Принцип работы датчика усталости водителя q3. Система контроля усталости водителя – как это работает

По статистике, до трети происшествий на дорогах происходят из-за небрежности водителей, вызванной физической истощённостью или засыпанием за рулём. К наибольшей группе риска относятся те автомобилисты, которые профессионально занимаются грузовыми и пассажирскими перевозками на большие расстояния, длительное время непрерывно . Способствуют засыпанию за рулём монотонная дорожная разметка и тёмное время суток.

Необходимость системы распознавания усталости

При , для избегания дорожно-транспортного происшествия, время срабатывания тормозного механизма будет одним из факторов своевременной остановки транспорта. К другим подобным факторам можно причислить: скорость, с которой водитель отреагирует на изменившуюся обстановку, и время, которое ему понадобится для принятия решения и приведения в действие соответствующего исполнительного механизма.

В результате проведённых исследований было установлено, что постоянное управление транспортом на протяжении 4 часов понижает скорость реагирования автомобилиста на изменение дорожной обстановки в 2 раза, а в течение 8 часов - до 5–7 раз.

Система распознавания усталости водителя следит за определёнными параметрами физической формы человека, которые стабильны, когда за рулём человек выспавшийся и бодрый. В случае когда механизм замечает отклонения от базовых нормативов, заложенных настройками, то различными типами сигналов и оповещений уведомляет о необходимости , сделав паузу на отдых.

Способы осуществления контроля

Контроль усталости водителя может осуществляться несколькими методиками. В основу прибора безопасности заложены три способа определить усталость управляющего транспортным средством человека:

1. Способ, базирующийся на оценке траектории движения транспорта.
2. Способ, базирующийся на оценке действий водителя дорожно-транспортного средства.
3. Способ, базирующийся на оценке траектории движения головы человека за рулём.

Существующие на сегодня , а также раннего обнаружения признаков усталости водителя транспортного средства функционируют, опираясь на несколько нюансов: стиль езды, манера поведения за рулём, применение механизмов управления, условия и обстановка движения. Конструктивно такие устройства могут объединять устройство управления, контроллер руля, световой и звуковой сигналы предупреждения.

Принцип действия

Как работает датчик усталости водителя: датчик поворотов рулевого колеса статистически оценивает интенсивность, периодичность поворотов колеса за прошедшие четыре часа от начала движения и в случае обнаружения статистической погрешности выше допустимого уровня передаёт сигнал на блок управления, который активирует элементы сигнализации об опасности.

В комплекс управления попадает большое количество сигналов, информирующих о разных параметрах:

1. Манера вождения - разного типа ускорения за полчаса после начала движения, оценка скорости.
2. Условия управления - продолжительность поездки, оценка времени суток.
3. Эксплуатация исполнительных механизмов - оценка интенсивности использования переключателей под рулём, тормозной системы, устройств на щитке управления.
4. Интенсивность поворотов рулевого колеса - оценка скорости и ускорения.
5. Состояние дорожного покрытия - контроль режимов ускорения.
6. Направление движения дорожно-транспортного средства - контроль различных видов ускорений.

Постоянно проводя комплексные расчёты по определённым алгоритмам, устройство обнаруживает отклонения в направлении движения транспортного средства и действиях человека. О чём сообщается на дисплее панели управления, сигнализируя звуком. Если водитель игнорирует сигналы, сонным продолжает управлять автомобилем, то с периодичностью четверть часа оповещение возобновляется. Активация системы безопасности происходит при достижении транспортным средством скорости в 80 км/час.

Новейшая Австралийская разработка в стадии тестирования - система контроля усталости водителя DAS - позволяет поддерживать безопасность дорожного движения транспортными средствами благодаря жёстким требованиям по соблюдению предписанных ограничений. Такой прибор способен читать установленные знаки, также следить за выполнением предписанных ними норм. Такое средство способно предоставить полиции детальные сведения о том, где транспортное средство было, какова была его скорость движения на определённых участках дорог.

Комплекс DAS оборудуется тремя видеокамерами, одна из которых смотрит вперёд, а остальные фокусируются на положении головы водителя. В записывающем устройстве компьютера фиксируется дорожная обстановка и положение головы, а интеллектуальное устройство, выделяя нужное, понимает назначение дорожных знаков.

Если транспортное средство приближается слишком быстро к дорожным знакам, например, ограничения скорости, система сигналом оповещает об этом водителя. В случае игнорирования предупреждения нарушение вносится в память компьютера. Такой же механизм предупреждения и фиксации нарушений предусмотрен и для остальных групп дорожных знаков.

