СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ НАЕЗДА НА ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2025 года по МПК B60W30/09 

Изобретение относится к системам распознавания и обнаружения человека, активно принимающим участие в предотвращении наезда на человека, для транспортных средств.

Из уровня техники известен способ управления транспортным средством и устройство управления транспортным средством (патент на изобретение RU 2767214, опубл. 16.03.2022, Бюл. №8). В способе управления транспортным средством вычисляют предел ускорения, при котором расстояние до предшествующего транспортного средства или препятствия в то время, когда установленное время ограничения ускорения прошло от начала ускорения, равно или больше, чем опорное относительное расстояние, или скорость транспортного средства относительно предшествующего транспортного средства или препятствия в то время, когда установленное время ограничения ускорения прошло с начала ускорения, равна или меньше опорной относительной скорости транспортного средства, ускоряют собственное транспортное средство на предельном ускорении, когда целевое ускорение превышает предел ускорения. Время ограничения ускорения - это сумма времени, необходимого до тех пор, пока водитель не нажмет на педаль тормоза после начала ускорения, и времени задержки до тех пор, пока не будет создана тормозная сила после нажатия на педаль тормоза. Недостатком данного способа является его ограниченность, так как рассматриваются только некоторые показатели транспортного средства. Данная система имеет возможность только прямой видимости и только вперед без учета маневрирования транспортного средства (ТС) задним ходом прямо, влево или вправо. Такого рода системы реагируют на любые препятствия в зоне действия датчиков (лидары, дальномеры, фазированные антенные решетки (ФАР)). Данные ТС оснащаются такими системами от завода изготовителя в соответствии с дорогостоящей комплектацией. После приобретения ТС без этих систем довольно проблематично оснастить эту технику системами от производителя. Производитель не предоставляет такие системы в свободную торговлю, а значит такие системы невозможно установить на марки ТС, не принадлежащие производителю.

Наиболее близким по технической сущности является транспортное средство для перевозки грузов на колесах (патент DE 10221298 А1, от 2003-11-27), которое оснащено датчиками, которые используются для обнаружения присутствия предметов или людей и позволяют диспетчеру задействовать тормозную систему. Транспортное средство представляет собой грузовой автомобиль, особенно вилочный погрузчик с противовесом, работающий с возможностью управления и свободного перемещения в обратном направлении. Транспортное средство содержит датчик расстояния, предназначенный для контроля задней части, датчик для определения скорости движения, которые подключены к устройству управления. Устройство управления подключено к блоку управления, который используется для контроля задней части грузовика, и датчику для определения скорости движения. Имеется привод и тормозная система грузовика, при этом при обнаружении препятствия с помощью датчика расстояния транспортное средство может замедляться в зависимости от фактической скорости движения и определенного расстояния до препятствия контролируемым образом. Недостатком данного способа является его ограниченность, так как рассматриваются только некоторые показатели транспортного средства. Недостаток системы в целом заключается в том, что спецтехника (в особенности техника свободного перемещения в обратном направлении) зачастую работает в условиях ограниченного пространства и системы, согласно данному патенту, реагируют на любые препятствия в зоне действия датчиков (лидары, дальномеры, ФАР), что снижает маневренность ТС, а также излишне отвлекают водителя от рабочего процесса. Данными системами ТС оснащаются от завода-изготовителя в соответствии с дорогостоящей комплектацией. После приобретения ТС без этих систем довольно проблематично оснастить эту технику системами от производителя, т.к. производитель не предоставляет такие системы в свободную торговлю, а значит такие системы невозможно установить на марки ТС, не принадлежащие производителю.

Заявленная система имеет унифицированный комплект установки и может устанавливаться на любое ТС. Заявленная система обнаруживает только человека в зонах маневрирования ТС, не реагируя на препятствия, не отвлекая водителя от рабочего процесса. Также система может быть установлена параллельно штатным вспомогательным системам, если штатные вспомогательные системы не могут обеспечить безопасность людей вблизи работы ТС, в интересующем объеме.

Изобретение раскрывает систему улучшения видимости и предотвращения столкновений. Система предназначена для оснащения парка транспортных средств с целью повышения точности и безопасности перемещения в процессе осуществления грузовых операций, в том числе в ограниченном пространстве.

Система обеспечивает визуальный контроль оператора транспортного средства над пространством вне прямой видимости и, в случае обнаружения человека в заданном поле, инициирует торможение и остановку транспортного средства для исключения наезда на человека.

