Способ управления движением транспортных средств с системами помощи водителю в среде "интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель" Российский патент 2022 года по МПК B60W30/10 B60T8/00 B60W30/09 B60W30/16 B60W10/18 B60W10/20 

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности, к способам и устройствам повышения системной активной безопасности транспортных средств, включая беспилотные.

Способ относится к области обеспечения безопасности дорожного движения путем повышения эффективности и надежности управления движением транспортных средств (ТС), управляемых водителем (УВТС), с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» (ИТВ). Способ может быть использован для организации безопасного движения наземных ТС, в том числе беспилотных.

В процессе разработки современных и перспективных ТС на дорогах одним из путей решения важнейшей проблемы - обеспечения безопасности движения ТС на дорогах, является применение систем помощи водителю (систем активной безопасности (АДАС) (ADAS - automatic data acquisition system)). Опыт эксплуатации показывает, что массовая эксплуатация ТС с системами помощи водителю позволила уже в настоящее время снизить аварийность на дорогах, сократить время движения каждого ТС по заданному маршруту движения, уменьшить расход топлива транспортными средствами и уменьшить загрязнение ими окружающей среды.

Современные системы помощи водителю (активной безопасности (АДАС)) потенциально позволяют оказать помощь водителю по предотвращению большого количества столкновений ТС при типовых дорожных ситуациях. Наращивание числа функций перспективных систем помощи водителю путем решения дополнительных задач предотвращения столкновений, например, за счет более точного распознавания ТС, возможности пересечения их траекторий движения и всех возможных препятствий в реальных условиях эксплуатации, мониторинга состояния и разрушения шин, подвески, рулевого управления (РУ), отсоединения колес от ступиц и решения других задач, позволит повысить эффективность работы этих систем. Однако, как показывает опыт их эксплуатации, в бортовом исполнении по ряду причин эти системы в принципе не могут обеспечить выполнение всех необходимых функций ТС, достичь радикального повышения эффективности и надежности их работы, особенно в дорожно-климатических условиях РФ.

Для точного, надежного и эффективного выполнения системой помощи водителю поставленной перед ней технической задачи и своего предназначения, то есть - функции помощи водителю «идеальная» бортовая система помощи водителю, как и любая другая «идеальная» бортовая система АДАС, должна обеспечивать надежное распознавание всех ТС и препятствий на дорогах, определять их размеры, габариты, расстояния до них и между ними, и с помощью аппаратных, программных и вычислительных средств оценивать параметры их движения (таких как, габариты, скорости и ускорения движения, позиционирование всех ТС, возможности пересечения их траекторий движения и др.), обрабатывать получаемые данные с учетом сведений о среде штатной эксплуатации, включая дорожные, погодные, климатические и другие условия, формировать и передавать водителю УВТС в соответствии с решаемыми ею задачами рекомендации и реализовывать управляющие сигналы и команды управления.

Для повышения эффективности, надежности работы и точности выполнения вычислительных операций «идеальной» системой помощи водителю (или системой АДАС) по формированию рекомендаций водителю и управляющих сигналов и команд управления, гарантированно способствующих обеспечению безопасности езды каждого ТС и исключающих возможность столкновений с другими ТС и препятствиями, сносов, заносов, опрокидываний и других дорожно-транспортных происшествий при всех условиях дорожного движения и параметрах среды штатной эксплуатации (СШЭ), необходимо, чтобы «идеальная» система помощи водителю (как и любая другая система АДАС) дополнительно обеспечивала решение и реализацию как минимум следующих основных задач и функций:

1. Основные задачи:

- точное позиционирование УВТС;

- распознавание дорожной разметки и определение точного местоположения УВТС на полосе движения;

- распознавание дорожных знаков;

- распознавание окружающих ТС и препятствий, в том числе движущихся и находящихся в передней и задней полусферах УВТС;

- стабилизация дистанции УВТС до переднего препятствия;

- стабилизация траектории УВТС на заданном маршруте по данным систем технического зрения и навигации;

- автоматическое торможение УВТС перед препятствием;

- смена полосы движения УВТС с учетом положения всех окружающих ТС и препятствий, в том числе для их срочного объезда;

- стабилизация скорости УВТС на подъемах и спусках;

- стабилизация продольных и поперечных скольжений УВТС;

- распознавание дорожных полицейских и их команд;

- обнаружение опасных неровностей и/или других опасных состояний дорожного покрытия;

- распознавание сигналов светофоров и данных их таймеров обратного отсчета;

- проезд нерегулируемых перекрестков равнозначных дорог с соблюдением действующих ПДД;

- распознавание специальных сигналов, сирен и/или «маячков» и т.д. машин экстренных служб, требующих от УВТС выполнения маневра для их пропуска со сменой ряда или изменения других параметров движения;

- автоматическая парковка УВТС с выбором места;

- обнаружение опасных несоосностей и других неисправностей колес и ступиц УВТС;

- обнаружение опасных износов протекторов и кордов шин УВТС;

- обнаружение опасных износов подвески и рулевого управления (РУ) ТС;

- обнаружение опасных падений давления в шинах УВТС.

2. Основные функции мониторинга параметров УВТС и окружающих ТС, их движения и СШЭ, с помощью которых происходит определение:

- технической скорости УВТС;

- продольной скорости центра масс УВТС;

- скорости сближения УВТС с попутными передним и/или задним транспортными средствами;

- скорости сноса передних колес УВТС;

- скорости заноса задних колес УВТС;

- опасности возникновения скорости опрокидывания УВТС;

- скорости пробуксовок ведущих колес УВТС;

- продольных и поперечных ускорений УВТС;

- продольных скольжений колес УВТС;

- углов поворота управляемых колес УВТС;

- координат местоположения УВТС в привязанной к нему декартовой системе координат;

- скорости УВТС, ограничиваемой дорожными знаками в зоне их действия;

- скорости УВТС, ограничиваемой дальностью обнаружения подвижных и неподвижных препятствий на полосе движения;

- дистанций УВТС до ТС и препятствий в передней и задней полусферах на полосе движения;

- топовых значений коэффициентов трения скольжения (характеристик сцепления колес с поверхностью дорожного покрытия);

- давлений воздуха в шинах УВТС;

- температур перегрева шин и тормозов УВТС;

- рекомендуемой скорости движения УВТС со спущенным колесом;

- опасной скорости разрыва корда шин УВТС;

- типов, состояния и качества дорожного покрытия;

- климатических и погодных условий;

- параметров окружающей воздушной среды; освещенности, времени суток;

- контроль состояния адекватности, сна или бодрствования водителя;

- технического состояния управляемого водителем транспортного средства (УВТС), его органов управления, технического состояния систем помощи водителю (систем АДАС), их компонентов и датчиков.

3. Другие приоритетные функции обеспечения безопасного движения, к числу которых, кроме основных, можно отнести, например, такие как:

- стабилизация безопасной скорости и дистанции движения от УВТС до ТС и препятствий в передней и задней полусферах;

- предотвращение столкновений УВТС с подвижными и неподвижными ТС и препятствиями;

- стабилизация продольных скольжений колес УВТС; стабилизация курсовой устойчивости УВТС;

- предотвращение опрокидывания УВТС;

- автоматическое торможение УВТС без блокирования колес до полной остановки на реальных покрытиях (сухой и мокрый асфальт, снег, гололед, гравий, песок, грунт, брусчатка) перед подвижными и/или неподвижными препятствиями в передней полусфере на полосе движения с учетом параметров его движения и ТС в задней полусфере, контроля безопасной дистанции до ближайшего транспортного средства;

- аварийная остановка УВТС при возникновении критических неисправностей (падение давления в шинах, перегрев шин и тормозов, ослабление крепления колес к ступицам, недопустимый износ кордов шин и др.) и ДТП;

- контроль состояния адекватности, сна или бодрствования водителя.

- оптимизация состава и создание благоприятных условий для работы датчиков, аппаратных и исполнительных устройств, технических и вычислительных средств (ТВС) в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель», которые обеспечивают наиболее эффективную и надежную их работу при всех условиях дорожного движения и при всех параметрах среды штатной эксплуатации.

При отсутствии решения даже части из перечисленных задач и функций известные бортовые системы помощи водителю транспортных средств и даже в перспективе не могут в ручном или в автоматическом режиме гарантированно и надежно решать поставленные перед ними задачи радикального повышения надежности и эффективности работы всей транспортной системы.

Известны способы обеспечения безопасности дорожного движения путем оборудования транспортных средств системами помощи водителю (системами АДАС), например, такими как: активный круиз-контроль, помощник движения в пробках; системы экстренного и вспомогательного торможения; контроль слепых зон, помощник при перестроении; распознавание дорожных знаков, разметки и пешеходов; контроль полосы движения; помощник при выезде с парковки задним ходом и многие другие.

Так, например, известна система помощи водителю для предотвращения столкновений с препятствиями (см. опубликованную заявку КНР № CN106915347A, заявитель TIANJIN HUAFANG TECH СО LTD, опубл. 04.07.2017), которая включает входящие в систему радарный модуль определения расстояния, машинный модуль технического зрения, взаимодействующий с радарным модулем определения расстояния, модулем управления тормозами и модулем управления рулевым колесом. Объезд переднего препятствия выполняется в том случае, когда система технического зрения не обнаруживает препятствий на соседних полосах движения. Если обнаруживаются препятствия на соседних полосах, то выполняется торможение ТС по данным радарного модуля определения расстояния в передней полусфере.

Основными недостатками системы помощи водителю по заявке КНР № CN106915347A являются:

1. Недостаточная эффективность и надежность работы системы в целом.

2. Недостаточная эффективность и надежность работы системы помощи водителю в реальных условиях эксплуатации при разных скоростных режимах движения УВТС, при загрязнении дорожного полотна и разметки на нем, наличии на нем воды, снега, песка, грязи, гололеда, во время дождя или снегопада, при задымлении, запыленности и загазованности воздуха, при высоких, низких и сверхнизких температурах окружающего воздуха, при загрязнении и повреждении ветровых стекол УВТС, при недостаточной освещенности, солнечных бликах, при плохом качестве дорожной разметки и при наличии других неблагоприятных факторов.

3. Недостаточная эффективность и надежность работы технических и вычислительных средств и датчиков бортовых систем помощи водителю, возникающая в результате наличия таких неблагоприятных условий для их работы, как воздействие отрицательных климатических и погодных условий, вибраций, ударных нагрузок и т.д.

4. Недостаточная эффективность и надежность оказания помощи водителю каждой бортовой системой АДАС, возникающая в результате отсутствия решения в ней всего необходимого и достаточного комплекса задач управления и реализации функций обеспечения безопасности дорожного движения из-за невозможности предусмотреть и разместить в памяти электронного бортового устройства (ЭБУ) абсолютно все их разновидности.

5. Отсутствие возможности надежного и эффективного решения таких задач, как, например:

- распознавание дорожных полицейских и их команд;

- обнаружение ям, опасных неровностей и других объемных дефектов дорожного покрытия, особенно при наличии снега, воды, гололеда на дорожном покрытии;

- проезд нерегулируемых перекрестков равнозначных дорог с соблюдением действующих ПДД; распознавание «маячков» и других сигналов машин экстренных служб, требующих выполнения маневра для их пропуска со сменой ряда или изменения других параметров движения;

- обнаружение опасных несоосностей колес и ступиц УВТС;

- обнаружение опасных износов кордов шин УВТС;

- обнаружение опасных износов подвески и рулевого управления, а также других опасных состояний датчиков, узлов, систем и агрегатов УВТС.

Недостатками системы помощи водителю по заявке КНР № CN106915347A являются также: отсутствие идентификации коэффициентов сцепления шин ТС с поверхностью, определяющего верхнюю границу тормозного замедления без блокирования колес, а также отсутствие ограничения замедления, определяемого дистанцией до заднего препятствия на полосе движения.

Известно устройство управления транспортным средством (см. опубликованную заявку США № US 20190210597 А1, заявители DENSO CORPORATION, опубл. 11.07.2019), предназначенное для предотвращения столкновений с объектами в передней полусфере, которое состоит из блока управления и предотвращения столкновения, блока оценки состояния исполнительных механизмов, блока задания состояний исполнительных механизмов, включая тормозную систему и рулевое управление. Объезд препятствия предусматривается по инициативе водителя без учета автоматического обнаружения препятствий на соседних полосах движения, как одновременно с автоматическим торможением, так и без него.

Кроме указанных выше основных недостатков технического решения по заявке КНР № CN106915347A за исключением выполнения в данном техническом решении функции оценки состояния исполнительных механизмов, недостатками данного устройства являются также: отсутствие ограничений на величину тормозного замедления, необходимого для предотвращения столкновений с задним попутным ТС и/или препятствием, недостаточная достоверность данных о коэффициентах трения скольжения колес, определяемых по показаниям датчика температуры окружающей среды или по карте погоды.