Система контроля усталости водителя DAS - новейший прибор безопасности Вольво на рынке. Устройство оснащается видеосъёмкой, задача которой контролировать ровность бега транспортного средства относительно дорожной разметки. При обнаружении периодических отклонений от траектории движения и виляний, органами оповещения производится предупредительный сигнал. Для водителя это может символизировать своеобразную красную черту, за которую не стоит переходить, а нужно сделать остановку на отдых. Для подробного ознакомления с такой системой производителем предусмотрена инструкция по эксплуатации, написанная более чем на 400 страницах.

Если статья оказалась полезной, напишите нам.

По статистике, одной из самых частых причин автомобильных аварий является усталость водителя. Исследования показали, что уже через четыре часа вождения, скорость реакции, как правило, снижается в два раза, а уже восемь часов поездки и вовсе демонстрируют действительно катастрофические результаты – замедление реакции в шесть раз. А так как каждый автомобильный производитель всегда стремился сделать свою продукцию максимально безопасной, после проведённых исследований, начались активные разработки специального датчика, определяющего уровень усталости водителя.

Инноваторами в этой области можно считать японскую компанию Nissan, силами специалистов которой, уже в 1977 году была запатентована по-настоящему революционная автомобильная технология. Однако, из-за активной работы в других сферах, первая рабочая система подобного рода была реализована только через несколько лет.

По факту же первыми использовали новую технологию на практике шведские Volvo, устанавливая систему, получившую название Driver Alert Control, в которую входила камера, остлеживающая поведение машины на дороге, а также сам датчик, замеряющий частоту и манеру движений рулевого колеса. Система выдавала определённые сигналы, когда показатели движений руля через чур отклонялись от нормы.

Driver Alert Control предлагает уставшему водителю остановится и передохнуть выпив чашечку кофе

Позже к двум автомобильным гигантам присоединилась и компания Mercedes. Система претерпела некоторые изменения: было решено убрать видеокамеру и добавив датчик, реагировавший на частоту и силу нажатия на педаль. Кроме того, система дополнилась показателями, обозначавшими определённые нормы. Датчики срабатывали, давая сигнал об остановке, когда эти показатели предельно отклонялись от нормальных. Но такая система не могла подойти под каждого водителя. Позже она была несколько изменена. Были также установлены датчики для определения ветра сбоку, и для оценки качества дорожных покрытий. Также добавились датчики для определения нажатий кнопок магнитолы и климат контроля.

Подобные системы также используются на машинах Skoda и Volkswagen.

На сегодня самыми распространённым и являются два вида реализации системы. Первый случай предполагает измерение датчиком поведения на дороге, куда входят такие характеристики, как сила нажатия на педали тормоза и газа, а также амплитуда движений рулевого колеса. Именно этот вид системы используют Volkswagen, Mersedes, Volvo и Skoda.

Если говорить о японском сегменте рынка, то здесь используется несколько иной способ. Именно поэтому больше всего внимания уделяется психоэмоциональн ым показателям самого водителя транспортного средства. Для контроля здесь используется видеокамера, которая предназначена для слежения за мимикой лица и жестами водителя. Прежде всего, система настраивается на реагирование при закрытии глаз, отвечая предупредительны м сигналом. Анализируется и то, насколько часто моргает водитель, насколько глубоко и размеренно он дышит, распознавая при этом, когда человек просто моргает за рулём, а когда закрывает глаза.

В целом система в обоих случаях работает примерно одинаково.

Для начала блок управления занимается сбором и анализом полученной информации, поступающей с самих камер и датчиков. Такой подход призван в значительной мере расширить возможности системы для распознавания имеющихся условий. После этого, анализируется и определяется некая манера вождения каждого водителя, чтобы в последствие подстроить систему под индивидуальные параметры. Таким образом, полученные данные со временем становятся установленной нормой в системе.

В дальнейшем, поступающая информация будет сравниваться с определёнными заранее значениями норм.

Временные показатели первоначального измерения для каждой марки сугубо индивидуальны. Обычно вся процедура занимает от 15 до 30 минут.

При отклонении от нормальных показателей система дает предупреждающий звуковой сигнал водителю, оповещая о необходимости остановки.

По данным немецких страховых компаний четвертая часть аварий на автобанах Германии происходит из-за засыпания водителей за рулем. Отечественная статистика называет близкую цифру. Чаще всего водитель засыпает во время долгого и монотонного движения по загородной дороге.

Исследования показали, что четыре часа проведенные за рулем снижают время реакции водителя в два раза, через восемь часов управления автомобилем время реакции уменьшается в шесть раз. Существует много советов, как бороться с сонливостью. Периодические остановки и физические упражнения, беседа с попутчиком и др.

Из моего личного опыта:

• жена, сидя на заднем сиденье, наблюдает за моими глазами в зеркале заднего вида. Способ ненадежный, она сама может заснуть.

Система контроля усталости водителя наблюдает за состоянием водителя и при необходимости, требует остановиться и отдохнуть.