Горные машины, как правило, работают в стесненных условиях, к тому же видимость под землей ограничена. При использовании специализированной техники на земле видимость бывает ограничена. Система предотвращения столкновений обеспечивает своевременное оповещение машиниста о наличии людей в радиусе траектории движения машины.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении повышения безопасности на специализированной технике. Также заявляемая система является универсальной для любой специализированной техники, обеспечивая при этом универсальный монтаж системы на любое транспортное средство.

Данный технический результат достигается тем, что система предотвращения наезда на человека для транспортных средств включает в себя блок обнаружения, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения, исполнительный механизм, при этом блок обнаружения состоит из компьютера с программным обеспечением для обработки видеопотока с тепловизоров, набора тепловизоров, установленных на внешней стороне транспортного средства, и монитора с возможностью показывать изображения с тепловизоров, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения состоит из стабилизатора напряжения и стабилизатора тока, контроллера, по меньшей мере одного реле с обвязкой, шин ввода/вывода для подключения проводов, порта USB mini или Туре С, при этом электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения выполнен с возможностью распознавания сигналов от штатных и нештатных систем транспортного средства, исполнительный механизм состоит из электрического мотора, редуктора, тросика, ролика, выполняющего функцию направления и удерживания тросика в определенном положении, натяжного механизма тросика.

Принцип работы системы заключается в следующем. Тепловизионные камеры, размещенные на транспортном средстве (далее - ТС), ведут съемку излучения инфракрасного спектра окружающего пространства с момента подачи питания на ТС (включение массы). Камеры передают видеоизображение в компьютер, на котором установлено программное обеспечение/нейросеть. Нейросеть обучена выявлять тепловые сигнатуры людей (далее - детекция). Изображение постоянно выводится на монитор, установленный в салоне ТС. В момент детекции сигнатура человека выделяется в рамку, каждый объект отдельно. Одновременно с выделением объекта на изображении в момент детекции отправляется запрос на торможение в электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения (далее ЭБИЗИТ). ЭБИЗИТ сверяет условия, разрешающие использование исполнительного механизма (имитация нажатия педали тормоза водителем), и, если условия соблюдены, то удовлетворяет запрос и ТС останавливается, не доезжая до объекта.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой схематично изображена система предотвращения столкновений для транспортного средства.

Система включает в себя блок обнаружения 1, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения 2, исполнительный механизм 3.

Блок обнаружения 1 состоит из компьютера с программным обеспечением для обработки видеопотока с тепловизоров, набора тепловизоров, установленных на внешней стороне транспортного средства, и монитора с возможностью показывать изображения с тепловизоров. Элементы блока устанавливаются в транспортном средстве в таком месте, где оператору не будут мешать выполнять свои обязанности во время трудового процесса, а в случае ДТП не нанесут вреда здоровью.

Программное обеспечение осуществляет сбор и хранение информации, анализ собранной информации, прогнозирование столкновения с человеком на основе информации об окружающих объектах и информации о транспортном средстве.

Тепловизоры осуществляют съемку излучения инфракрасного спектра окружающего пространства. Тепловизоры устанавливаются спереди, и/или позади, и/или по бокам транспортного средства.

Электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения (ЭБИЗИТ) 2 принимает запросы на торможение от сторонних устройств и датчиков. В качестве датчиков используются датчики как аналоговые, так и цифровые. К таким датчикам могут относиться, например, датчик температуры, датчик продольного ускорения (акселерометр), датчик положения рулевого колеса, датчик положения педалей. Все эти датчики вносят корреляцию в силу нажатия на педаль. В качестве устройств применяются устройства, которые имеют GPIO выводы и/или имеют протоколы взаимодействия с другими устройствами (использование протоколов последовательного соединения, например, RS232, RS485, I2C, Serial и т.п.). К таким устройствам могут относиться устройства NFC/RFID-модуль, Bluetooth-модуль, card reader-модуль. В качестве запросов понимаются всевозможные команды, связанные со взаимодействием между устройствами с помощью цифровой коммуникации.

Электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения состоит из:

- стабилизатора напряжения, понижающего с 24В до 5В, и стабилизатора тока, понижающего ток до 2А;

- контроллера с обвязкой (сопротивления, конденсаторы, транзисторы), имеющего порты ввода/вывода (аналоговые и цифровые), который выполняет заданный алгоритм. Алгоритм: при поступлении запроса на торможение проверяются условия, и, если они выполнены, то инициируется процесс торможения, управляя исполнительным механизмом;

- по меньшей мере одного реле с обвязкой для управления силовым напряжением, для управления исполнительным механизмом, для ввода и изменения в логическое значение сигнала с высоким напряжением, например, сигнала заднего хода, предпочтительно использовать три реле;

- шин ввода/вывода для подключения проводов, в частном случае используется три шины;

- порта USB mini или Туре С - используется для программирования алгоритма и для использования протокола последовательного соединения.