Известно устройство для оценки коэффициента сцепления с дорожной поверхностью и способ его осуществления (см. патент Республики Кореи № KR20180123366, заявитель Korea Automotive Technology Institute, опубл. 08.11.2019), которое предназначено для идентификации топовых значений коэффициентов трения скольжения колес по пробным тестовым торможениям для определения максимального замедления колесного транспортного средства. Устройство для оценки коэффициента трения с использованием предупреждающего торможения может включать в себя: блок регулировки коэффициента торможения, выполненный с возможностью регулировки коэффициента распределения тормозной силы передних и задних колес; детектор для определения величины скольжения и коэффициента трения в контакте шины с поверхностью дороги во время предупреждающего торможения в соответствии с коэффициентом распределения тормозных усилий передних и задних колес и детектор коэффициента трения для определения коэффициента трения дорожного покрытия на основе обнаруженной величины скольжения и коэффициента трения в контакте шины с поверхностью дороги.

Кроме указанных выше основных недостатков технического решения по заявке КНР № CN106915347A за исключением выполнения в данном техническом решении функции идентификации топовых значений коэффициентов трения скольжения колес по пробным тестовым торможениям для определения максимального замедления колесного транспортного средства, отличным от ранее указанных недостатком устройства по патенту Республики Кореи № KR1020180123366 является ограниченная возможность идентификации параметров сцепления шин с поверхностью условиями предупреждающих торможений. В условиях движения по поверхностям с переменным коэффициентом сцепления данный метод оказывается неприменим. В условиях движения временные интервалы торможений, включая вспомогательные, занимают до 10% общего времени, что не позволяет считать данные идентификации адекватными.

Известно автомобильное автоматическое управляющее устройство для предотвращения столкновений с препятствиями (см. ранее указанную опубликованную заявку КНР № CN 106915347 А, заявители TIANJIN HUAFANG TECH СО LTD, опубл. 04.07.2017), которое включает радарный модуль определения расстояния, модуль технического зрения, модуль управления тормозами и модуль управления рулевым колесом. Объезд переднего препятствия выполняется в том случае, когда модуль технического зрения не обнаруживает препятствий на соседних полосах движения. Если препятствия на соседних полосах обнаруживаются, то выполняется торможение по данным радарного модуля определения расстояния в передней полусфере.

Кроме вышеуказанных основных недостатков технического решения по заявке КНР № CN106915347A недостатком устройства являются также отсутствие идентификации коэффициентов сцепления шин с поверхностью, определяющего верхнюю границу тормозного замедления без блокирования колес, а также отсутствие ограничения замедления, определяемого дистанцией до заднего препятствия на полосе движения.

Известна также система предупреждения и предотвращения столкновений транспортного средства (см. патент США № US 8527172 В2, заявители Nikolai К. Moshchuk [US], Shih-Ken Chen [US], Chad T. Zagorski [US], Aamrapali Chatterjee [US], опубл. 03.09.2013), которая использует комбинированное автоматическое управление курсом и тормозами и содержит средства определения пороговых значений, которые идентифицируют время до столкновения с препятствием и на основании анализа параметров движения объекта, включая коэффициенты сцепления шин с поверхностью, и препятствия выбирается либо предупреждение, либо торможение, либо объезд препятствия.

Кроме указанных выше основных недостатков технического решения по заявке КНР № CN106915347A недостатком системы по патенту США № US8527172B2 являются также отсутствие параметров движения заднего попутного препятствия при торможении на полосе и отсутствие ограничения на величину тормозного замедления, необходимого для предотвращения столкновения с задним попутным препятствием.

Известен способ управления автоматическим транспортным средством (АТС) (см. патент США № US 9378424 В2, заявитель RICOH COMPANY, LTD, опубл. 28.06.2016) характеризующийся тем, что из долговременной памяти ЭВМ системы помощи водителю УВТС извлекают математически обработанное изображение дорожного полотна с элементами сканирования, математически преобразуют его, получают реальное изображение дорожного полотна, математически преобразовывают реальное изображение дорожного полотна и получают изображения областей расположения элементов сканирования и посторонних элементов изображения и последовательно удаляют изображения посторонних элементов, сравнивают оставшиеся изображение дорожного полотна с элементами сканирования, по результатам вырабатывают управляющие действия для УВТС.

Кроме указанных выше основных недостатков технического решения по заявке КНР № CN106915347A недостатком способа управления по патенту США № US 9378424 является также малая вариативность изображений, получаемых из долговременной памяти ЭВМ, соответственно высокие требуемые объемы памяти и вычислительные возможности процессора ЭВМ.

Известен также способ управления автоматическим транспортным средством (см. патент США № US 9489583 В2, заявитель DENSO CORPORATION, опубл. 08.11.2016) характеризующийся тем, что из долговременной памяти ЭВМ системы помощи водителю УВТС извлекают математически обработанное изображение дорожного полотна с элементами сканирования, математически преобразуют его в соответствие с точкой наблюдения (положения УВТС на дорожном полотне) в изображение в перспективе, получают реальное изображение дорожного полотна, математически преобразовывают реальное изображение дорожного полотна и получают изображения областей расположения элементов сканирования и посторонних элементов изображения и последовательно удаляют эти изображения посторонних элементов, сравнивают оставшиеся изображение дорожного полотна с элементами сканирования с математически преобразованным реальным изображением дорожного полотна, по результатам вырабатывают управляющие действия для УВТС.

Кроме указанных выше основных недостатков технического решения по заявке КНР № CN106915347A недостатком способа управления по патенту США № US 9378424 является также сложная задача получения математически обработанного изображения из-за последовательного удаления отдельных элементов изображений, выполняемая системой АДАС на борту ТС.

Наиболее близкой по технической сущности является система адаптивного круиз-контроля ТС со стабилизацией курсовой устойчивости и метод для ее осуществления, которая содержит наибольшее число схожих, используемых в способе работы действий и устройств, таких как дорожно-информационный и навигационный модуль, радарный модуль миллиметрового диапазона, модуль оценки коэффициента сцепления с дорожным покрытием, модуль определения минимального безопасного расстояния, модуль расчета максимальной скорости транспортного средства на кривой, модуль ESC оценки в реальном времени угла бокового скольжения центра масс автомобиля и скорости рыскания и модуль адаптивного управления скоростью (см. опубликованную заявку КНР № CN109733398, заявители NANJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS, опубл. 10.05.2019). Предложенная система осуществляет стабилизацию скорости и дистанции с учетом ограничений для контроля курсовой устойчивости, основанного на использовании информации о будущей траектории движения, поступающей в навигационную систему транспортного средства и данных о коэффициентах сцепления колес с поверхностью, которая по указанной выше причине, принимается нами в качестве прототипа.

Кроме указанных выше основных недостатков технического решения по патенту США № US 9378424 В2 недостатком системы по заявке КНР № CN109733398 является также отсутствие учета состояния шин и их износа, а также учета уровня виброускорений и пробуксовок ведущих колес при выборе безопасной скорости стабилизации движения.

Способы работы бортовых систем помощи водителю, устанавливаемых на транспортных средствах, в обобщенномм виде заключаются в проведении такими системами анализа данных дорожной обстановки, поступающих с датчиков, выявлении рисков и своевременном предупреждении водителей или при отсутствии действий водителей по исключению рисков, таких как, столкновений, в повторном предупреждении водителя, используя визуальные, аудио и тактильные элементы, а также в осуществлении небольших воздействий на органы управления для того, чтобы предупредить водителей и заставить их принять необходимые меры. При наступлении критических ситуаций для исключения или снижения уровня последствий бортовые системы берут на себя функции воздействия на органы управления движением транспортных средств.

Важнейшими общими недостатками бортовых систем помощи водителям и систем АДАС транспортных средств являются низкие эффективность и надежность их работы вследствие отсутствия необходимого комплекса данных на борту и невозможности из-за этого решения в каждой из всего необходимого и достаточного комплекса задач и выполнения функций для их обеспечения, без решения которого нельзя добиться достижения максимально высокой точности формируемых каждой из бортовых систем помощи водителю управляющих сигналов и команд управления.

К числу такого необходимого и достаточного комплекса, как уже отмечалось выше, по меньшей мере, можно отнести следующие задачи:

- текущее позиционирование УВТС;

- распознавание дорожной разметки и определение точного местоположения УВТС на полосе движения;

- распознавание дорожных знаков;

- распознавание окружающих ТС и препятствий, в том числе движущихся и находящихся в передней и задней полусферах;

- стабилизация дистанции УВТС до переднего препятствия;

- стабилизация и корректировка траектории УВТС на заданном маршруте по данным систем технического зрения и навигации;

- автоматическое торможение УВТС перед препятствием; смена полосы движения УВТС с учетом положения всех движущихся и неподвижных окружающих ТС и препятствий, в том числе для их срочного объезда;

- стабилизация скорости УВТС на подъемах и спусках;

- стабилизация продольных и поперечных скольжений УВТС;

- распознавание дорожных полицейских и их команд;

- обнаружение опасных объемных дефектов и/или других опасных состояний дорожного покрытия (например, лужи воды, снег, иней и т.д.;

- распознавание сигналов светофоров и данных их таймеров обратного отсчета и других нерегламентированных ПДД состояний и сигналов светофоров;

- проезд нерегулируемых перекрестков равнозначных дорог с соблюдением действующих ПДД;

- распознавание специальных сигналов, таких как графические обозначения, сирены и/или «маячки» и т.д. машин экстренных служб, требующих выполнения маневра для их пропуска со сменой ряда или изменения других параметров движения;

- При решении комплекса перечисленных задач также необходимо обеспечить мониторинг следующих параметров технического состояния УВТС:

обнаружение опасных несоосностей и других опасных состояний колес и ступиц УВТС;

- обнаружение опасных износов кордов и других опасных состояний шин УВТС;

- обнаружение опасных износов и других опасных состояний подвески и рулевого управления (РУ) УВТС; обнаружение опасных для УВТС падений давления в шинах и других опасных состояний с изменением их формы.

При решении комплекса перечисленных задач необходимо также обеспечить мониторинг следующих параметров движения и безопасности УВТС:

- технической скорости УВТС; продольной скорости центра масс УВТС;

- скорости сближения УВТС с попутными передним и/или задним транспортными средствами и другими препятствиями;

- скорости сноса передних колес УВТС;

- скорости заноса задних колес УВТС;

- опасности возникновения скорости опрокидывания УВТС;

- скорости пробуксовок ведущих колес УВТС;

- продольных и поперечных ускорений УВТС;

- продольных скольжений колес УВТС;

- углов поворота управляемых колес УВТС;

- координат точного местоположения УВТС в связанной с ним декартовой системе координат;

- скорости УВТС, ограничиваемой дорожными знаками в зоне их действия;

- скорости УВТС, ограничиваемой дальностью обнаружения подвижных и неподвижных препятствий на полосе движения;

- дистанций до ТС и других препятствий в передней и задней полусферах УВТС на полосе движения;

- топовых значений коэффициентов трения скольжения (характеристика сцепления колес УВТС с поверхностью дорожного покрытия); давлений воздуха в шинах УВТС; температур перегрева шин и тормозов УВТС;

- рекомендованные скорости движения УВТС со спущенным колесом и/или с докатным приспособлением;

- опасной скорости разрыва корда шин УВТС;

- типов, состояния и качества дорожного покрытия;

- климатических и погодных условий;

- параметров погодного состояния окружающей воздушной среды; освещенности, сезона, времени суток;

- контроль состояния адекватности, сна или бодрствования водителя;

- технического состояния транспортного средства, его органов управления, технического состояния систем помощи водителю (систем АДАС), их компонентов и датчиков.

При этом каждая система помощи водителю (система АДАС), кроме решения основных задач и реализуемых в ней функций, должна обеспечивать реализацию, по меньшей мере, следующих дополнительных функций (если они не реализованы в системе):

стабилизация безопасной скорости и дистанции движения от УВТС до окружающих ТС и препятствий в передней и задней полусферах;

- предотвращение столкновений УВТС с подвижными и неподвижными ТС и препятствиями;

- стабилизация продольных скольжений колес УВТС; стабилизация курсовой устойчивости УВТС; предотвращение опрокидывания УВТС;

- автоматическое торможение УВТС без блокирования колес до полной остановки на реальных покрытиях (сухой и мокрый асфальт, снег, лед, гравий, песок, грунт, брусчатка) перед подвижным и/или неподвижным препятствием в передней полусфере на полосе движения с учетом изменения дистанции до транспортного средства в задней полусфере;

- аварийная остановка УВТС при возникновении критических неисправностей (падение давления в шинах, перегрев шин и тормозов, ослабление крепления колес к ступицам, недопустимый износ кордов шин и др.) и ДТП;

- контроль состояния адекватности, сна или бодрствования водителя;

- оптимизация состава и создание благоприятных условий для работы датчиков, аппаратных и исполнительных устройств, технических и вычислительных средств (ТВС) в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель», которые обеспечивают наиболее эффективную и надежную их работу при всех условиях дорожного движения и при всех параметрах среды штатной эксплуатации.

