В терминологии дорожного транспорта система предупреждения о выезде с полосы движения ( LDWS ) — это механизм, предназначенный для предупреждения водителя, когда транспортное средство начинает выезжать с полосы движения (если только не включен сигнал поворота в этом направлении) на автомагистралях и магистральных дорогах . Эти системы предназначены для минимизации аварий путем устранения основных причин столкновений: ошибок водителя, отвлечения внимания и сонливости. В 2009 году Национальная администрация безопасности дорожного движения США (NHTSA) начала изучать вопрос о том, следует ли устанавливать на автомобилях системы предупреждения о выезде с полосы движения и системы предупреждения о лобовом столкновении . [1] [2]
Существует четыре типа систем:
Другая система — аварийное удержание полосы движения (ELK). Аварийное удержание полосы движения применяет коррекцию к транспортному средству, которое выезжает за пределы сплошной разметки полосы движения. [3]
Одной из основных причин столкновений с участием одного транспортного средства и фронтальных столкновений является выезд за пределы полосы движения. Целью систем боковой поддержки (LSS) является помощь в предотвращении таких столкновений. [3]
Без этих систем LSS выезд за пределы полосы может быть непреднамеренным; автомобиль смещается к краю полосы и пересекает его. Затем автомобиль попадает в потенциально опасную ситуацию. [3] Эта система не работает, когда край полосы не обозначен линией.
Система обнаружения полосы движения, используемая за системой предупреждения о выходе за пределы полосы движения, использует принцип преобразования Хафа и детектора кромок Кэнни для обнаружения линий полосы движения с помощью изображений в реальном времени, поступающих с передней камеры автомобиля. Базовая блок-схема того, как работает алгоритм обнаружения полосы движения для предупреждения о выходе за пределы полосы движения, показана на рисунках.
Системы предупреждения/удержания на полосе движения основаны на:
В Европе система предупреждения о выезде с полосы движения должна быть совместима со стандартом визуальной идентификации дорожной разметки, таким как регламент комиссии ЕС-351/2012.
Концепция и рабочая модель этой технологии были изобретены и установлены на вездеходе SD1 в Англии британским изобретателем Ником Пэришем в 1988 году. Заявка на патент № 8911571.1 была подана в 1989 году.
Первая система предупреждения о выходе из полосы движения в Европе была разработана американской компанией Iteris для коммерческих грузовиков Mercedes Actros . Система дебютировала в 2000 году и теперь доступна на многих новых автомобилях, внедорожниках и грузовиках. [5]
В 2002 году система Iteris стала доступна на североамериканских транспортных средствах Freightliner Trucks . В обеих этих системах водитель предупреждается о непреднамеренном выезде с полосы движения с помощью слышимого грохочущего звука полосы, генерируемого сбоку транспортного средства, выходящего с полосы движения. Предупреждения не генерируются, если перед пересечением полосы движения водитель подает активный сигнал поворота. [ необходима цитата ]
Nissan Motors начала предлагать систему удержания полосы движения на Cima 450XV Limited (F500), продаваемом в Японии. [6]
Toyota представила свою систему контроля полосы движения [7] на таких моделях, как Caldina и Alphard [8], продаваемых в Японии; эта система предупреждает водителя, если ему кажется, что автомобиль начинает выходить за пределы полосы движения. [9]
Honda запустила свою систему помощи при движении по полосе (LKAS) на Inspire . [10] [11] Она обеспечивает до 80% крутящего момента рулевого управления, чтобы удерживать автомобиль на своей полосе на шоссе. Она также разработана для того, чтобы сделать вождение по шоссе менее обременительным, минимизируя вмешательство водителя в рулевое управление. [12] Камера, установленная в верхней части лобового стекла, прямо над зеркалом заднего вида , сканирует дорогу впереди в радиусе 40 градусов, улавливая пунктирные белые линии, используемые для разделения границ полос на шоссе. Компьютер распознает, что водитель «заперт» на определенной полосе, отслеживает, насколько крутой поворот, и использует такие факторы, как рыскание и скорость автомобиля, для расчета необходимого воздействия на рулевое управление. [13]