В качестве контроллера предпочтительно использование контроллера ATmega. Контроллер содержит алгоритм, вложенный в него с соблюдением правил из Datasheet контроллера. Программа, которую содержит контроллер, обеспечивает сбор информации об окружающих объектах и информации о транспортном средстве, осуществляет прогнозирование столкновения на основе этой информации и выдает запрос исполнительному механизму на торможение.

Исполнительный механизм состоит из:

- электрического мотора 12-24 В,

- редуктора,

- тросика,

- ролика, выполняющего функцию направления и удерживания тросика в определенном положении,

- натяжного механизма тросика.

При подаче питания прямой полярности на электрический мотор, электрический мотор начинает вращаться по часовой стрелке, приводя в движение редуктор, ко вторичному валу которого закреплен ролик с тросиком. Тросик начинает наматываться на ролик, осуществляя таким образом натяжение. При подаче питания обратной полярности на электрический мотор, электрический мотор начинает вращаться против часовой стрелки, приводя в движение редуктор, ко вторичному валу которого закреплен ролик с тросиком. Тросик начинает разматываться с ролика, осуществляя таким образом отпускание.

Управление питанием электромотора выполняет электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения. Запрос на управление исполнительным механизмом отдает система распознавания или датчики.

Система предотвращения столкновений может взаимодействовать со штатным и нештатным оборудованием транспортного средства.

Электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения может принимать цифровые и аналоговые сигналы и выполнен с возможностью распознавания сигнала от различных систем, а именно штатных и нештатных. К штатным системам можно отнести различные радары, а к нештатным - различного рода датчики и системы распознавания. Получая сигналы от штатных и нештатных систем, осуществляется управление исполнительным механизмом для остановки транспортного средства и предотвращения наезда или столкновения.

Блок инициализации запросов и инициирования торможения при соблюдении условий активирует работу исполнительного механизма.

Условия делятся на основное и второстепенные.

К основному условию относится подтверждение того, что принудительное отключение исполнительного механизма не активировано.

Второстепенные условия зависят от предоставленных систем или датчиков. Примером могут служить такие данные, как данные геолокации, показатели датчиков температуры окружающей среды, датчиков скорости, тахометра, датчиков продольного и поперечного ускорения, датчика положения рулевого колеса и др.

Цифровой контакт распознает или модулирует значение от 0 до 255, через него можно формировать команды, и также может принимать и отправлять два значения правда (логическая 1) или ложь (логический 0). Логическая единица HIGH - это значение, превышающее более половины опорного напряжения микроконтроллера. Логический ноль LOW - это значение ниже половины опорного напряжения микроконтроллера.

Аналоговый контакт распознает или модулирует значение от 0 до 1023 и может работать как цифровой контакт.

На одном из контактов подключена физическая кнопка отключения исполнительного механизма, при появлении логического значения (запрограммированного как триггер) отключается или включается управление исполнительным механизмом.

С помощью портов ввода/вывода микроконтроллера можно распознавать или модулировать различные сигналы как ВКЛ-ВЫКЛ (правда или ложь) или использовать протоколы SPI, I2C, RS485, RS232, а также набор собственных команд.

Контроллер имеет порт USB mini или Туре-С, который поддерживает функцию последовательного соединения, через которую можно отправлять команды от компьютеров.

Учитывая вышеперечисленное, блок инициализации запросов и инициирования торможения может взаимодействовать со всеми устройствами, которые поддерживают один и/или несколько протоколов из перечисленных.

Таким образом, основное условие - активация/деактивация триггера исполнительного механизма, например, кнопка деактивации, реле заднего хода.

Запросы на торможение поступают от датчиков и систем, установленных на транспортном средстве, которые имеют собственные зоны срабатывания.

Система предотвращения столкновений для транспортного средства не требует вмешательства водителя ТС.

Система устанавливается следующим образом. Все элементы системы: блок обнаружения, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения, исполнительный механизм устанавливаются в транспортном средстве в таком месте, где оператору не будут мешать выполнять свои обязанности во время трудового процесса, а в случае ДТП не нанесут вреда здоровью. Проводка питания системы и коммутация между ее элементами прокладывается так, чтобы избежать механических повреждений. Тепловизоры устанавливаются снаружи транспортного средства.