Решение перечисленных задач в каждой отдельной бортовой системе помощи водителю (системе АДАС) УВТС и реализация в ней перечисленных дополнительных функций в полном объеме теоретически и технически не выполнимо. Более того, создание такой «идеальной» системы помощи водителю в бортовом исполнении не может сделать ее более надежной и эффективной ввиду следующих особенностей эксплуатации систем АДАС:

1. Чрезмерное усложнение программно-аппаратных средств такой «идеальной» системы, предназначенной для применения на транспортных средствах, может привести даже к снижению надежности ее работы и ресурса работы, к увеличению стоимости и к качественному изменению требований к обслуживанию, и к требованию постоянного обновления для устранения выявляемых программных опасностей при использовании.

2. Эффективность и надежность работы современных датчиков и бортовых систем помощи водителю (систем АДАС) являются недостаточными для всеобъемлющего обеспечения безопасности дорожного движения, особенно в условиях российской эксплуатации ТС, вытекающих из низких зимних температур, малой заселенности, больших просторов и протяженности дорожной сети, разнообразия погодных и климатических условий от арктических на севере до субтропических на юге и специфических горных, из специфических требований, вызванных формой дорог (холмистость, серпантины, длительные подъемы и спуски), высокогорьем и сезонностью транспортного сообщения (зимники и летники в арктической зоне).

Так например, имеются ограничения систем технического зрения по эффективности и надежности их работы при скоростях движения ТС до 50 км/час на автомобилях Ford, Mazda, FIAT, VW, Volvo, Mitsubishi, Subaru, и выявленные при испытаниях датчиков систем технического зрения (видеокамер, радаров, лидаров, стереокамер), проведенных исследовательским центром "Thatcham", (Великобритания, документ № 13-0168, 2016 г. ), при этом установлено, что стереокамеры оказались наиболее эффективными, однако только в узком скоростном диапазоне движения УВТС.Далее в процессе испытаний работа стереокамер была надежной и обеспечивала исключение системами АДАС столкновений с препятствиями (транспортными средствами) только при скоростях движения УВТС до 50 км/ч, радары работали эффективно на скоростях движения УВТС только до 30 км/ч, лидары - до 20 км/ч, а комплексированные системы, состоящие из радаров и лидаров - на скоростях движения УВТС только до 35 км/ч.

В условиях эксплуатации для бортовых систем помощи водителю (систем АДАС) характерно большое количество ложных срабатываний. На величину ложных срабатываний датчиков и этих бортовых систем в целом оказывают влияние не только их недостаточно высокие технические параметры, но и, например, такие факторы, как время суток, дорожные, климатические и другие условия. Так, негативное влияние на увеличение количества ложных срабатываний систем оказывают внешние условия в виде загрязнения или повреждения защитных и ветровых стекол, плохая освещенность в тоннелях, недостаточная освещенность полос движения в ночное время суток, ослепление светом фар встречных машин, неблагоприятные погодные и климатические условия (иней, снегопад, обледенение, сильный туман, дым, дождь), плохое состояние дорожной разметки, солнечные блики, цветовые раскраски окружающей инфраструктуры (зданий, деревьев и др.), усложняющих выявление и распознавание на их фоне дорожных знаков и др. условия. Работоспособность и надежность работы датчиков и электронных компонентов бортовых систем ограничена также неблагоприятными температурными условиями внешней среды - выше плюс 40-50°С и ниже минус 20-40°С, которые являются характерными для некоторых районов РФ, например, таких как Крым, Заполярье или Кавказ. На характеристики датчиков и бортовых систем отрицательное влияние оказывают также вибрационные и ударные нагрузки, действующие на них при движении в транспортных средствах.

Таким образом, датчики современных бортовых систем помощи водителю (систем АДАС) нынешних ТС и сами бортовые системы помощи водителю, не совершенны и имеют очень ограниченные эксплуатационные диапазоны эффективности контролируемых и реализуемых параметров при движении ТС, например, скорости движения, снижающие их эффективность и надежность работы.

К перечисленным недостаткам бортовых систем помощи водителю (систем АДАС), следует, также, отнести:

- необходимость дублирования систем для надежного выполнения ими всех функций, необходимых и достаточных для оказания эффективной и надежной помощи водителю и соответственно - для обеспечения безопасности движения УВТС, которые должна выполнять бортовая система каждого УВТС;

- необходимость выполнения бортовой системой помощи водителю (системой АДАС) УВТС чрезмерно большого количества функций, одновременно дублируемых во всех других ТС;

- недостаточную оперативность выполнения процессов формирования и передачи управляющих сигналов и команд управления на приводы управления УВТС, из-за необходимости анализа большого массива данных;

- недостаточную точность выполнения функции распознавания и отсутствие информации по точному позиционированию окружающих ТС, по погодному состоянию среды штатной эксплуатации и др. функций;

- отсутствие достаточной информации по большому количеству предполагаемых и выполняемых маневров каждым из ТС на дороге относительно других участников дорожного движения при быстром изменении дорожных условий;

- отсутствие оперативных и точных данных о дорожном покрытии и их учета, например, по таким показателям, как: тип, материал, состояние и качество дорожного покрытия, его параметры, наличие колейности, ям, выбоин, трещин и других объемных дефектов, наличие на нем снега, инея, льда, гололеда, воды, состояние грунтовой дороги, например такого, как колейность дорожного покрытия не асфальтированной дороги;

- отсутствие оперативных и точных данных и учета климатических условий на маршруте движения, таких, например, как: температура и давление воздуха, скорость и направление ветра, ясная, пасмурная или дождливая погода, наличие осадков, тумана, запыленности, задымления и загрязнения воздушной среды газообразными вредными веществами и твердыми частицами;

- отсутствие данных о времени года и суток и их учета при движении в дорожном потоке (лето, зима, день, ночь и т.п.);

- недостаточное качество решения задач распознавания окружающих ТС, движущихся и неподвижных препятствий, дорожной разметки, дорожных знаков, бордюров (поребриков), сигналов светофоров и сигналов регулировщиков дорожного движения с использованием датчиков технического зрения (видеокамер, радаров, тепловизоров, ультразвуковых датчиков, лидаров и др.), которое связано с недостаточной надежностью и эффективностью работы бортовых систем и их датчиков, снижением надежности и эффективности их работы в процессе эксплуатации вследствие их загрязнения, ухудшения условий освещенности, при высоких и сверхнизких температурах окружающей среды, при осадках, туманах, запыленности и загазованности воздуха, дыме, снежном покрове на дорогах и прилегающих территориях, а также с другими обстоятельствами, что приводит к снижения эффективности технологии распознавания дорожных образов и качества решения задач управления движением УВТС;

- сложность программно-аппаратного исполнения бортовых систем помощи водителям и других систем АДАС, связанная с необходимостью решения в системах всех ТС дублированных однотипных задач по анализу дорожной обстановки и формированию управляющих сигналов и команд управления. Дальнейшее увеличение сложности систем электронных систем управления, к которым следует отнести и «идеальные» системы помощи водителю (системы АДАС), может привести к снижению эффективности и надежности их работы; завышенный массив данных, поступающих в «идеальные» вычислительные блоки бортовых систем помощи водителя и систем АДАС от бортовых датчиков измерения параметров движения каждого УВТС, таких как продольные и поперечные ускорения, скорости вращения колес, положение рулевого управления, состояние блоков управления приводами управления, а также данных об окружающих объектах, поступающих от датчиков систем технического зрения (радаров, лидаров, видеокамер, стереокамер, парктроников и др.), навигации, связи, и т.п., от датчиков и устройств измерения климатических и погодных условий и от других датчиков и внешних систем (навигации, мониторинга), которые поступают и обрабатываются в вычислительных блоках бортовых систем;

- необходимость применения в «идеальных» системах помощи водителя или системах АДАС сложнейшего математического аппарата, алгоритмов управления, программного обеспечения для выполнения всего комплекса обработки данных при решении задач и функций управления;

- возможность ложных срабатываний и сбоев в работе даже «идеальных» систем помощи водителям или систем АДАС, их датчиков, которые происходят в разных погодных и климатических условиях и зависят от освещенности объектов, солнечных бликов, времени суток и других факторов, а также в зависимости от недостатков программных продуктов, неисправностей и сбоев в работе бортовых систем и их датчиков;

- теоретически известные и разрабатываемые на практике «идеальные» бортовые системы помощи водителю и системы АДАС, их компоненты и датчики имеют постоянно меняющуюся стойкость к вновь появляющимся программным вирусам, имеют ограниченный ресурс работы и ограниченные диапазоны надежной и эффективной работы при выполнении отдельных функций управления во время движения транспортных средств на всех эксплуатационных режимах и скоростях движения УВТС, при разгонах, торможении, при езде на гравийных, песчаных и грунтовых дорогах, климатических и погодных условиях, при движении на мокром и заснеженном дорожном покрытии, при гололеде, а также в условиях ударных и вибрационных дорожных нагрузок.

Указанные недостатки способов работы известных и «идеальных» систем помощи водителю и систем АДАС в бортовом исполнении радикальным образом могут быть устранены в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» путем их модернизации с помощью стационарных ТВС ЦУД ДИ в режиме реального времени в районах действия ДИ путем реализации с их помощью большей части основных и вспомогательных функций, например, таких как распознавание, идентификация, определение геометрических размеров, скоростей и направлений движения всех ТС, распознавание, идентификация, определение геометрических размеров, скоростей и направлений движения подвижных и точного местоположения неподвижных препятствий; определение расстояний между транспортными средствами и/или препятствиями; формирование, мониторинг, обновление и обработка баз данных по заданным алгоритмам по среде штатной эксплуатации (СШЭ) в районах действия ДИ, таких, например, как по картам местности, по типу, качеству и состоянию дорожного покрытия, по дорожной разметке, дорожным знакам, светофорам и режимам их работы, по климатическим условиям СШЭ; получение от спутниковой системы навигации и/или, например, от дополнительных стационарных ТВС, и/или бортовых ЭБУ ТС с помощью систем связи дополнительных данных, например, о более точном позиционировании ТС, препятствий и объектов ДИ, о загрязнении воздуха газообразными вредными веществами, например, оксидами азота, озоном, формальдегидом, оксидом углерода, твердыми частицами; обработка дополнительных данных по заданным алгоритмам; прогнозирование возможных точек пересечений и/или опасных сближений с подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и в случае прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС и/или препятствиями, и/или объектами ДИ, расчет дополнительных маневров, и/или траектории и скорости движения каждого ТС для предотвращения столкновений и передача прогнозируемой информации и результатов расчетов в ЭБУ транспортных средств.

Расположение и включение в работу по необходимости объектов ДИ позволяет адекватно оценить реальную эффективность их работы в среде «ИТС-ТС-водитель».

После получения прогнозируемой информации и результатов расчетов в каждом из ЭБУ ТС по результатам обработки полученных от ЦУД данных, а также, при необходимости, дополнительных данных, получаемых, например, от спутниковой системы навигации и/или, например, от стационарных ТВС, бортовых ЭБУ других ТС, формируют по заданным алгоритмам управляющие сигналы и передают их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний соответствующего УВТС для информирования водителя соответствующего УВТС, который на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением УВТС, например, путем воздействия на системы/органы управления тягой ДВС УВТС, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ УВТС формируют и передают команды управления на приводы управления движением каждого ТС из окружения УВТС под контролем соответствующего водителя ТС. Реализация предлагаемого способа управления движением транспортных средств (ТС) с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство -водитель» будет способствовать повышению безопасности дорожного движения транспортных средств, радикальному снижению аварийности, сокращению времени движения (нахождения в пути) каждого ТС, снижению расхода топлива и загрязнения окружающей среды выбросами ТС.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении эффективности и надежности управления дорожным движением в том числе ТС, управляемых водителем (УВТС), автоматизированных ТС с системой помощи водителю и беспилотных ТС путем выполнения большей части основных и вспомогательных функций систем помощи водителю с помощью вычислительных и технических средств транспортной инфраструктуры интеллектуальной транспортной системы в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство -водитель».

