла отождествляют с приближением технического состояния транспортного средства к аварийному, при этом степень отклонения каждой стороны многоугольника от прямой линии к центру и периферии круга расценивают как отклонение параметра от нормы соответственно к меньшим и большим значениям, рассчитывают время и путь, оставшиеся при движении транспортного средства до достижения параметром порогового значения и индицируют их вместо интегральных характеристик пропорциональным закрашиванием отведенного участка экрана дисплея с рекомендациями по воздействию на исполнительные механизмы для предотвращения аварии. 7. Способ по п.2, отличающийся тем, что техническое состояние транспортного средства признают неисправным аварийным при достижении по крайней мере одним из параметров или по крайней мере одной из интегральных характеристик соответственно порогового значения и нулевого балла, а выход по крайней мере одной из сторон многоугольника за пределы круга, опадание всех лепестков цветка и исчезновение по крайней мере одной из полос отождествляют с наступлением аварии, которое индицируют соответствующей записью и полным закрашиванием отведенного участка экрана дисплея.