Система работает следующим образом.

Система отслеживает тепловые сигнатуры людей спереди, и/или позади, и/или по бокам транспортного средства и предупреждает сигналом о появлении объекта в поле зрения тепловизионной камеры, осуществляет их маркировку и сопровождение на экране монитора. Программное обеспечение одновременно обрабатывает видеопотоки с двух или более тепловизоров и обеспечивает вывод результатов в реальном времени на один монитор, одновременно с этим посылает запрос на торможение в электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения.

Например, при включенной задней передаче ТС и появлении сигнатуры человека на дистанции менее 10 м система при дальнейшем сокращении дистанции начинает производить активное торможение.

При остановке транспортного средства системой торможения педаль тормоза не вернется в исходное положение до тех пор, пока человек не выйдет из опасной зоны или будет выключена задняя передача.

При расстоянии 0,7-5 м до сигнатуры человека осуществляется нажатие на педаль тормоза полностью для полной остановки транспортного средства. При расстоянии 5-10 м до препятствия система приводится в готовность к экстренной остановке, осуществляя давление на педаль тормоза, нивелируя свободный ход педали.

Ниже описан пример осуществления изобретения. Погрузчик Ричстакер был оснащен системой улучшения видимости с модулем управления тормозом. После монтажа оборудования (нештатное: тепловизионные камеры, компьютер, ЭБИЗИТ, исполнительный механизм) и его калибровки (настройки оборудования для достижения оптимального остановочного и тормозного пути), проводились ходовые испытания. Во время ходовых испытаний создавались различные ситуации, когда человек внезапно появлялся в зонах, где оператор погрузчика физически не способен увидеть человека своевременно и осуществить остановку ТС. После каждой остановки ТС с помощью заявленной системы проводились измерения тормозного пути (с помощью рулетки). При неудовлетворяющих результатах проводились изменения в калибровке оборудования - путем изменения настройки детекции (обнаружения объекта) зоны торможения. Ходовые испытания продолжались до тех пор, пока не будут достигнуты удовлетворяющие результаты, а именно - максимальное сокращение остановочного пути, сохраняя маневренность ТС. На всем протяжении ходовых испытаний проводилась аналитика видеоматериала, записанного с помощью тепловизионных камер, с целью выявления возможных ложных срабатываний и их устранения, также проводился анализ логирования ЭБИЗИТ для сопоставления данных видеоанализа и расчета остановочного пути, для изменения настройки детекции зоны торможения.

Таким образом, при оснащении специализированной техники предлагаемым техническим решением обретается возможность внедрения новейших систем поддержки управления транспортным средством в отношении управления тормозом, не требующих значительных финансовых вложений.

Изобретение относится к системе предотвращения наезда на человека для транспортных средств. Система включает в себя: блок обнаружения, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения, исполнительный механизм, набор тепловизоров и монитор. Блок обнаружения состоит из компьютера с программным обеспечением для обработки видеопотока с тепловизоров. Набор тепловизоров устанавливается на внешней стороне транспортного средства. Монитор показывает изображения с тепловизоров. Электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения состоит из: стабилизаторов напряжения и тока, контроллера, реле с обвязкой, шин ввода/вывода для подключения проводов, порта USB mini или Type C. Электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения выполнен с возможностью распознавания сигналов от штатных и нештатных систем транспортного средства. Исполнительный механизм состоит из: электрического мотора, редуктора, тросика, ролика, выполняющего функцию направления и удерживания тросика в определённом положении, натяжного механизма тросика. Достигается повышение безопасности на специализированной технике. 1 ил.

Система предотвращения наезда на человека для транспортных средств, включающая в себя блок обнаружения, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения, исполнительный механизм, при этом блок обнаружения состоит из компьютера с программным обеспечением для обработки видеопотока с тепловизоров, набора тепловизоров, установленных на внешней стороне транспортного средства, и монитора с возможностью показывать изображения с тепловизоров, электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения состоит из стабилизатора напряжения и стабилизатора тока, контроллера, по меньшей мере одного реле с обвязкой, шин ввода/вывода для подключения проводов, порта USB mini или Type C, при этом электронный блок инициализации запросов и инициирования торможения выполнен с возможностью распознавания сигналов от штатных и нештатных систем транспортного средства, исполнительный механизм состоит из электрического мотора, редуктора, тросика, ролика, выполняющего функцию направления и удерживания тросика в определённом положении, натяжного механизма тросика.