Поставленная техническая задача решается тем, что, согласно, предложенному в качестве изобретения способу управления движением транспортных средств (ТС), управляемых водителем (УВТС), с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система -транспортное средство - водитель» (ИТВ), технические и вычислительные средства (ТВС) среды ИТВ, включающие электронные бортовые устройства (ЭБУ) транспортных средств (ТС) и ЭБУ ТВС центра управления движением (ЦУД) дорожной инфраструктуры (ДИ) интеллектуальной транспортной системы (ИТС), в соответствии с которым регистрируют и обрабатывают сигналы от датчиков и систем ТВС ТС и ТВС ЦУД ДИ, а также сигналы от спутниковой системы навигации, передают их в блоки обработки информации (БОИ), которые определяют значения параметров и физических переменных каждого ТС и среды, окружающей УВТС (среды штатной эксплуатации СШЭ), сравнивают их с расчетными и/или с граничными значениями, характеризующими рассчитанное и/или критическое состояние каждого ТС, передают результаты сравнения и расчетов в блоки управления (БУ), которые формируют управляющие сигналы и передают их на устройства вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний для информирования соответствующих водителей, которые определяют и формируют дальнейшие действия по управлению УВТС, а при наступлении критических состояний и/или при недостаточности или отсутствии действий конкретного водителя УВТС по исключению критических состояний, формируют управляющие сигналы и передают их на исполнительные приводы управления движением конкретного УВТС и других транспортных средств, окружающих УВТС, затем, в центре управления движением ДИ ИТС с помощью дополнительных стационарных ТВС в режиме реального времени помимо ранее указанных штатных действий выполняют в зоне ответственности центра управления комплекс дополнительных действий, включающий, такие действия, при которых:

- осуществляют распознавание, идентификацию, определяют точное местоположение, геометрические размеры, скорости и направления движения всех ТС в зоне ответственности центра управления;

- осуществляют распознавание, идентификацию, определяют точное местоположение, геометрические размеры, абсолютные, относительные скорости и направления движения подвижных и неподвижных препятствий, например, таких, как люди, мотоциклисты, электросамокаты, велосипедисты, животные, дорожные бордюры, посторонние предметы, булыжники, объемные дефекты дорожного покрытия, ямы;

- определяют расстояния между транспортными средствами и/или препятствиями;

- выполняют формирование, мониторинг, обновление и обработку в режиме реального времени баз данных по заданным алгоритмам, в соответствии с состоянием среды штатной эксплуатации (СШЭ) в районах действия ДИ, таких как, например, как по картам местности, по типу, качеству и состоянию дорожного покрытия, по дорожной разметке, дорожным знакам, светофорам и режимам их работы, по климатическим условиям СШЭ, например, таким как скорость ветра, температура, давление и влажность воздуха, наличие и типы осадков, запыленности и задымления воздуха, тумана, наличие на дорожном полотне в режиме реального времени мелкодисперсной влаги (иней, роса, морось), воды, снега, гололеда, грязи;

- получают от спутниковой системы навигации и/или, например, от дополнительных стационарных ТВС, бортовых ЭБУ окружающих ТС с помощью систем связи дополнительные данные, например, такие как, о более точном позиционировании ТС, препятствий и объектов ДИ, о загрязнении воздуха газообразными вредными веществами, например, такими как, оксидами азота, озоном, формальдегидом, оксидом углерода, твердыми частицами, и обрабатывают их по заданным алгоритмам в режиме реального времени;

- прогнозируют с учетом полученных данных ЦУД ДИ ИТС с помощью стационарных БОИ дополнительных ТВС возможные точки пересечений и/или опасных сближений с подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и в случае выявления прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС и/или препятствиями, и/или с объектами ДИ, рассчитывают дополнительные маневры, и/или траектории и скорости движения каждого ТС для предотвращения столкновений и передают прогнозируемую информацию и результаты расчетов в ЭБУ УВТС и других транспортных средств, окружающих УВТС;

- при этом в каждом из ЭБУ УВТС формируют управляющие сигналы, вырабатываемые по результатам обработки полученных от ЦУД данных, а также, при необходимости, дополнительных данных, получаемых, например, от спутниковой системы навигации и/или, например, от стационарных ТВС, и/или бортовых ЭБУ ТС, окружающих УВТС, на основании чего формируют по заданным алгоритмам окончательные управляющие сигналы и передают их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний УВТС для информирования водителя, который на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением УВТС, например, путем воздействия на системы/органы управления тягой, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, такими как, энергетической установкой, движителем, шасси, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ УВТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением каждого УВТС и других ТС, окружающих УВТС.

При этом поставленная техническая задача также решается тем, что в предлагаемом способе управления движением транспортных средств (ТС) с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» дополнительными ТВС центра управления движением и/или бортовым электронным блоком управления ТС дополнительно осуществляют контроль за выполнением команд управления приводами управления движением каждого ТС, оценивают точность их выполнения и, при необходимости, производят перерасчет команд управления и повторно передают через БОИ каждого ТС дополнительные скорректированные команды управления в ЭБУ каждого ТС и/или на приводы управления движением каждого ТС.

Так же поставленная техническая задача также решается тем, что в способе управления движением транспортных средств (ТС) с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система -транспортное средство - водитель» при дополнительном сканировании и математической обработке получают плоские и стереоизображения путем использования устройства сканирования дорожного полотна с двумя линейными фоточувствительным приборами, установленными в стационарно в ДИ и/или в ТС на гиростабилизированной платформе.

Заявленный способ управления движением транспортных средств с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» (ИТВ) осуществляется следующим образом и при этом раскрывается - каким образом достигаются следующие преимущества, которые вытекают только из сравнения с аналогичной работой при управлении УВТС (ТС, управляемых водителем) и использовании только бортовых датчиков и систем ТВС управляемого ТС.

Технические и вычислительные средства (ТВС) среды ИТВ ДИ могут быть разнообразными в связи с чем их полное, подробное и всеобъемлющее описание весьма затруднительно и не входит в объем предложения.

Технические и вычислительные средства (ТВС) среды ИТВ, включающие электронные бортовые устройства (ЭБУ) транспортных средств (ТС) и ЭБУ ТВС центра управления движением (ЦУД) дорожной инфраструктуры (ДИ) интеллектуальной транспортной системы (ИТС), в соответствии с предлагаемым способом регистрируют и обрабатывают сигналы от датчиков и систем ТВС ТС и ТВС ЦУД ДИ, а также сигналы от спутниковой системы навигации, передают их в блоки обработки информации (БОИ). БОИ определяют значения параметров и физических переменных каждого ТС и среды, окружающей УВТС (среды штатной эксплуатации СШЭ), сравнивают их с расчетными и/или с граничными значениями, характеризующими рассчитанное и/или критическое состояние каждого ТС, передают результаты сравнения и расчетов в блоки управления (БУ), которые формируют управляющие сигналы и передают их на устройства вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний для информирования соответствующих водителей, которые определяют и формируют дальнейшие действия по управлению своего УВТС, а при наступлении критических состояний и/или при недостаточности или отсутствии действий конкретного водителя УВТС по исключению критических состояний, формируют управляющие сигналы и передают их на исполнительные приводы управления движением конкретного УВТС и других окружающих его транспортных средств.

Затем в соответствии с предложенным способом при его реализации дополнительные стационарные ТВС центра управления движением ДИ ИТС в режиме реального времени дополнительно выполняют комплекс действий, включающий, например, такие, действия как:

1. Распознавание, идентификация, определение точного местоположения, геометрических габаритных размеров, скоростей и направлений движения всех ТС в зоне ответственности центра управления.

2. Распознавание, идентификация, определение точного местоположения, геометрических размеров, абсолютных, относительных скоростей и направлений движения подвижных и неподвижных препятствий, например, таких, как люди, мотоциклисты, электросамокаты, велосипедисты, животные, дорожные бордюры, посторонние предметы, булыжники, объемные дефекты дорожного покрытия, ямы.

3. Определение расстояний между транспортными средствами и/или препятствиями.

4. Формирование, мониторинг, обновление и обработка в режиме реального времени баз данных по заданным алгоритмам в соответствии с состоянием среды штатной эксплуатации (СШЭ) в районах действия ДИ, таких, например, как по картам местности, по типу, качеству и состоянию дорожного покрытия, по дорожной разметке, дорожным знакам, светофорам и режимам их работы, по климатическим условиям СШЭ, например, таким как скорость ветра, температура, давление и влажность воздуха, наличие и типы осадков, запыленности и задымления воздуха, тумана, наличие на дорожном полотне в режиме реального времени мелкодисперсной влаги (иней, роса, морось), воды, снега, гололеда, грязи.

5. Получение от спутниковой системы навигации и/или, например, от дополнительных стационарных ТВС, бортовых ЭБУ окружающих ТС с помощью систем связи дополнительных данных, например, таких, как: о более точном позиционировании ТС, препятствий и объектов ДИ, о загрязнении воздуха газообразными вредными веществами, например, такими как: оксидами азота, озоном, формальдегидом, оксидом углерода, твердыми частицами, и обрабатывают их по заданным алгоритмам в режиме реального времени.

6. Прогнозирование (с учетом полученных данных ЦУД ДИ ИТС с помощью стационарных БОИ дополнительных ТВС) возможных точек пересечений и/или опасных сближений с подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и в случае выявления прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС и/или препятствиями, и/или объектами ДИ, расчет дополнительных маневров, и/или траекторий и скоростей движения каждого ТС для предотвращения столкновений.

7. Передача прогнозируемой информации и результатов расчетов в ЭБУ УВТС и других транспортных средств, окружающих УВТС.

В соответствии с предложенным способом в каждом из ЭБУ ТС по результатам обработки полученных от ЦУД данных, а также, (при необходимости учета), дополнительных данных, получаемых, например, от спутниковой системы навигации и/или, например, от стационарных ТВС, бортовых ЭБУ окружающих ТС, формируют по заданным алгоритмам управляющие сигналы и передают их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний УВТС для информирования водителя, который на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением УВТС, например, такие как, путем воздействия на системы/органы управления тягой, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, такими как, энергетической установкой, движителем, шасси, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ ТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением УВТС и каждого ТС, окружающего УВТС.

При реализации способа также с помощью дополнительных стационарных ТВС центра управления движением и/или электронным блоком управления ТС дополнительно осуществляют контроль за выполнением команд управления приводами управления движением каждого ТС, оценивают точность их выполнения и, при необходимости, производят перерасчет команд управления и повторно передают через БОИ каждого ТС дополнительные скорректированные команды управления в ЭБУ каждого ТС и/или на приводы управления движением каждого ТС.

Наконец, в способе управления движением транспортных средств при дополнительном сканировании и математической обработке получают плоские и стереоизображения путем использования устройства сканирования дорожного полотна с двумя линейными фоточувствительным приборами, установленными в стационарно в ДИ и/или в ТС на гиростабилизированной платформе.

Как следует из приведенной выше последовательности действий обобщенного описания способа управления движением транспортных средств с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель», оказание помощи водителю каждого УВТС осуществляют путем совместной скоординированной работы стационарных штатных и дополнительных технических и вычислительных средств центра управления движением дорожной инфраструктуры ИТС и электронных бортовых устройств (бортовых технических и вычислительных средств) УВТС, причем последним преданы только функции: обработки полученных от ЦУД данных, а также, при необходимости, дополнительных данных, получаемых, например, от спутниковой системы навигации и/или, например, от стационарных ТВС, бортовых ЭБУ УВТС; формирование по заданным алгоритмам управляющих сигналов и передача их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний УВТС для информирования водителя. Последний на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением УВТС, например, путем воздействия на системы/органы управления тягой, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, такими как, энергетической установкой, движителем, шасси. В соответствии с предлагаемым способом при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ УВТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением УВТС и каждого ТС, окружающего УВТС, что позволяет снизить расчетно-вычислительную нагрузку на штатные бортовые вычислительные средства УВТС и каждого указанного ТС, а также повысить надежность работы и безопасность дорожного движения в целом.

При совместной работе по заданным алгоритмам стационарные штатные и дополнительные ТВС центра управления движением дорожной инфраструктуры ИТС, содержащие, по меньшей мере, стационарные блоки распознавания, идентификации, определения параметров СШЭ, обнаружения и распознавания ТС и препятствий с помощью систем технического зрения с дополнительно установленными стационарными датчиками, блоками связи и навигации, блоками обработки информации и блоками управления в режиме реального времени дополнительно выполняют в зоне ответственности центра управления комплекс действий, включающий, такие действия, как:

- производят, по меньшей мере, распознавание, идентификацию, определение в зоне ответственности центра управления движением дорожной инфраструктуры ИТС геометрических размеров, скоростей и направлений движения всех ТС, подвижных и неподвижных препятствий, например, таких, как люди, мотоциклисты, электросамокаты, велосипедисты, животные, дорожные бордюры, посторонние предметы, булыжники, другие объемные дефекты дорожного покрытия, такие, как, колея, ямы и т.п.;

- определяют расстояния между транспортными средствами и/или препятствиями;

- выполняют формирование, мониторинг, обновление и обработку баз данных по заданным алгоритмам по СШЭ в районах действия ДИ, например, такими методами и средствами, как по картам местности, по типу, качеству и состоянию дорожного покрытия, по дорожной разметке, дорожным знакам, светофорам и режимам их работы, по климатическим условиям СШЭ, например, таким как скорость ветра, температура, давление и влажность воздуха, наличие и типы осадков, запыленности и задымления воздуха, тумана, наличие на дорожном полотне влаги, воды, снега, гололеда, грязи; получают от спутниковой системы навигации и/или, например, от дополнительных стационарных ТВС, бортовых ЭБУ окружающих ТС с помощью систем связи дополнительные данные, например, о более точном позиционировании ТС, препятствий и объектов ДИ, о загрязнении воздуха газообразными вредными веществами, например, оксидами азота, озоном, формальдегидом, оксидом углерода, твердыми частицами, и обрабатывают их по заданным алгоритмам; с учетом полученных данных ЦУД ДИ ИТС с помощью стационарных БОИ дополнительных ТВС прогнозируют опасные для водителей зоны и возможные точки пересечений и/или опасных сближений с подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС;

- в случае выявления высоковероятного прогноза появления опасных зон, возможных точек пересечений и/или опасных сближений УВТС с другими ТС и/или препятствиями, и/или объектами ДИ, рассчитывают дополнительные маневры, и/или траектории и скорости движения каждого ТС для преодоления опасных зон, предотвращения столкновений и передают прогнозируемую информацию и результаты расчетов в ЭБУ транспортных средств, окружающих УВТС;

- при этом в каждом из ЭБУ ТС по результатам обработки полученных от ЦУД данных, а также, при необходимости использования, дополнительных данных, получаемых, например, от спутниковой системы навигации и/или, например, от стационарных ТВС, бортовых ЭБУ ТС, окружающих УВТС, формируют по заданным алгоритмам управляющие сигналы и передают их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных зон и состояний ТС для информирования каждого водителя, который на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением своего УВТС, например, путем воздействия на системы/органы управления тягой двигателя, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, такими как, энергетической установкой, движителем, шасси, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ ТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением каждого ТС из окружающих УВТС. Такое проведение экстренных действий позволяет повысить эффективность предотвращения и ускорить преодоление экстраординарной ситуации, так как только штатные и дополнительные ТВС ЦУД ИТС могут комплексно решить проблему с ней для всего потока ТС в дорожном движении.

