Изобретение относится к автомобильной технике, а именно к бортовым системам помощи водителю наземных транспортных средств (далее - ТС), в частности - для оценки водителем безопасности обгона на двухполосных дорогах, особенно при обгоне ТС категорий М3 и N3 по ГОСТ Р 52051, существенно ограничивающих обзор.
Известна система помощи водителю при обгоне компании Volvo (https://www.volvocars.com/by/support/manuals/v90-cross-country/2019w46/podderzhka-voditelya/fa pomoshchi-pri-obgone, дата публикации - 19.03.2020 г.). Когда ТС под управлением адаптивного круиз-контроля или Pilot Assist (ассистент водителя) следует за другим ТС и водитель (указателем левого поворота в ТС с левосторонним управлением или правого поворота - в ТС с правосторонним управлением) демонстрирует намерение выполнить обгон, эти системы помогают водителю, увеличивая скорость ТС относительно впереди идущего ТС до тех пор, пока ТС не совершит обгон в полосе обгона.
Недостаток данной системы в том, что система не анализирует наличие встречного ТС и не помогает предотвратить столкновение с ним. Это особенно актуально для дорог с однополосным движением в каждую сторону.
Известны система помощи водителю BMWConnectedDrive, система ночного видения, ассистент движения в полосе, система слежения за разметкой, система помощи при перестроении, система «Ассистент вождения Plus», в сочетании с полноцветным проекционным дисплеем BMW [рекламный каталог BMW 7 серии, © BMW AG Мюнхен, 2016 г.]. Данные системы анализируют всю необходимую для безопасного движения дорожную ситуацию вокруг автомобиля, включая наличие и тип дорожных знаков (в частности, наличие ограничения скорости, запрета обгона), линии дорожной разметки, автоматически удерживая ТС в полосе движения, а также предотвращают столкновения с впереди идущими ТС.
Недостатком перечисленных систем является то, что вся собираемая и анализируемая ими информация предназначена исключительно для использования на борту данного автомобиля водителем или системами автоматизированного управления ТС (например, системой Ассистента вождения и адаптивного круиз-контроля) и не передается другим ТС.
Известна система помощи водителю компании Samsung, включающая видеокамеру, установленную за стеклом ветрового окна седельного тягача и передающая видеоизображение нa LED-экраны (англ. light-emitting diode - светоизлучающие диоды), установленные на задних дверях полуприцепа https://www.xled.ru/news/svetodiodnyi-ekran-dlya-obgona (дата публикации -01.07.2016).
Данная система имеет ряд существенных недостатков. Первый: в реальных дорожных условиях экраны интенсивно загрязняются, поскольку находятся в зоне аэродинамического разрежения, в которую затягиваются частички грязи с дороги, обочины и от проезжающих ТС. Второй: при температурах ниже минус 15°С работа LED-экранов может быть нестабильной, что выражается в замедленном обновлении изображения, появлении черных полос или пикселизации на изображении. Третий: крупноформатные LED-экраны имеют очень высокую стоимость. Четвертый: LED-экраны легко повредить при маневрировании в ограниченном пространстве (например, при подъезде к рампе) или даже при небрежном открытии ворот. Пятый: LED-экраны для использования на воротах кузова грузового ТС должны быть оснащены системой защиты от вибраций и ударов, в противном случае они имеют крайне низкий ресурс. Шестой: восприятие водителем информации с LED-экранов может быть затруднено в связи с погодными условиями (например, интенсивными осадками).
Известно устройство для информирования водителя автомобиля об условиях обгона (патент на ИЗ RU №2755645 от 05.02.2021), содержащее блок формирования предупредительных сигналов, связанный с датчиком скорости ТС, а также с датчиками состояния дорожной обстановки перед ним и за ним. Также устройство содержит датчик включения светового сигнала левого поворота у ТС, находящегося сзади, подключенный к блоку формирования предупредительных сигналов.