Система просит отдохнуть!

Существует две разновидности систем контроля:

• это наблюдение за действиями водителя;
• либо анализ поведения автомобиля на дороге.

На первых этапах проектирования систем, главным параметром было наблюдение за глазами водителя — контролировалась частота моргания и в случае опасности водителю подавался сигнал. Способ показал себя как неэффективный, потому что водители на сигнал (дрожание руля), реагировали с опозданием.

Названия систем контроля усталости водителя:

• Driver Alert Control,
• Attention Assist.

Как работает современная система контроля усталости водителя

Современные системы учитывают большее количество параметров. Оценивается стиль управления автомобилем, частота воздействий на органы управления, поведение автомобиля на дороге.

Система за вами наблюдает!

В состав системы входит электронный блок управления, датчик положения рулевого колеса, звуковые и световые сигнализаторы. В своей работе блок управления использует информацию от других систем безопасности: , управления двигателем, ночного видения и .

Система контроля усталости включается при достижении автомобилем скорости порядка 80 км/час и работает по следующему алгоритму. Блок управления, получив исходную информацию в течение первого получаса движения автомобиля на установившейся скорости, определяет манеру управления автомобиля водителем: скорость, продольное и поперечное ускорения автомобиля, скорость и ускорение при вращении руля, частота воздействий на органы управления автомобиля.

Если с течением времени стиль управления автомобилем и его траектория движения изменяется, на мониторе автомобиля появляется надпись с требованием остановки для отдыха и включается звуковая сигнализация.

Видео:

Вот эта опция неплохая для автомобилей, было у меня пару раз, начинал кемарить за рулем автомобиля, благо вовремя спохватывался.

Причиной примерно 25% всех серьезных аварий на дорогах является усталость водителя и, как следствие, засыпание за рулем. Наибольший риск засыпания наблюдается в дальних поездках, особенно в темное время суток и при монотонных дорожных условиях. Практика показывает, что через четыре часа непрерывного вождения реакция водителя снижается в два раза, через восемь часов – в шесть раз.

Система контроля усталости следит за физическим состоянием водителя и если фиксирует определенные отклонения, предупреждает водителя о необходимости остановки и отдыха. В зависимости от способа оценки усталости водителя различают три типа систем. Первые построены на контроле действий водителя, вторые - контроле движения автомобиля, третьи - контроле взгляда водителя.

Mercedes-Benz с 2011 года устанавливает на своих автомобилях систему Attention Assist , в которой контроль действий водителя основывался на многих факторах: манере езды, поведении за рулем, использования органов управления, характере и условиях движения и др .

Конструкция системы Attention Assist объединяет датчик рулевого колеса, блок управления, сигнальную лампу и звуковой сигнал оповещения водителя. Датчик рулевого колеса фиксирует динамику действий водителя по вращению рулевого колеса. В своей работе система использует также входные сигналы датчиков других систем автомобиля: управления двигателем , курсовой устойчивости , ночного видения , тормозной системы .

Блок управления обрабатывает входные сигналы и определяет:

• стиль вождения (анализ скорости, продольного и бокового ускорения в течение 30 мин. после начала движения );
• условия вождения (анализ времени суток, продолжительности поездки );
• использование органов управления (анализ использования тормоза, подрулевых переключателей, кнопок на панели управления );
• характер вращения рулевого колеса (анализ скорости, ускорения );
• состояние дорожного полотна (анализ бокового ускорения );
• характер движения автомобиля (анализ продольного и бокового ускорения ).

В результате проведенных вычислений устанавливаются отклонения в действиях водителя и траектории движения автомобиля. На дисплей панели приборов выводится сигнальная надпись о необходимости сделать перерыв и производится звуковой сигнал. Если после сигналов водитель не останавливается и продолжает движение в сонливом состоянии, система повторяет сигналы с периодичностью 15 минут. Система активируется на скорости 80 км/ч.

В отличие от системы Attention Assist, система Driver Alert Control , DAC от Volvo фиксирует только характер движения автомобиля по дороге. Направленная вперед видеокамера фиксирует положение автомобиля на полосе движения. Отклонение от заданных параметров движения рассматривается системой как наступление усталости водителя. В зависимости от состояния водителя в системе реализовано два уровня предупреждения - "мягкий" и "жесткий". Уровни различаются громкостью и тональностью звукового сигнала. Система DAC работает совместно с системой Lane Departure Warning и базируется на ее конструктивных элементах. Активация системы происходит на скорости 60 км/ч.

Контроль взгляда для оценки усталости водителя внедряет компания General Motors. За основу взята готовая технология Seeing Machines , которая применяется в авиации, железнодорожном транспорте, карьерных работках, коммерческом грузовом транспорте. Специальный блок контролирует степень открытия глаз и направление взгляда водителя. При распознавании невнимательности, усталости или сонливости водителя система предупреждает о необходимости остановки.