Стационарно установленные и защищенные от воздействий окружающей среды штатные и дополнительные ТВС ЦУД ИТС с учетом поступления дополнительных сигналов от спутниковой навигационной системы и дополнительной информации, от системы мониторинга параметров СШЭ и от ЭБУ ТС, окружающих УВТС, с помощью стационарных и защищенных от воздействия неблагоприятных условий внешней среды датчиков систем технического зрения (например, радаров, видеокамер, стереокамер, лидаров, тепловизоров, ультразвуковых датчиков и т.д.) с учетом собственных обновляемых в режиме реального времени баз данных по среде штатной эксплуатации с более высокой точностью осуществляют распознавание и идентификацию подвижных и неподвижных ТС и других препятствий на дорогах, например, таких как, люди, мотоциклисты, электросамокаты, велосипедисты, животные, деревья, дорожные бордюры, посторонние предметы, булыжники, объемные дефекты дорожного покрытия, такие, как колейность, трещины, ямы и другие объемные препятствия, определяют геометрические размеры, скорости и направления движения, по меньшей мере, впереди и сзади движущихся ТС, окружающих УВТС, подвижных и неподвижных препятствий, расстояния между ТС и/или препятствиями.

Стационарно установленные и защищенные блоки обработки информации стационарных ТВС ЦУД дорожной инфраструктуры ИТС производят по заданным программам расчеты и передают их результаты в блок управления ЦУД дорожной инфраструктуры ИТС. Блок управления ЦУД в его зоне ответственности дорожной инфраструктуры ИТС комплексирует (производит анализ, обобщает и рассчитывает) информацию, поступающую, например, из блока обработки информации ТВС ЦУД, из системы спутниковой навигации, из ЭБУ всех ТС, окружающих УВТС, в режиме реального времени формирует по результатам обработки и расчетов управляющие сигналы и команды управления и передает их в ЭБУ ТВС соответствующего ТС, которые выполняют, в основном, функции сравнения реальных действий и контроля их выполнения, что позволяет радикально снизить расчетно-вычислительную нагрузку на штатные бортовые вычислительные средства ЭБУ всех ТС и повышают скорость их выполнения.

При этом также для реализации действий способа используются бортовые ТВС УВТС, которые содержат, по меньшей мере, устройство вывода графической информации, индикаторы расчетных и/или опасных состояний, приводы управления, электронные бортовые устройства, включающие блоки связи, получения и обработки информации. По результатам поступающих управляющих сигналов и команд управления из блока управления стационарных ТВС ЦУД ИТС, а также информации из систем спутниковой навигации и систем мониторинга параметров СШЭ, а также блок получения и обработки информации, ЭБУ УВТС формирует с учетом собственных и получаемых извне данных по заданным упрощенным алгоритмам управляющие сигналы и передает их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний системы активной безопасности для информирования водителя УВТС, который на основании полученной информации выполняет и/или корректирует свои дальнейшие действия или бортовой ЭБУ по управлению движением своего УВТС, например, путем воздействия на системы/органы управления тягой, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, такими как, энергетической установкой, движителем, шасси, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ соответствующего УВТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением УВТС и каждого из окружающих его ТС.

Далее штатными стационарными и дополнительными ТВС центра управления движением ЦУД и/или электронным блоком управления УВТС дополнительно осуществляют контроль за выполнением команд управления водителем и/или приводами каждого УВТС, оценивают точность их выполнения и, при необходимости, производят перерасчет команд управления и повторно передают дополнительные скорректированные команды управления в ЭБУ каждого УВТС и/или на приводы управления и каждого из окружающих его ТС.

Последовательность реализации предлагаемого способа можно осуществить по следующим этапам его выполнения.

Этап 0 (подготовительный). Идентификацию всех ТС выполняют ТВС центра управления движением ДИ ИТС, которая может осуществляться, например, в следующей последовательности: перед началом движения для каждого ТС устанавливают или определяют имеющийся у ТС индивидуальный идентификационный код, по которому дополнительные ТВС ЦУД производят его идентификацию. В варианте исполнения ТВС ЦУД могут по заявкам потребителей самостоятельно производить формирование маршрута каждого ТС по отдельности.

Обычно полное распознавание, идентификация, определение геометрических размеров, скоростей и направлений движения всех ТС, маршрутов их движения, а также всех препятствий на дорогах и на маршрутах движения каждой известной отдельной бортовой системой помощи водителю и системой АДАС УВТС, не производятся, например, из-за недостатка данных и/или недостаточной вычислительной мощности бортовой системы, что оказывает отрицательное влияние на точность и адекватность оценки дорожной ситуации, формируемых ею управляющих сигналов, команд управления, передаваемых на приводы управления через ЭБУ УВТС.

Поэтому в предлагаемом способе дальнейшие, последующие действия, следующие за идентификацией ТС, а именно операции мониторинга, формирования, обновления и обработки баз данных в режиме реального времени в среде СШЭ с помощью стационарно установленных и защищенных от воздействия окружающей среды, обладающих достаточной вычислительной производительностью дополнительных технических и вычислительных средств ЦУД выполняют на последующих этапах.

Этап 1. Дальнейшие мониторинг и формирование баз данных, карт местности и организацию движения по маршрутным картам ТС от ТВС ЦУД выполняют путем проведения измерений и внесения изменений в базы данных в режиме реального времени оперативных данных о ширине, пропускной способности дорог в обоих направлениях, о типе, качестве и состоянии дорожного покрытия, о дорожной разметке, дорожных знаках, светофорах и режимах их работы, разрешенных скоростях движения, о нештатных ситуациях, проведении плановых или срочных строительно-дорожных работ, о состоянии дорожных бордюров, о посторонних препятствиях, например, о таких как, о предметах на проезжей части дорог, о булыжниках, дефектах дорожного покрытия, колее, выбоинах, ямах, трещинах, о всех ТС, мотоциклах, электросамокатах, велосипедистах, людях, животных в транспортной сети, других объемных препятствиях и предметах.

При этом из-за того, что надежность и качество распознавания дорожной разметки, знаков, светофоров и режимов их работы, всех ТС, мотоциклистов, электросамокатов, велосипедистов, людей, животных в транспортной сети, посторонних предметов, булыжников, дефектов дорожного покрытия, например, выбоин, ям, трещин и т.д., выполняемого известными бортовыми системами технического зрения систем помощи водителю и систем АДАС всех ТС, не могут быть выше 95-99% из-за их технических и функциональных ограничений и возможностей эффективной работы датчиков и систем управления движением на всех скоростных режимах движения ТС при разных условиях окружающей среды (дождь, снег, туман, дым, высокие и сверхнизкие температуры окружающего воздуха и т.д.) и других условий затрудняющих работу системы и ее датчиков, например, возникающих вследствие потертости, загрязнения датчиков бортовых систем, загрязнения или изменения отражательной способности дорожного полотна (бликов), дорожных знаков и разметки, выпадения осадков, задымления, тумана, загазованности воздушной среды газообразными вредными веществами и твердыми частицами, из-за появления солнечных бликов от окружающих предметов, перекрытия знаков габаритными ТС, прицепами, листвой деревьев, а также из-за других причин, что приводит к отсутствию достижения необходимой максимально возможной эффективности и надежности работы с помощью только бортовых систем помощи водителю и систем АДАС.

С учетом изложенного формирование надежной и достоверной информации по другим перечисленным пунктам баз данных с помощью только бортовых систем помощи водителю и систем АДАС каждого самостоятельно управляемого транспортного средства представляет из себя комплекс крайне сложных задач, во многом не решенных на современном уровне развития техники. В свою очередь даже частичное отсутствие такой информации существенно снижает точность выполняемых ЭБУ УВТС расчетов, качество и точность представляемой водителю информации.

Вместе с тем, в предложенном способе централизованное проведение мониторинга и формирования баз данных и карт местности с помощью штатных и дополнительных организационных, технических и вычислительных средств и датчиков ЦУД, например, расположенных в местах установки и привязанных к типам дорожных знаков, светофоров и режимам их работы, дорожной разметке, информация о нештатных ситуациях, проведении плановых или срочных строительно-дорожных работ, о дорожных бордюрах, посторонних предметах, булыжниках, других дефектах дорожного покрытия, то есть о колейности, выбоинах, ямах, трещинах, других объемных препятствиях и предметах практически со 100% надежностью решаются с помощью интеллектуальных организационных и технических решений, реализуемых с помощью ДИ и стационарных систем технического зрения, навигации, связи ТВС ЦУД.

Важно отметить, что эффективность и надежность работы стационарно установленных датчиков систем технического зрения по сравнению с бортовыми датчиками существенно выше да и располагаться они могут только в местах наибольшей опасности появления препятствий, (что значительно снижает нагрузку на бортовые ТВС и на всю ТВС ЦУД, так как они действуют локально и могут включаться при необходимости). При неблагоприятных условиях (туман, дождь, снегопад, запыленность, задымление окружающей воздушной среды и др.) возможность распознавания окружающих ТС, предметов на больших расстояниях с помощью штатных видеокамер, лидаров, радаров бортовых систем помощи водителю УВТС резко падает. При реализации действий способа с помощью стационарных ТВС ЦУД эффективное решение этой проблемы достигается за счет, например, таких мер, как снижение расстояний между этими стационарно установленными датчиками и/или возможность подключения дополнительных временно «спящих» датчиков, которые могут располагаться только в местах наибольшей опасности появления препятствий или неблагоприятных условий окружающей среды, например, таких как, появление утреннего тумана в ложбинах, возможности падения камней с обрывов и т.д., применения дополнительных средств позиционирования и навигации всех ТС на дорогах, применения в системах технического зрения технологий радиолокации и других, а также путем сохранения в памяти ТВС ЦУД данных о ближайшем по времени положении и состоянии препятствий особенно в местах наибольшей опасности их появления.

Этап 2. Обновление и обработку баз данных и карт местности о техническом и погодном состоянии дороги и окружающей среды и требований правил дорожного движения при реализации предложенного способа с помощью дополнительных стационарных средств измерений ТВС ЦУД и/или получаемых от ТВС ЦУД данных, например, о дорожных знаках, о разметке, о светофорах и режимах их работы, данных от метеостанций и соответствующих служб мониторинга погодного состояния воздушной среды, о скорости ветра, температуре, давлении и влажности воздуха, наличии и типах осадков, пыли, о задымлении и загрязнении воздуха, о тумане, собственных данных о погодного состоянии окружающей среды в режиме реального времени и наличии на дорожном полотне мелкодисперсной влаги, воды, снега, гололеда, грязи, о колебаниях и изменениях годовых, сезонных, суточных, погодных и иных условий выполняют в режиме реального времени.

В базах данных ТВС ЦУД сохраняют дополнительную информацию о ближайшем по времени положении и состоянии дорожной обстановки путем внесения и запоминания, например, координат новых и измененных дорожных знаков и препятствий, расчетного прогноза динамики изменения погодного состоянии окружающей среды в режиме реального времени на маршруте движения.

Обычно обновление данных о погодном состоянии окружающей среды в режиме штатной эксплуатации (в сравнении со средне статистической СШЭ) с помощью ТВС известных бортовых систем помощи водителю и систем АДАС, является дорогим, очень сложным, а по ряду показателей и с точки зрения их диагностики и предсказания невозможным. Отсутствие учета таких данных, либо недостаточная точность измеряемых параметров, также оказывают отрицательное влияние на обитую эффективность и надежность работы бортовых систем помощи водителю и систем АДАС.