В качестве датчиков состояния дорожной обстановки могут использоваться такие устройства, как видеокамера, радар и лидар. Все эти датчики применяются главным образом для определения размеров ТС, следующего сзади, и распознавания его скоростных характеристик. В блок-схемах на фиг. 6 процесс распознавания характеристик «автомобиля 2» (ТС, следующего сзади), пошагово не описан, а представлен лишь одноименным блоком. Фактически динамические характеристики «автомобиля 2» могут различаться в весьма широком диапазоне, в зависимости от установленного на нем двигателя, даже для ТС одной марки и модели. Так, диапазон рабочего объема двигателей, устанавливавшихся на автомобиль BMW 5-й серии 1988… 1995 модельного года - от 1,8 до 4,0 л, с соответствующей разницей в их динамических характеристиках. Эту проблему легче было бы решить с помощью аналитического блока, установленного на «автомобиле 2», т.к. в нем известен тип, мощность и другие характеристики двигателя и автомобиля, однако в соответствии с патентом данный блок находится на автомобиле 1 (впереди идущем ТС). Если же анализ «скоростных данных» характеристик «автомобиля 2» осуществляется на основе, скажем, скорости приближения «автомобиля 2» к «автомобилю 1», то на этот процесс в значительной мере оказывает скорость движения самого «автомобиля 1», а также особенности дороги (такое как движение под уклон).
Существенным недостатком системы является необходимость в «дополнительных световых излучателях», входящих в стоп-сигналы и указатели поворотов и информирующих водителя «автомобиля 2» об условиях запланированного обгона. Это приводит, во-первых, к необходимости изменения Международной нормативной базы в области устройств освещения и сигнализации транспортных средств, а во-вторых, к необходимости изучения всеми водителями значений сигналов «дополнительных световых излучателей» и, кроме того, изменению конструкций всех фонарей ТС.
Для данного устройства характерно, что для анализа ряда характеристик ТС, следующего сзади используется Блок формирования предупредительных сигналов, находящийся на впереди идущем ТС. Также его неотъемлемой отличительной особенностью является то, что его ЭБУ содержит средство искусственного интеллекта.
Недостатком данного устройства является высокая сложность анализа скорости участвующих в обгоне ТС (в сочетании с отсутствием его описания в патенте), а также необходимость анализа габаритов ТС, следующего сзади. Ряд вопросов вызывает логическая структура, способная анализировать скоростные характеристики ТС, следующего сзади. На сегодняшний день не решены вопросы сертификации систем искусственного интеллекта на дорожном транспорте, и, как следствие, остается открытым вопрос о правомерности применения таких систем. Также функция запрета или разрешения на выполнение обгона перекладывает ответственность за возможные ДТП с водителя на электронную систему.
Известны система и способ «See-Through System» («система видения насквозь») [https://www.researchgate.net/publication/259344592_Augmented_Reality Driving_Supported_by_Vehicular_Ad_Hoc Networking, дата публикации - 10.2013 г.], позволяющие водителю следующего сзади ТС «насквозь» видеть крупногабаритные ТС, следующие перед ним. В передаче потоковой видеоинформации участвуют системы DSRC (англ. Dedicated short-range communications - выделенная связь ближнего действия), обеспечивающие связь между TC (V2V- vehicle-to-vehicle) и беспроводные технологии, базирующиеся на Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) - автомобильные самоорганизующиеся (беспроводные) сети.
Первым недостатком данной системы является необходимость управления ТС в «очках дополненной реальности», что представляет для водителя неудобства и в ряде случаев небезопасно. ПДД РФ не разрешают использование такой аппаратуры при управлении ТС. Второй недостаток - необходимость передачи между ТС потоковой видеоинформации в режиме реального времени, что может сопровождаться задержками, способными приводить к неверной оценке водителем ТС, следующего сзади, оперативной обстановки перед лидирующим ТС, и, как следствие, дорожно-транспортным происшествиям. Разработчики сталкиваются с необходимостью разрешения дилеммы между передачей изображения в максимальном разрешении и увеличением скорости обмена данными. При увеличении разрешения изображения существенно снижается скорость передачи данных между ТС и возникают помехи, а при снижении разрешения снижается качество видеоизображения, что может привести к неверной оценке водителем ТС, следующего сзади, актуальной обстановки перед лидирующим ТС, и, как следствие, дорожно-транспортным происшествиям. Также при снижении качества видеоизображения практически невозможна передача ТС, следующему сзади, достоверной информации о дорожных знаках перед лидирующим ТС, что в случае со знаками, запрещающими обгон, способно снижать безопасность дорожного движения.
Известна система помощи водителю при обгоне (патент на изобретение RU №2550566 от 04.07.2013, прототип). Устройство для реализации описанного в патенте способа содержит два оптико-электронных преобразователя, датчик ускорения, датчик скорости, датчик продольного уклона дороги, вычислитель, переключатель ввода информации о геометрических размерах транспортных средств, световые и звуковые сигнализаторы.