Помимо контроля усталости водителя система может быть использована для активации отдельных функций автомобиля с помощью направленного взгляда (посмотрел - включил). Кроме того, если при перестроении водитель не пользуется зеркалом заднего вида , система напомнит ему о необходимости данного действия.

Как показывает статистика, около четверти всех аварий происходят из-за переутомления водителя во время длительной поездки. Проведенные исследования дали не слишком утешительные результаты: после четырех часов непрерывной езды, реакции водителя замедляются вдвое, а через восемь – в шесть раз. Каждый автопроизводитель стремится сделать свои машины как можно более безопасными, отсюда впервые и появилась идея разработать датчик усталости водителя, который мог бы распознавать степень утомления и подавать сигнал о необходимости сделать остановку для отдыха.

Как появилась система контроля усталости водителя

Первой компанией, всерьез принявшейся за реализацию системы контроля усталости водителя, стала японская фирма Nissan. Свои изыскания она начала в 70-х годах прошлого века, а в 1977 году фирма запатентовала результаты работы своих инженеров. Временным препятствием для дальнейшей работы стал интерес к более простым, но не менее важным системам безопасности, а именно ABS, ESP и EBD. В результате первая система контроля усталости водителя, на автомобиле появилась почти тридцать с лишним лет спустя, когда работу прочих систем осталось только совершенствовать.

Первой фирмой, сумевшей на практике реализовать все инженерные изыскания, стала шведская компания Вольво. Ее система получила название Driver Alert Control. Она включает в себя видеокамеру, которая отслеживает положение автомобиля на дороге и его траекторию, и датчик, регистрирующий частоту движений руля. Когда машина начинает сильно отклоняться от нормальной траектории, система «предлагает» остановиться и отдохнуть.

Позже аналогичная система распознавания усталости была разработана компанией Мерседес. Немцы решили не использовать камеру, оставив лишь датчик рулевого колеса и датчик, регистрирующий силу и частоту нажатий на педали. В блок управления системы занесена информация о том, какие усредненные показатели должны быть, если за рулем находится бодрый и внимательный водитель. Если текущие значения значительно отличаются от эталонных, значит, водитель утомился. Недостаток системы заключается в том, что работает она по предустановкам, т.е. не учитывает особенности конкретного человека. В более поздних версиях систем анализируется также частота нажатий кнопок управления климатом и магнитолой, а также внешние условия – сила бокового ветра и качество дорожного полотна. Это позволило системе адаптироваться под конкретного водителя.

Аналогичные системы применяются на автомобилях Фольксваген и Skoda. На автомобили Skoda Octavia она устанавливается только в качестве опции, независимо от комплектации, в то время как Пассат имеет ее штатно, начиная с комплектации Comfortline.

Способы реализации системы

Существует два способа реализовать подобную функцию. В первом случае специальный датчик регистрирует только параметры движения автомобиля, а именно частоту и амплитуду подруливающих движений, нажатия на педали газа и тормоза. Приверженцами данного варианта являются европейские производители: Мерседес, Фольксваген, Skoda, Volvo.

Японские фирмы стремятся реализовать контроль усталости водителя несколько иначе. Они убеждены, что в первую очередь необходимо анализировать психоэмоциональное состояние. Поэтому основным звеном такой системы является видеокамера, задача которой следить за мимикой и жестами того, кто сидит за рулем. Работает она следующим образом. В первую очередь система распознавания усталости водителя реагирует на закрытые глаза. Если водитель закрывает глаза, система немедленно подает предупреждающий сигнал. Перед инженерами стоит задача «научить» ее отличать, когда водитель просто моргает, а когда засыпает. Помимо этого анализируется частота морганий, движения глаз, мимика, жесты, частота и глубина дыхания (по движениям грудной клетки).

Как работает система контроля усталости водителя

В целом, независимо от способа реализации, контроль усталости водителя работает следующим образом. Первое время блок управления собирает и анализирует всю информацию, поступающую от датчиков и видеокамер. В результате система определяет стиль езды водителя и внешние условия (время суток, состояние дороги, ветер). Эти данные становятся эталонными, в дальнейшем поступающая информация сравнивается с имеющейся, для своевременного распознавания усталости водителя.

Разным автомобилям на первоначальный сбор данных требуется разное время, например, Мерседес SLK делает это за полчаса, Фольксваген Пассат и Skoda Octavia ограничиваются 15 минутами.

Такой подход в значительной мере расширяет возможности системы распознавания, поскольку контроль усталости водителя осуществляется не по какому-то шаблону, а в качестве исходных данных берутся показатели конкретного человека, сидящего за рулем.