В свою очередь, при реализации предложенного способа централизованное выполнение данных технологий мониторинга является близким к наивысшему уровню эффективности и надежности с помощью штатных и дополнительных технических и вычислительных средств ЦУД, обладающих достаточной вычислительной производительностью, а также применяемых ими технологий обработки, получения и мониторинга прогнозов от метеостанций и соответствующих служб, основанных на среднестатистических данных, и достоверных прогнозов реальных изменений местного погодного состояния окружающей среды штатной эксплуатации.

Этап 3. При реализации предложенного способа получение дополнительной информации и данных об окружающей среде при штатной эксплуатации эффективно и надежно производится с помощью дополнительных стационарных технических и вычислительных средств ЦУД ДИ ИТС, включающих вычислительные блоки идентификации, определения СШЭ, обнаружения и распознавания ТС и препятствий с системами технического зрения и стационарными датчиками, системы связи и навигации, вычислительные блоки обработки информации, обладающие достаточной вычислительной производительностью. Перечисленные стационарно устанавливаемые блоки, системы, датчики ТВС ЦУД являются, в соответствии с настоящим предложением, элементами дорожной инфраструктуры. Они могут быть надежно защищены от всех климатических и погодных воздействий, от вибрационных и ударных нагрузок, характерных для систем помощи водителю и систем АДАС транспортных средств, а также могут быть выполнены в антивандальном исполнении или удалены от проезжей части дороги и защищены от непосредственного воздействия вандалов, например, размещены на осветительных или оградительных столбах и/или стенках. Дополнительные локальные и/или распределенные датчики систем идентификации ТС, измерения климатических и погодных факторов, систем технического зрения ТВС могут стационарно устанавливаться вдоль дорог сбоку и/или над проезжей частью, и/или внутри дорожного полотна и также могут быть надежно защищены от вандалов, климатических и погодных воздействий, от вибрационных и ударных нагрузок и быть подключены в работу при необходимости.

Основной тип информации, реализуемый стационарными техническими и вычислительными средствами ЦУД ДИ - данные об окружающей обстановке, о СШЭ и о позиционировании ТС.С помощью стационарных датчиков систем технического зрения ЦУД ДИ ИТС выполняется разнообразное: цифровое, инфракрасное, лазерное, ультразвуковое, радиолокационное и др. сканирование местности, ТС и препятствий с необходимыми воздействиями, зависящими от погодного и других состояний окружающей среды, широтой охвата, кратностью, частотой и точностью, недосягаемыми для бортовых систем помощи водителю и системами АДАС.

При реализации предложенного способа сканирование динамики дорожной обстановки с помощью ТВС ЦУД может производиться непрерывно одновременно на всю поперечную ширину дорожного полотна, например, линейными фоточувствительным приборами (ЛФП) или, что является более предпочтительным, ЛФП для ближнего и дальнего скана снабжается соответствующим необходимым объективом с трансфокатором, что позволяет из этих сканов создать стереоизображение. Для их дальнейшей работы ЛФП в стационарном варианте могут быть ориентированы и зафиксированы при установке их по всем осям и горизонтали. Изображения, полученные в результате сканирования, после соответствующего преобразования, сравниваются с изображениями из баз данных и выявляются их существенные изменения, влияющие на дорожную обстановку, например, повышение интенсивности дорожного движения. Кроме этого, от спутниковой системы навигации и/или от ЭБУ окружающих ТС получают с помощью системы связи дополнительные данные, такие как, о навигации ТС в дорожном потоке, погодном состоянии и параметрах СШЭ в режиме реального времени и обрабатывают их по заданным алгоритмам.

Также при дополнительном сканировании получают плоские и/или стереоизображения путем использования устройства сканирования дорожного полотна с двумя линейными фоточувствительным приборами, установленными стационарно на высоте h над дорожным полотном и/или в ТС на гиростабилизированной платформе. Гиростабилизированная платформа представляет собой устройство, в котором известными в современной технике средствами вне зависимости от внешних воздействий на транспортное средство парируются все возмущения положения транспортного средства вокруг и/или относительно трех осей координат, при этом положение двух линейных фоточувствительных приборов устройства сканирования не меняется относительно горизонтальной плоскости. Первый ближний линейный фоточувствительный прибор может быть направлен вертикально вниз и предназначен для получения реального ближнего скана полотна дороги и дорожной обстановки, а второй дальний линейный фоточувствительный прибор может быть направлен под заданным эталонным углом у к горизонтали и предназначен для получения реального дальнего скана для подтверждения динамики изменения дорожной обстановки и состояния полотна дороги. Оба ЛФП всегда одинаково располагаются относительно горизонтальной плоскости.

ЛФП для ближнего и дальнего скана снабжается соответствующим необходимым объективом, например с трансфокатором, что позволяет из этих сканов создать различные плоские, перспективные и стереоизображения. Такое взаимодействие двух ЛФП позволяет создать с одной стороны полный объемный профиль дорожного полотна со всеми его дефектами, а с другой стороны и дорожное полотно в перспективе средствами, минимальными по цене и затратам в эксплуатации и с возможностью последующего геометрического или другого не сложного математического преобразования оцифрованных сканов в плоские, перспективные и/или стереоизображения дорожного полотна.

Первый ближний ЛФП предназначен для получения ближнего скана большого разрешения и может быть расположен так, чтобы плоскость сканирования всегда была расположена вертикально, т.е. перпендикулярно горизонтальной плоскости и большей частью перпендикулярно дорожному полотну, и перпендикулярно вертикальной плоскости расположения осевой линии дорожного полотна и служит для получения текущих изображений ТС. Второй дальний ЛФП может быть расположен под заданным углом у к горизонтали в направлении осевой линии дорожного полотна и предназначен для получения дальнего скана с наибольшим охватом дорожного полотна. При этом осевая линия дорожного полотна может быть любой формы - прямой, дугообразной, ломаной (это бывает в случае наличия перекрестков или поворотов на боковые дороги у основного, сканируемого дорожного полотна).

Все реальные расстояния до элементов сканирования на ближнем и дальнем сканах могут быть рассчитаны на основе геометрических соотношений или измерены, например, методом лазерного дальномера.

При реализации действий способа на УВТС сигналы датчиков ТВС ЦУД ДИ передаются последовательно в вычислительные блоки идентификации, определения СШЭ, обнаружения и распознавания ТС и препятствий, путем вычленения из изображения скана меняющихся изображений ТС и из вычислительных блоков идентификации данные передают в вычислительные блоки обработки информации, в которых производится комплексная обработка всех данных в соответствии с их приоритетностью и с заложенными в программу алгоритмами. Обработка данных сканирования заключается: в получении с помощью датчиков, например таких как, два ЛФП, текущего реального плоского или стереоизображения дорожного полотна с находящимися на нем ТС, движущимися и неподвижными препятствиями, оборудованием дорожной инфраструктуры; в геометрическом и математическом преобразовании каждого текущего реального изображения; в анализе и расчете текущего угла поворота их руля, текущего управления педалями тормозной системы, определения наличия других ТС, препятствий и построения вида текущего состояния дорожного полотна.

Обработка данных сканирования значительно упрощается, так как моно и стереоизображения состоят из множества сигналов, получаемых последовательно, и их расположения в блоке, соответствующем отдельному кадру изображения, аналогичному строчечной и кадровой развертке в телевизионном кадре. Каждый блок кадров с помощью несложных преобразований может быть изменен необходимым образом для получения плоских или перспективных, или стереоизображений, которые сравниваются с изображениями из баз данных на предмет выявления изменения дорожной обстановки в опасную сторону.

При реализации предложенного способа при комплексной обработке данных учитывают обновляемую в режиме реального времени информацию о действующих дорожных знаках, разметке, светофорах и режимах их работы, что позволяет в последующем при формировании управляющих сигналов своевременно и с высокой точностью информировать водителя о необходимом порядке его действий в полном соответствии с правилами дорожного движения и другими требованиями и правилами, устанавливаемыми дорожными знаками, разметкой, светофорами и регулировщиками дорожного движения.

В процессе комплексной обработки учитывается также оперативная информация, вносимая в карты местности и базы данных с помощью ТВС ЦУД дорожной инфраструктуры о проведении строительно-дорожных работ, возникающих объемных дефектах дорожного покрытия (например, колеи, ям, выбоин, трещин, посторонних предметов на или в дорожном покрытии), также могут учитываться данные, полученные от спутниковой системы навигации и/или от ЭБУ окружающих ТС, например, о позиционировании, условиях движения транспортных средств, мотоциклистов, электросамокатов, велосипедистов в транспортном потоке, о погодном состоянии и параметрах СШЭ, о карте и рельефе местности, позиционировании и параметрах движения каждого ТС, мотоциклиста, электросамоката, велосипедиста на полосах движения, расстояниях между ними, их геометрических размеров, скоростях и направлениях движения, ускорениях и торможениях, по меньшей мере в отношении впереди и сзади движущихся ТС, о всех других подвижных и неподвижных препятствиях.

В качестве датчиков систем технического зрения ТВС ЦУД дорожной инфраструктуры в зависимости от поставленных задач и типов дорог (автомагистраль, магистраль, многорядная, однорядная, второстепенная, грунтовая и др.), могут использоваться стационарно устанавливаемые и/или съемные, защищенные от вандалов, погодных и климатических воздействий видеокамеры, стереокамеры, радары, лидары, тепловизоры, ультразвуковые датчики и многие другие. Эффективное и надежное распознавание и идентификация на дорогах в режиме реального времени подвижных и неподвижных ТС, людей, мотоциклистов, электросамокатов, велосипедистов, животных, упавших деревьев, вновь появившихся посторонних предметов, булыжников, бордюров и других препятствий на дорожном полотне, повреждений дорожного покрытия, например, колейности, трещин, ям и других объемных дефектов может осуществляться с помощью дополнительных локальных и/или распределенных датчиков ТВС ЦУД, комплекс которых выбирается из условия наиболее эффективного получения и реализации конкретной информации в режиме реального времени, например, в условиях появления утреннего тумана в ложбинах наиболее информативными будут ультразвуковые или радиолокационные датчики обнаружения ТС и препятствий, а при солнечной погоде там же будут наиболее эффективны телевизионные средства.

Выполнение на борту УВТС перечисленных операций по распознаванию, идентификации ТС, других препятствий, по получению информации и учету изменений среды штатной эксплуатации с помощью ТВС известных бортовых систем помощи водителю и систем АДАС в условиях выпадения осадков, задымления, тумана, загрязнения дорог и датчиков систем технического зрения, например, инеем, снегом, пылью, грязью, конденсатом из тумана, росой, водой из луж, в разное время суток, при повышенных и пониженных температурах окружающего воздуха и при многих других обстоятельствах, представляет из себя крайне сложные задачи, во многом не решаемые бортовыми ЭБУ ТС с помощью современного уровня техники. Реализация этих операций в бортовых системах помощи водителю и системах АДАС приводит из-за необходимости установки на борту большого числа разнообразных датчиков к существенному усложнению конструкции и программных продуктов систем, снижению надежности и эффективности их работы, повышению стоимости как систем, так и их программного обеспечения и ТС в целом.

Отсутствие выполнения даже части из перечисленных функций, а также низкое качество их выполнения и меньшая по сравнению со стационарными надежность работы бортовых датчиков и ЭБУ ТС во всех диапазонах скоростей движения УВТС и параметров СШЭ, оказывает отрицательное влияние на эффективность и надежность работы бортовых систем помощи водителю и систем АДАС. Так, например, таких которые были при испытаниях датчиков бортовых систем помощи водителю (многоканальных систем технического зрения, видеокамер, радаров, лидаров, стереокамер) ограниченные по эффективности и надежности их работы при скоростях движения ТС до 50 км/час на автомобилях Ford, Mazda, FIAT, VW, Volvo, Mitsubishi, Subaru, проведенных исследовательским центром "Thatcham", Великобритания (документ № 13-0168, 2016 г. ), установлено, что в узком скоростном диапазоне эффективность стереокамер оказалась наиболее высокой, но недостаточной для практических целей. В процессе испытаний работа стереокамер была надежной и обеспечивала исключение системами АДАС столкновений с препятствиями (транспортными средствами) только при скоростях движения ТС до 50 км/ч, радары работали эффективно только на скоростях движения ТС только до 30 км/ч, лидары - только до 20 км/ч, а комплексированные системы, состоящие из радаров и лидаров - только на скоростях движения ТС до 35 км/ч. Таким образом, даже датчики новых систем технического зрения, используемые в системах помощи водителю и системах АДАС в современных ТС, далеки от совершенства и имеют очень ограниченные эксплуатационные диапазоны эффективной и надежной работы.