Недостатком данной системы является то, что она включает дополнительные устройства: оптико-электронные преобразователи и два дополнительных световых сигнализатора, установленные на задней поверхности обгоняемого транспортного средства. Кроме того, данная система не способна определять наличие дорожных знаков перед впереди идущим транспортным средством и, соответственно, предупреждать о них водителя ТС, следующего сзади.
Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение надежности, ресурса и быстродействия системы помощи водителю наземного транспортного средства при обгоне.
Техническая задача решена в системе помощи водителю наземного транспортного средства при обгоне, включающем средства технического зрения в виде видеокамеры, установленной за стеклом ветрового окна в зоне его очистки стеклоочистителями, бортовые средства передачи данных, средства отображения информации и средства беспроводной передачи данных для осуществления сетевых взаимодействий V2V и V2X (англ. Vehicle-to-Everything -ТС, подключенное к любому объекту), при этом средства беспроводной передачи данных находятся на впереди идущем и следующем сзади ТС, движущихся по одной полосе; на впереди идущем и следующем сзади ТС установлены приемный модуль, включающий высокоточный ГНСС-приемник (англ. Global Navigation Satellite System - Глобальная навигационная спутниковая система), осуществляющий определение местоположения ТС в режиме RTK (англ. Real-Time Kinematic - кинематика в реальном времени) с погрешностью определения текущего местоположения ТС, не превышающей 0,3 м, и радар, аналитический модуль и передающий модуль, при этом видеокамера входит в состав приемного модуля; аналитический модуль имеет функцию анализа входящей информации о расстоянии до встречного ТС, внешних условиях рельефа и передачи ее ТС, следующему сзади, передающий модуль включает в себя средства беспроводной передачи данных ТС, следующему сзади, а средства отображения информации находятся на панели приборов каждого ТС.
Для повышения надежности работы путем дублирования данных, получаемых от видеокамеры, приемный модуль системы может включать в себя радар, работающий в режимах обзора дальней и ближней зоны, установленный в передней части ТС со стороны органов управления.
Для повышения надежности, функциональности работы системы и обеспечения возможности анализа входящей информации, поступающей от разных источников, аналитический модуль имеет функцию анализа входящей информации о дорожных знаках, дорожной разметке и сигналах светофора.
Для повышения безопасности обгона и обеспечения высокой надежности работы системы в ночное время видеокамера приемного модуля может иметь функцию записи изображения в инфракрасном диапазоне.
Для обеспечения уверенного распознавания объектов дорожной сцены и повышения качества видеопотока, передаваемого в аналитический модуль, видеокамера приемного модуля имеет разрешающую способность не ниже 4К (3840×2160 пикс.).
Решение технической задачи - повышение надежности, ресурса и быстродействия системы помощи водителю наземного транспортного средства при обгоне, достигается следующей совокупностью его отличительных признаков:
средства беспроводной передачи данных находятся на впереди идущем и следующем сзади ТС, движущихся по одной полосе; на впереди идущем и следующем сзади ТС установлены приемный модуль, включающий высокоточный ГНСС-приемник, осуществляющий определение местоположения ТС в режиме RTK с погрешностью определения текущего местоположения ТС, не превышающей 0,3 м, и радар, аналитический модуль и передающий модуль, при этом видеокамера входит в состав приемного модуля; аналитический модуль имеет функцию анализа входящей информации о расстоянии до встречного ТС, внешних условий рельефа и передачи ее ТС, следующему сзади, передающий модуль включает в себя средства беспроводной передачи данных ТС, следующему сзади, а средства отображения информации находятся на панели приборов каждого ТС.
Для повышения надежности работы путем дублирования данных, получаемых от видеокамеры, приемный модуль системы может включать в себя радар, работающий в режимах обзора дальней и ближней зоны, установленный в передней части ТС со стороны органов управления.
Для повышения надежности, функциональности работы системы и обеспечения возможности анализа входящей информации, поступающей от разных источников, аналитический модуль имеет функцию анализа входящей информации о дорожных знаках, дорожной разметке и сигналах светофора.
Для повышения безопасности обгона и обеспечения высокой надежности работы системы в ночное время видеокамера приемного модуля может иметь функцию записи изображения в инфракрасном диапазоне.
Для обеспечения уверенного распознавания объектов дорожной сцены и повышения качества видеопотока, передаваемого в аналитический модуль, видеокамера приемного модуля имеет разрешающую способность не ниже 4К (3840×2160 пикс.).
Данная совокупность отличительных признаков системы не обнаружена в процессе патентно-информационного поиска, следовательно, техническое решение соответствует критерию «новизна». Оно также не следует явно из уровня техники, следовательно, оно соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг. 1 показана схема системы помощи водителю ТС при обгоне.