В 2004 году первая система для легковых автомобилей, доступная в Северной Америке, была совместно разработана компаниями Iteris и Valeo для Nissan на Infiniti FX и (в 2005 году) автомобилях M. [14] В этой системе камера (установленная в верхней консоли над зеркалом) отслеживает разметку полосы движения на проезжей части. Предупреждающий сигнал срабатывает, чтобы предупредить водителя, когда автомобиль начинает выходить за пределы разметки. Также в 2004 году Toyota добавила функцию помощи в удержании полосы движения в Crown Majesta , которая может применять небольшое противорулевое усилие, чтобы помочь удерживать автомобиль на своей полосе движения. [15]
Citroën стал первым в Европе, кто предложил LDWS на своих моделях C4 и C5 2005 года, а также на C6 . Эта система использует инфракрасные датчики для отслеживания разметки полосы на поверхности дороги, а вибрационный механизм в сиденье предупреждает водителя об отклонениях. [4]
Lexus представил многорежимную систему помощи при удержании полосы движения на LS 460 , которая использует стереокамеры и более сложные процессоры распознавания объектов и образов. Эта система может выдавать аудиовизуальное предупреждение, а также (используя электроусилитель руля или EPS) направлять автомобиль, чтобы удерживать его полосу движения. Она также применяет крутящий момент противодействия рулевому управлению, чтобы помочь водителю не перекорректировать или не «увидеть» рулевое колесо, пытаясь вернуть автомобиль на нужную полосу движения. [16] Если включена система круиз-контроля с радаром , функция удержания полосы движения работает, чтобы помочь снизить нагрузку на рулевое управление водителя, обеспечивая крутящий момент рулевого управления; однако водитель должен оставаться активным, иначе система отключится. [17] [18]
В 2007 году Audi впервые предложила функцию Audi lane assist [19] на Q7 . Эта система, в отличие от японских «вспомогательных» систем, не будет вмешиваться в фактическое вождение; вместо этого она будет вибрировать рулевое колесо, если автомобиль, по-видимому, покидает свою полосу. Система LDW в Audi основана на направленной вперед видеокамере в ее видимом диапазоне, вместо направленных вниз инфракрасных датчиков в Citroën. [20] Также в 2007 году Infiniti предложила более новую версию своей системы 2004 года, которую она назвала системой предотвращения схода с полосы движения (LDP). Эта функция использует систему контроля устойчивости автомобиля , чтобы помочь водителю удерживать положение на полосе движения, применяя легкое тормозное давление на соответствующие колеса. [21]
General Motors представила систему предупреждения о выезде с полосы движения на моделях Cadillac STS , DTS и Buick Lucerne 2008 модельного года . Система General Motors предупреждает водителя звуковым сигналом и предупреждающим индикатором на приборной панели. BMW также представила систему предупреждения о выезде с полосы движения на моделях 5 серии (E60) и 6 серии , используя вибрирующее рулевое колесо для предупреждения водителя о непреднамеренных выездах. В конце 2013 года BMW обновила систему, впервые появившись на обновленном BMW X5 , эта система работает на скорости ниже 25 миль в час (40 км/ч). Volvo представила систему предупреждения о выезде с полосы движения и управление оповещениями водителя на своих автомобилях представительского класса S80 , V70 и XC70 2008 модельного года . [22] Система предупреждения о выезде с полосы движения Volvo использует камеру для отслеживания дорожной разметки и подачи звукового сигнала, когда водители покидают свою полосу движения, не включив сигнал светофора. Системы, используемые BMW, Volvo и General Motors, основаны на базовой технологии Mobileye .
Mercedes-Benz начал предлагать функцию Lane Keeping Assist на новом E-классе . [23] Эта система предупреждает водителя (вибрацией рулевого колеса), если кажется, что автомобиль начинает покидать свою полосу. Другая функция автоматически деактивируется и снова активируется, если она устанавливает, что водитель намеренно покидает свою полосу (например, агрессивно поворачивая). Более новая версия будет использовать тормозную систему для помощи в поддержании полосы движения автомобиля.
Kia Motors предложила премиум-седан Cadenza 2011 года с опциональной системой предупреждения о выходе из полосы движения (LDWS) на ограниченном количестве рынков. Эта система использует мигающий значок на панели приборов и издает звуковое предупреждение при пересечении белой разметки полосы движения, а также издает более громкое звуковое предупреждение при пересечении желтой линии разметки. Эта система отключается при включении сигнала поворота или при нажатии переключателя деактивации на панели приборов; она работает с использованием оптического датчика по обеим сторонам автомобиля.
Audi A7 представляет систему помощи при движении по полосе Audi Active Lane Assist.