На величину ложных срабатываний бортовых датчиков и систем активной безопасности ТС в целом оказывают влияние не только технические параметры датчиков и систем, но и время года, суток, дорожные, климатические и другие условия. Негативное влияние на увеличение количества ложных срабатываний датчиков и систем технического зрения, как показали результаты испытаний ФГУП «НАМИ» на Дмитровском автополигоне, оказывают внешние условия в виде загрязнения, потертостей или другого повреждения ветровых и защитных стекол, плохая освещенность в ночное время суток (недостаточная освещенность полос движения, ослепление светом фар встречных машин), плохие погодные и климатические условия (снегопад, обледенение, сильный туман, дождь), состояние дорожной разметки, солнечные блики от дорожного полотна и окружающих предметов, цветовые раскраски окружающей инфраструктуры (зданий, деревьев и др.), расположение дорожных знаков и др. Работоспособность и надежность работы бортовых датчиков и электронных компонентов СУД БТС ограничена также температурными условиями внешней среды, например, такими как, выше +40-50°С и ниже -20-40°С.

Как показали результаты наших испытаний 3-х систем предупреждения о выходе из полосы движения (СПДВ) на 3-х автомобилях (DAF, Mercedes-Benz Sprinter и Volkswagen Crafter), все испытанные системы оказались не эффективными при «заснеженности» линий дорожной разметки на уровне 15% и более.

В обобщенном виде по результатам испытаний установлено, что бортовые системы помощи водителю автомобилей частично или полностью не срабатывают:

- в ночных условиях(ряд систем СПДВ),

- при пересечении частично изношенной прерывистой линии разметки при хороших погодных условиях, в условиях «рассеянного тумана» и «сплошного тумана», при включенном «ближнем свете фар» и, в большей мере, при включенном «дальнем свете фар»,

- при включении «ближнего света фар» и наличии встречного «дальнего света фар» в ночное время,

- при пересечении сплошной влажной линии разметки,

- при пересечении изношенной прерывистой линии разметки даже при хороших погодных условиях,

- в дневное летнее время года при ясной погоде при загрязнении сплошной линии в 70% и более,

- при «включении аварийной сигнализации» и одновременном пересечении сплошной линии разметки.

Из изложенного следует, что эффективность и надежность работы современных бортовых систем помощи водителю и систем АД АС и датчиков к ним, используемых в транспортных средствах, далеки от совершенства, особенно при их работе в Российских условиях эксплуатации.

При реализации предлагаемого способа, на основании полученных данных от датчиков и вычислительных блоков идентификации, определения СШЭ, обнаружения и распознавания окружающих ТС и препятствий, стационарно устанавливаемые вычислительные блоки обработки информации ТВС ЦУД, обладающие достаточной вычислительной производительностью, прогнозируют также возможные точки пересечений и/или опасных сближений УВТС с другими ТС, подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и в случае прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС и/или препятствиями, рассчитывают дополнительные маневры, и/или траектории, скорости движения и процесса торможения каждого ТС для предотвращения столкновения и с помощью систем связи передают прогнозируемую информацию и результаты расчетов в электронные блоки информирования водителей и управления УВТС и окружающих его транспортных средств.

Этап 4. При реализации предложенного способа в каждом из ЭБУ ТС по результатам обработки данных, поступивших из вычислительных блоков обработки информации ТВС ЦУД, а также по результатам обработки дополнительных данных, получаемых из спутниковой системы навигации и/или штатных ТВС ЦУД ДИ и из бортовых ЭБУ других ТС, формируют по заданным алгоритмам управляющие сигналы и передают их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний ТС для информирования водителя, соответствующего УВТС, который на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением своего ТС, например, путем воздействия на системы/органы управления тягой, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами ТС, такими как, энергетической установкой, движителем, шасси, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий указанного водителя по исключению критических состояний, ЭБУ ТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением указанного УВТС и каждого окружающего его ТС.

При реализации действий способа значительное ускорение процессов определения параметров дорожного движения, прогнозирования граничных скоростей опасных состояний и регулирования безопасной скорости движения транспортного средства, может быть реализовано только в комплексированной системе, состоящей из стационарных ТВС ЦУД ДИ и комплекса бортовых ЭБУ ТС. В такой системе программные устройства стационарных ТВС ЦУД ДИ, обладающие достаточной вычислительной производительностью, функционирующие с возможностью осуществления в каждом из них программного исполнения функций блока определения параметров движения, блока прогнозирования граничных скоростей опасных состояний, блока регулятора скорости транспортного средства, позволяют в таком исполнении более точно определять параметры движения всех ТС, прогнозировать граничные скорости опасных состояний и регулирование безопасной скорости движения каждого отдельного транспортного средства. При использовании в расчетах граничной скорости сближения с попутным препятствием в виде суммы скорости попутного препятствия и разности текущего значения дистанции и его граничного значения, умноженной на вещественный коэффициент, задаваемый в настроечных данных, достигается возможность выполнения точной оценки минимальной безопасной дистанции между транспортными средствами.

После получения команд управления ЭБУ УВТС передают на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний систем помощи водителю соответствующего ТС для информирования водителя.

При выполнении водителем действий согласно требованиям управляющих сигналов обеспечивается, например, гарантированная стабилизация безопасной скорости движения колесного ТС с расширенным вектором скоростных ограничений, включающим граничные скорости сближения с попутным транспортным средством как сзади, так и сбоку, так и спереди, пробуксовки ведущих колес, сноса передних и заноса задних колес, опрокидывания ТС, падения давлений и разрыва кордов шин, наличия «докатки» в колесной схеме и граничных скоростей в зоне действия дорожных знаков, а также уровней виброускорений.

Однако, в случае наступления критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний, ЭБУ каждого такого УВТС и окружающих его ТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением УВТС и окружающих его ТС, такие как, системы/органы управления тягой, тормозами, рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами всех соответствующих ТС, например, такими, как, энергетической установкой, движителем, шасси.

Этап 5. В электронном блоке управления каждого ТС и/или дополнительными ТВС центра управления движением дополнительно осуществляют контроль за выполнением команд управления работой привода рулевого управления, педалей тормоза и акселератора (тяги), рычага коробки передач (автоматической или механической - по наличию), каждого ТС, оценивают точность их выполнения водителем или соответствующим приводом и, при необходимости, в стационарных ТВС ЦУД ДИ производят перерасчет команд управления и повторно передают дополнительные скорректированные команды управления на приводы управления каждого ТС.

Этап 6. При дополнительном сканировании и математической обработке получают плоские и стереоизображения путем использования устройства сканирования дорожного полотна с двумя линейными фоточувствительным приборами, установленными стационарно дополнительными ТВС центра управления движением и/или в ЭБУ ТС на гиростабилизированной платформе, которые для контроля текущего состояния дорожных условий, сравниваются с изображениями, имеющимися в памяти и базах данных ЦУД ДИ.

К числу основных преимуществ, т.е. технических результатов, достигаемых при реализации предлагаемого способа управления движением транспортных средств с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство -водитель» по сравнению с существующими бортовыми системами помощи водителю и системами АД АС, следует отнести:

1. Повышение эффективности и надежности решения и выполнения ТВС ЦУД ДИ задач управления дорожным движением путем идентификации транспортных средств, мониторинга, формирования, обновления и обработки баз данных и карт местности в среде штатной эксплуатации, распознавания и идентификации подвижных и неподвижных ТС и других препятствий на дорогах, обработки данных по единым централизованно заданным алгоритмам, прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений ТС между собой, а также с подвижными и неподвижными препятствиями, расчета дополнительных маневров, и/или траекторий и скоростей движения каждого ТС для предотвращения столкновений и/или опасных сближений с другими ТС и с подвижными или неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и в случае прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС и/или препятствиями, расчета дополнительных маневров, и/или траекторий и скоростей движения каждого ТС для предотвращения столкновения и т.д. за счет централизованного решения этих задач средствами вычислений ДИ, обладающими достаточной вычислительной производительностью, расположенными в благоприятных стационарных условиях, обеспечивающих создание более оптимальных условий их эффективной работы, защиту от воздействия вандалов, температурных перепадов, неблагоприятных климатических и погодных условий, от вибраций и ударных нагрузок, улучшение условий их эксплуатации, обслуживания и ремонта.

2. Повышение эффективности, надежности и ресурса работы технических и вычислительных средств среды «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» с системами помощи водителю за счет снижения числа и вероятности возникновения отказов путем создания для ТВС ЦУД ДИ более благоприятных условий для эффективной и надежной работы, защиты от воздействия как ранее указанных отрицательных воздействий, то есть климатических и погодных условий, от вибраций и ударных нагрузок, так и DOS атак хакеров, то есть за счет улучшения комплекса условий их эксплуатации, обслуживания и ремонта.

3. Повышение (в сравнении с бортовыми системами помощи водителю УВТС или системой АДАС) эффективности, надежности ИТВ при оказании помощи водителям в среде «интеллектуальная транспортная система -транспортное средство - водитель» (ИТВ) за счет реализации функций и всеобъемлющего решения всего комплекса необходимых и достаточных задач для оказания гарантированной помощи водителям всех транспортных средств при всех условиях дорожного движения и среды штатной эксплуатации, решение и реализация которых в полном объеме не возможна ни в одной отдельной бортовой системе помощи водителю (системе АДАС), ни при применении этих систем в различных комбинациях из-за ограниченности в ТС места, грузоподъемности, вычислительной мощности и стоимости бортовых систем помощи водителю или других систем АД АС.

4. Обеспечение при реализации действий способа гарантированного эффективного и надежного выполнения в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» (ИТВ) конструкций систем и исполнения ими функций оказания помощи водителям в реальных условиях эксплуатации при разных скоростных режимах движения потока ТС, при разного рода не благоприятных воздействиях, то есть загрязнении дорожного полотна, при наличии на нем воды, снега, инея, песка, грязи, гололеда, во время дождя, снегопада, при ухудшении видимости и различаемости элементов разметки и дорожных знаков из-за солнечных бликов, задымления и запыленности воздуха, при высоких и низких температурах окружающего воздуха, при загрязнении и/или повреждении защитных или ветровых стекол ТС и оборудования ИТВ, при недостаточной освещенности, при плохом состоянии дорожной разметки и при наличии других неблагоприятных факторов.

5. Повышение при реализации действий способа эффективности, надежности оказания помощи водителям за счет своевременного решения дополнительных задач, таких как: распознавание дорожных полицейских и их команд; обнаружение ям, колеи, «лежачих полицейских» и других объемных, опасных дефектов дорожного покрытия; проезд нерегулируемых перекрестков равнозначных дорог с соблюдением действующих ПДД; распознавание «маячков» и других сигналов машин экстренных служб, требующих выполнения маневра для их пропуска со сменой ряда или изменения других параметров движения;

6. Обнаружение средствами ДИ ИТС опасных неисправностей ТС, например, таких как несоосности колес и ступиц; обнаружение опасных износов кордов шин; обнаружение опасных износов подвески и рулевого управления.

7. Снижение при реализации действий способа аварийности на дорогах, тяжести ДТП, то есть числа погибших и раненых в результате ДТП, сокращение времени движения каждого ТС, уменьшение расхода топлива транспортными средствами и снижение загрязнение ими окружающей среды вследствие стабилизации и оптимизации траектории и процесса движения каждого ТС, исключающих нестабильные переходные процессы разгона, холостого хода и торможения.

8. Снижение при реализации действий способа минимизации стоимости затрат эксплуатации для всех типов транспортных средств, в которых в максимальной степени и на уровне требований к машинам бизнес класса решена задача оказания помощи водителю для оптимизации его действий по управлению УВТС за счет решения и реализации наиболее сложных и затратных задач и функций расчета маршрута движения и координации управления УВТС на нем с помощью технических и вычислительных средств дорожной инфраструктуры интеллектуальной транспортной системы.

9. Снижение при реализации действий способа стоимости денежных, материальных и других затрат на управление движением транспортных средств (ТС) и на эксплуатацию дорожной инфраструктуры (ДИ) интеллектуальной транспортной системы (ИТС) при использовании в дорожном движении в среде «интеллектуальная транспортная система -транспортное средство - водитель» (ИТВ) всех типов транспортных средств, а также на модернизацию, обслуживание и ремонт технических и вычислительных средств, используемых при реализации предлагаемого способа управления за счет их стационарного применения.