На фиг. 2 - пример предупреждения о наличии встречного ТС, расстоянии до него от ТС, следующего впереди, а также его скорости на средствах отображения информации (мониторе) ТС, следующего сзади.
Система помощи водителю наземного ТС при обгоне (фиг. 1, 2) содержит средства технического зрения в виде видеокамеры 1, установленной за стеклом 2 ветрового окна в зоне его очистки стеклоочистителями 3, бортовые средства 4 передачи данных, средства 5 отображения информации, средства 6 беспроводной передачи данных для осуществления сетевых взаимодействий V2V и V2X, при этом средства 6 беспроводной передачи данных находятся на впереди идущем ТС 7 и следующем сзади ТС 8, движущихся по одной полосе 9; на впереди идущем ТС 7 и следующем сзади ТС 8 установлены приемный модуль 10, включающий высокоточный ГНСС-приемник (не показан), осуществляющий определение местоположения ТС 8 в режиме RTK с погрешностью определения текущего местоположения ТС 8, не превышающей 0,3 м, и радар 11, аналитический модуль 12 и передающий модуль 13, при этом видеокамера 1 входит в состав приемного модуля 10, аналитический модуль 12 имеет функцию анализа входящей информации о расстоянии до встречного ТС 14, внешних условиях рельефа и передачи ее ТС 8, следующему сзади, передающий модуль 13 включает в себя средства 6 беспроводной передачи данных транспортному средству 8, следующему сзади, а средства 5 отображения информации в виде монитора 5а находятся на панелях приборов 15 ТС 7 и 8.
Для удовлетворения законодательным требованиям РФ беспроводная связь между передающим модулем 13 и приемным модулем 10 соответственно впереди идущего ТС 7 и ТС 8, следующего сзади, осуществляется с помощью средств 6 беспроводной передачи данных К2К для осуществления сетевых взаимодействий в диапазоне радиочастот 5855-5925 МГц. Данная полоса радиочастот выделена решением Государственной комиссии по радиочастотам при Министерстве информационных технологий и связи Российской Федерации (далее - ГКРЧ) от 10.03.2011 №11-11-01-2 для применения юридическими и физическими лицами придорожных и автомобильных радиоэлектронных средств интеллектуальных систем на транспорте без оформления отдельных решений ГКРЧ.
Для повышения надежности работы путем дублирования данных, получаемых от видеокамеры 1, приемный модуль 10 может включать в себя радар 11, работающий в режимах обзора дальней и ближней зоны по ГОСТ Р 58834, установленный в передней части ТС 7 и 8 со стороны органов управления (не показаны).
Для повышения надежности, функциональности работы системы и обеспечения возможности анализа входящей информации, поступающей от разных источников, аналитический модуль 12 имеет функцию анализа входящей информации о дорожной разметке 16, дорожных знаках и сигналах светофора (не показаны).
Для обеспечения высокой надежности работы системы в ночное время видеокамера 1 приемного модуля 10 имеет функцию записи изображения в инфракрасном диапазоне.
Для обеспечения уверенного распознавания объектов дорожной сцены и повышения качества видеопотока, передаваемого в аналитический модуль 12, видеокамера 1 приемного модуля 10 имеет разрешающую способность не ниже 4К (3840 × 2160 пикс.). При разрешении, меньшем этого значения, велика вероятность неверного распознавания дорожных знаков, дорожной разметки 16 и сигналов светофора, а также ошибок при определении наличия встречного ТС 14.
Предложенная система позволяет водителю ТС 8, следующего сзади, до начала обгона получить достоверную информацию о наличии или отсутствии встречного ТС 14, а также наличии перед впереди идущим ТС 7 сложного рельефа (опасных поворотов, спусков, подъемов и т.п.), перекрестков, пешеходных переходов, железнодорожного или трамвайного переезда, зоны с запрещенным обгоном, на основании предупреждающих дорожных знаков, для того, чтобы не начинать обгон при отсутствии встречных ТС 14, но при наличии иных обстоятельств, способных снизить безопасность обгона.
В отличие от известных систем, передающих водителю ТС 8, следующего сзади, видеопоток, характеризующийся большим объемом данных, что вызывает значительные задержки, влияющие на эффективность работы системы, снижая надежность передачи данных и повышая нагрузку на аналитический модуль 12, в предложенной системе на ТС 8, следующее сзади, передается лишь ограниченный набор выходных данных, позволяющий с помощью штатного монитора 5а ТС 8 проинформировать его водителя о скорости встречного ТС 14 и расстоянии до него, а также иных обстоятельствах, имеющих важное значение для принятия решения о начале обгона, что существенно повышает надежность и быстродействие системы помощи водителю при обгоне, повышая безопасность дорожного движения.