К комплексу решаемых задач и выполняемых функций, реализуемых с помощью, предлагаемого способа управления движением транспортных средств с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель», обеспечивающему наиболее эффективную и надежную работу среды при всех условиях дорожного движения и при всех параметрах среды штатной эксплуатации, включая сложные условия эксплуатации ТС в Российской Федерации, по меньшей мере, можно отнести гарантированное и точное решение следующих задач и выполнение следующих функций:

- точное текущее позиционирование УВТС;

- распознавание дорожной разметки и точное определение местоположения УВТС на полосе движения;

- распознавание дорожных знаков;

- распознавание окружающих ТС и препятствий, в том числе движущихся в передней и задней полусферах;

- стабилизация дистанции УВТС до переднего препятствия;

- стабилизация траектории УВТС на заданном маршруте по данным ТВС ЦУД ДИ с учетом данных ее систем технического зрения и навигации;

- автоматическое торможение УВТС перед внезапно возникшим препятствием при невозможности его объезда;

- смена полосы движения УВТС с учетом положения всех окружающих ТС и препятствий, в том числе для их срочного объезда;

- стабилизация скорости УВТС на подъемах и спусках;

- стабилизация продольных и поперечных скольжений УВТС;

- распознавание дорожных полицейских и их команд;

- обнаружение опасных, дефектов, неровностей и/или других опасных состояний дорожного покрытия;

- распознавание сигналов светофоров и данных их таймеров обратного отсчета;

- проезд нерегулируемых перекрестков равнозначных дорог с соблюдением действующих ПДД;

- распознавание специальных сигналов, сирен и/или «маячков» и т.д. машин экстренных служб, требующих от УВТС для их пропуска выполнения маневра со сменой ряда или изменения других параметров движения;

- автоматическая парковка с выбором места;

- обнаружение опасных несоосностей и других неисправностей колес и ступиц УВТС;

- обнаружение опасных износов протекторов и кордов шин УВТС;

- обнаружение опасных износов подвески и рулевого управления (РУ) УВТС;

- обнаружение опасных падений давления в шинах УВТС.

При решении всего комплекса перечисленных задач с помощью предлагаемого способа обеспечиваются высокоточные мониторинг и диагностика, например, следующих параметров:

- технической скорости УВТС, продольной скорости центра масс УВТС;

- скорости сближения УВТС с попутными передним и задним транспортными средствами или другими препятствиями;

- скорости сноса передних колес УВТС;

- скорости заноса задних колес УВТС;

- опасности возникновения скорости опрокидывания УВТС;

- скорости пробуксовок ведущих колес УВТС;

- продольных и поперечных ускорений УВТС;

- продольных скольжений колес УВТС;

- углов поворота управляемых колес УВТС;

- координат местоположения УВТС в связанной с ним декартовой системе координат;

- скорости УВТС, ограничиваемой дорожными знаками в зоне их действия;

- скорости УВТС, ограничиваемой дальностью обнаружения подвижных и неподвижных препятствий на полосе движения;

- дистанций УВТС до препятствий в передней и задней полусферах на полосе движения;

- топовых значений коэффициентов трения скольжения (характеристика сцепления колес с поверхностью дорожного покрытия);

- давлений воздуха в шинах УВТС;

- температур перегрева шин и тормозов УВТС;

- ограничение скорости движения УВТС со спущенным колесом;

- скорости, опасной для разрыва корда шин УВТС;

- типов, состояния и качества дорожного покрытия;

- климатических и погодных условий;

- параметров окружающей воздушной среды;

- освещенности, времени суток;

- контроля состояния адекватности, сна или бодрствования водителя УВТС;

- технического состояния управляемого водителем транспортного средства (УВТС), его органов управления движением, технического состояния систем помощи водителю (систем АДАС), их компонентов и датчиков.

Техническое определение указанных неисправностей УВТС может осуществляться при внешней видео фиксации поведения УВТС или других визуальных признаков, а также может фиксироваться по данным от бортовой системы диагностики состояния указанных элементов УВТС.

При этом в соответствии с предлагаемым способом, кроме решения основных задач и реализуемых в ней функций, обеспечивается реализация, в том числе, следующих дополнительных функций:

- стабилизация безопасной скорости и дистанции движения УВТС до ТС и препятствий в передней и задней полусферах;

- предотвращение столкновений УВТС с подвижными и неподвижными ТС и препятствиями;

- стабилизация продольных скольжений колес УВТС;

- стабилизация курсовой устойчивости УВТС;

- предотвращение опрокидывания УВТС;

- автоматическое торможение УВТС без блокирования колес до полной остановки на реальных покрытиях (сухой и мокрый асфальт, снег, лед, гравий, песок, грунт, брусчатка) перед подвижным и/или неподвижным препятствием в передней полусфере на полосе движения с учетом дистанции до другого транспортного средства в задней полусфере;

- аварийная остановка УВТС при возникновении критических неисправностей (падение давления в шинах, перегрев шин и тормозов, ослабление крепления колес к ступицам, недопустимый износ кордов шин и др.) и ДТП;

- контроль по траектории движения ТС состояния адекватности, сна или бодрствования водителя УВТС;

- оптимизация состава и создание благоприятных условий для работы датчиков, аппаратных и исполнительных устройств, технических и вычислительных средств (ТВС) ДИ ИТС в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель», которые обеспечивают наиболее эффективную и надежную их работу при всех условиях дорожного движения и при всех параметрах среды штатной эксплуатации УВТС.

Реализация основных функций систем помощи водителю всех ТС в транспортной сети с помощью стационарных технических и вычислительных средств центра управления движением ТС интеллектуальной транспортной системы и исполнение передаваемых команд управления в более простых и доступных бортовых системах помощи водителю ТС позволит радикально повысить надежность функционирования всей перспективной дорожной интеллектуальной системы.

К числу основных преимуществ, т.е. технических результатов, достигаемых при реализации предлагаемого способа следует отнести резкое увеличение безопасности дорожного движения и снижение общих затрат, связанных с функционированием всей транспортной системы, в которой стационарно и централизованно используются технические и вычислительные средства, обладающие достаточной вычислительной производительностью, для управления всеми бортовыми системами помощи водителю УВТС вместо использования сложнейших, дорогих и имеющих ограниченный ресурс работы автономных бортовых систем помощи водителю ТС, не способных решать все задачи, обеспечивающие безопасную эксплуатацию транспортных средств, особенно в дорожно-климатических условиях РФ.

Данное предложение может найти широкое применение на УВТС, эксплуатируемых на дорогах общего пользования и на специализированных, в том числе, закрытых территориях (выставочных комплексах, складских, промышленных и заводских территориях, логистических центрах, автомобильных парковках, гаражных комплексах и т.д.) при всех условиях среды в режиме штатной эксплуатации.

На основании изложенного можно утверждать следующее.

Поставленная техническая задача решается техническими средствами и может быть использована в предложенном виде в народном хозяйстве, следовательно, предложение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».

Предложение имеет отличия от известного способа работы, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».

Предложение при выполнении всех известных и новых действий способа позволяет достичь новых, ранее неизвестных технических результатов, следовательно, соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

Изобретение относится к автомобилестроению. В способе управления движением транспортных средств, управляемых водителем с системами помощи водителю в среде ИТВ, в центре управления движением дорожной инфраструктуры ИТС с помощью дополнительных стационарных ТВС, выполняют распознавание, идентификацию, определяют точное местоположение, геометрические размеры, скорости и направления движения всех ТС, определяют расстояния между ТС и/или препятствиями, выполняют формирование, мониторинг, обновление и обработку баз данных. А также прогнозируют с учетом полученных данных центра управления движением ЦУД ДИ ИТС с помощью стационарных блоков обработки информации БОИ дополнительных ТВС возможные точки пересечений и/или опасных сближений с подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и, в случае выявления прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС, и/или препятствиями, и/или с объектами ДИ, рассчитывают дополнительные маневры и/или траектории и скорости движения каждого ТС для предотвращения столкновений и передают прогнозируемую информацию и результаты расчетов в электронные бортовые устройства УВТС, в каждое из ЭБУ ТС, окружающих УВТС. Достигается повышение эффективности и надежности выполнения ТВС ЦУД ДИ задач управления дорожным движением в среде ИТВ. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ управления движением транспортных средств (ТС), управляемых водителем (УВТС), с системами помощи водителю в среде «интеллектуальная транспортная система - транспортное средство - водитель» (ИТВ), в соответствии с которым технические и вычислительные средства (ТВС) среды ИТВ, включающие электронные бортовые устройства (ЭБУ) транспортных средств (ТС) и ЭБУ ТВС центра управления движением (ЦУД) дорожной инфраструктуры (ДИ) интеллектуальной транспортной системы (ИТС), регистрируют и обрабатывают сигналы от датчиков и систем ТВС ТС и ТВС ЦУД ДИ, а также сигналы от спутниковой системы навигации, передают их в блоки обработки информации (БОИ), которые определяют значения параметров и физических переменных каждого ТС и среды, окружающей УВТС среды штатной эксплуатации (СШЭ), сравнивают их с расчетными и/или с граничными значениями, характеризующими рассчитанное и/или критическое состояние каждого ТС, передают результаты сравнения и расчетов в блоки управления (БУ), которые формируют управляющие сигналы и передают их на устройства вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний для информирования соответствующих водителей, которые определяют и формируют дальнейшие действия по управлению УВТС, а при наступлении критических состояний и/или при недостаточности или отсутствии действий конкретного водителя УВТС по исключению критических состояний, формируют управляющие сигналы и передают их на исполнительные приводы управления движением конкретного УВТС и других окружающих его транспортных средств, отличающийся тем, что в центре управления движением ДИ ИТС с помощью дополнительных стационарных ТВС в режиме реального времени помимо ранее указанных штатных действий выполняют в зоне ответственности центра управления комплекс дополнительных действий, включающий такие действия, при которых:

- осуществляют распознавание, идентификацию, определяют точное местоположение, геометрические размеры, скорости и направления движения всех ТС в зоне ответственности центра управления;

- осуществляют распознавание, идентификацию, определяют точное местоположение, геометрические размеры подвижных и неподвижных препятствий, таких как люди, мотоциклисты, электросамокаты, велосипедисты, животные, дорожные бордюры, посторонние предметы, булыжники, объемные дефекты дорожного покрытия, ямы, а также определяют абсолютные и относительные скорости и направление движения подвижных препятствий;

- определяют расстояния между транспортными средствами и/или препятствиями;

- выполняют формирование, мониторинг, обновление и обработку в режиме реального времени баз данных по заданным алгоритмам, в соответствии с состоянием среды штатной эксплуатации в районах действия ДИ, таких как по картам местности, по типу, качеству и состоянию дорожного покрытия, по дорожной разметке, дорожным знакам, светофорам и режимам их работы, по климатическим условиям СШЭ, таким как скорость ветра, температура, давление и влажность воздуха, наличие и типы осадков, запыленность и задымление воздуха, туман, наличие на дорожном полотне в режиме реального времени мелкодисперсной влаги (иней, роса, морось), воды, снега, гололеда, грязи;

- получают от спутниковой системы навигации и/или от дополнительных стационарных ТВС, бортовых ЭБУ окружающих ТС с помощью систем связи дополнительные данные, такие как: о более точном позиционировании ТС, препятствий и объектов ДИ, о загрязнении воздуха газообразными вредными веществами, такими как: оксидами азота, озоном, формальдегидом, оксидом углерода, твердыми частицами, и обрабатывают их по заданным алгоритмам в режиме реального времени;

- прогнозируют (с учетом полученных данных ЦУД ДИ ИТС с помощью стационарных БОИ дополнительных ТВС) возможные точки пересечений и/или опасных сближений с подвижными и неподвижными препятствиями на траектории движения каждого ТС, и в случае выявления прогноза возможных точек пересечений и/или опасных сближений с другими ТС, и/или препятствиями, и/или объектами ДИ рассчитывают дополнительные маневры и/или траектории и скорости движения каждого ТС для предотвращения столкновений и передают прогнозируемую информацию и результаты расчетов в ЭБУ УВТС и других транспортных средств, окружающих УВТС;

- при этом в каждом из ЭБУ УВТС формируют управляющие сигналы, вырабатываемые по результатам обработки полученных от ЦУД данных, а также дополнительных данных, получаемых от спутниковой системы навигации, и/или от стационарных ТВС, и/или бортовых ЭБУ ТС, окружающих УВТС, на основании чего формируют по заданным алгоритмам окончательные управляющие сигналы и передают их на устройство вывода графической информации и/или на индикаторы расчетных и/или опасных состояний УВТС для информирования водителя, который на основании полученной информации выполняет дальнейшие действия по управлению движением УВТС, путем воздействия на системы/органы управления тягой, тормозами, на рулевые механизмы и/или на органы управления другими системами, узлами и агрегатами УВТС, такими как энергетической установкой, движителем, шасси, а при наступлении критических состояний и/или недостаточности или при отсутствии действий водителя по исключению критических состояний ЭБУ УВТС формируют и передают, минуя водителя, команды управления на приводы управления движением каждого УВТС и других ТС, окружающих УВТС.

2. Способ управления движением транспортных средств по п. 1, отличающийся тем, что дополнительными ТВС центра управления движением и/или бортовым электронным блоком управления ТС дополнительно осуществляют контроль за выполнением команд управления приводами управления движением каждого ТС, оценивают точность их выполнения и, при необходимости, производят перерасчет команд управления и повторно передают через БОИ каждого ТС дополнительные скорректированные команды управления в ЭБУ каждого ТС и/или на приводы управления движением каждого ТС.

3. Способ управления движением транспортных средств по п. 1, отличающийся тем, что при дополнительном сканировании и математической обработке получают плоские и стереоизображения путем использования устройства сканирования дорожного полотна с двумя линейными фоточувствительными приборами, установленными стационарно в ДИ и/или в ТС на гиростабилизированной платформе.