Заявленный технический результат достигается без диспетчерского центра, не зависит от погодных (к примеру, наличия, вида и интенсивности осадков), дорожных и прочих внешних условий, включая наличие и стабильность функционирования сетей GSM, а также не зависит от наличия аналогичной системы на встречном ТС 14.
Средствами 5 отображения информации, установленными на панели приборов 15 ТС, может являться как штатный монитор ТС 5а, так и проекционное устройство (не показано) или дополнительный монитор (не показан).
В отличие от известных систем, предложенная не предъявляет требований по наличию на ТС уникальных средств световой или звуковой сигнализации, а также уникальных средств отображения информации, отсутствующих в нормативной базе и ПДД, а основана на применяющихся на современных серийных ТС устройствах и подсистемах: радарах, видеокамерах, ГНСС-приемниках и средствах передачи информации (V2V, V2X, RTK), функционирующих в частотных диапазонах и форматах передачи данных, разрешенных к применению на дорожных ТС, что позволит существенно ускорить ее внедрение.
Изобретение относится к системе помощи водителю наземного транспортного средства при обгоне. Система включает: средства технического зрения в виде видеокамеры, установленной за стеклом ветрового окна в зоне его очистки стеклоочистителями, бортовые средства передачи данных, средства отображения информации и средства беспроводной передачи данных между ТС. Средства беспроводной передачи данных находятся на впереди идущем и следующем сзади ТС, движущихся по одной полосе. На впереди идущем и следующем сзади ТС установлены приемник глобальной навигационной спутниковой системы, радар, аналитический модуль и передающий модуль с видеокамерой. Аналитический модуль анализирует входящую информацию о расстоянии до встречного ТС, скорости встречного ТС, внешних условиях рельефа и передает ее ТС, следующему сзади. Средства отображения информации находятся на панели приборов каждого ТС. Достигается повышение надежности и быстродействия системы помощи водителю наземного транспортного средства при обгоне. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Система помощи водителю наземного транспортного средства (далее - ТС) при обгоне, включающая средства технического зрения в виде видеокамеры, установленной за стеклом ветрового окна в зоне его очистки стеклоочистителями, бортовые средства передачи данных, средства отображения информации и средства беспроводной передачи данных для осуществления сетевых взаимодействий V2V (англ. «vehicle-to-vehicle», связь между ТС) и V2X (англ. «vehicle-to-everything», связь между ТС и всем его окружением), отличающаяся тем, что средства беспроводной передачи данных находятся на впереди идущем и следующем сзади ТС, движущихся по одной полосе; на впереди идущем и следующем сзади ТС установлены приемный модуль, включающий высокоточный ГНСС-приемник (англ. Global Navigation Satellite System - Глобальная навигационная спутниковая система), осуществляющий определение местоположения ТС в режиме RTK (англ. real-time kinematic, кинематика в реальном времени) с погрешностью определения текущего местоположения ТС, не превышающей 0,3 м; радар, аналитический модуль и передающий модуль, при этом видеокамера входит в состав приемного модуля, аналитический модуль имеет функцию анализа входящей информации о расстоянии до встречного ТС, скорости встречного ТС, внешних условиях рельефа и передачи ее ТС, следующему сзади, передающий модуль включает в себя средства беспроводной передачи данных транспортному средству, следующему сзади, а средства отображения информации находятся на панели приборов каждого ТС.
2. Система помощи водителю по п. 1, отличающаяся тем, что приемный модуль включает в себя радар, работающий в режимах обзора дальней и ближней зоны, установленный в передней части транспортного средства со стороны органов управления.
3. Система помощи водителю по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что аналитический модуль имеет функцию анализа входящей информации о дорожных знаках, дорожной разметке и сигналах светофора.
4. Система помощи водителю по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что видеокамера приемного модуля имеет функцию записи изображения в инфракрасном диапазоне.
5. Система помощи водителю по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что видеокамера приемного модуля имеет разрешающую способность не ниже 4К (3840 × 2160 пикс.).
| DE 10255331 A1, 17.06.2004 | |||
| US 2017144657 A1, 25.05.2017 | |||
| US 6516273 B1, 04.02.2003 | |||
| DE 102010042115 A1, 12.04.2012 | |||
| СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2013 |
|
RU2550566C2 |