Компания Mobileye разработала систему, которая распознавала разметку полос движения и определяла, когда транспортное средство покидало свою полосу движения без использования сигнала поворота. [24] [ необходим неосновной источник ]
В 2013 году Mercedes запустил Distronic Plus с системой помощи при рулевом управлении и системой Stop&Go Pilot на обновленном S-классе.
Tesla Model S поставляется с передовыми системами помощи при движении по полосе с момента выпуска в 2014 году. [25] Он также был выпущен с функцией помощи при движении по полосе, где фронтальная камера считывает ограничения скорости движения с помощью технологии распознавания символов компьютерного зрения , а затем передает их в автомобиль. На дорогах, где отсутствуют дорожные знаки, она полагается на данные GPS. Когда автомобиль съезжает с полосы движения со скоростью более 30 миль в час (48 км/ч), система подает звуковой сигнал, а рулевое колесо вибрирует, предупреждая водителя о непреднамеренной смене полосы движения. Это происходит и при несоблюдении ограничения скорости.
Fiat запускает функцию помощи при движении по полосе, основанную на системе помощи при движении по полосе TRW (также известной как система тактильной обратной связи с полосой движения). Эта система объединяет камеру обнаружения полосы движения с электроусилителем рулевого управления TRW; при обнаружении непреднамеренного выхода за пределы полосы движения (не включен указатель поворота, указывающий на желание водителя сменить полосу движения) электроусилитель рулевого управления вводит мягкий крутящий момент, который поможет водителю вернуться к центру полосы движения. Представленная на Lancia Delta в 2008 году, эта система получила награду Итальянской автомобильной технической ассоциации за лучшую автомобильную инновацию года в 2008 году. Peugeot представила ту же систему, что и Citroën, в своем новом 308 .
Системы предупреждения о выезде с полосы движения объединяют профилактику с отчетами о рисках в транспортной отрасли. Viewnyx применяет видеотехнологии, чтобы помочь автопаркам снизить расходы на ответственность за вождение. Предоставляя менеджерам по безопасности отчеты и инструменты оценки рисков для водителей и автопарков, он способствует проактивному обучению и тренингам для устранения высокорискованного поведения. Решение Lookout используется североамериканскими автопарками, и проводятся исследования по внедрению системы предупреждения о выезде с полосы движения с помощью мобильного телефона. [26]
Институт страхования безопасности дорожного движения выразил обеспокоенность тем, что водители могут быть менее бдительными, полагаясь на автоматизированные системы безопасности, или отвлекаться на дисплеи на приборной панели, которые отслеживают работу систем.
Два отдельных исследования показали, что системы удержания полосы движения и системы мониторинга слепых зон имели более низкие показатели аварийности, чем те же транспортные средства без систем. Полицейские данные о ДТП из 25 штатов в период с 2009 по 2015 год для моделей транспортных средств, где системы продавались как опция, снизили показатели столкновений с участием одного транспортного средства, боковых столкновений и лобовых столкновений на 11 процентов, а количество травм в таких авариях — на 21 процент. Размер выборки был недостаточно большим, чтобы контролировать демографические и другие переменные. [27]
Помощь в удержании полосы движения (LKA) — это функция, которая в дополнение к системе предупреждения о выходе из полосы движения автоматически предпринимает шаги для обеспечения того, чтобы автомобиль оставался на своей полосе движения. Некоторые автомобили сочетают адаптивный круиз-контроль с системами удержания полосы движения для обеспечения дополнительной безопасности.
Хотя сочетание этих функций создает полуавтономное транспортное средство [ non sequitur ] , большинство из них требуют, чтобы водитель сохранял контроль над транспортным средством во время его использования. Это связано с ограничениями, связанными с функцией удержания полосы движения. [28]
Система помощи при удержании полосы движения реализуется в современных системах транспортных средств с использованием методов обработки изображений, называемых преобразованием Хафа и методами обнаружения краев Кэнни . Эти передовые методы обработки изображений получают данные о полосе движения с передних камер, прикрепленных к передней части транспортного средства. Обработка изображений в реальном времени с использованием мощных компьютеров, таких как Drive PX1 от Nvidia, используется многими производителями транспортных средств для достижения полностью автономных транспортных средств, в которых алгоритм определения полосы движения играет ключевую роль. Передовые алгоритмы определения полосы движения также разрабатываются с использованием методов глубокого обучения и нейронных сетей . [29] Nvidia достигла высокой точности в разработке функций самостоятельного вождения, включая удержание полосы движения, с использованием механизма обучения на основе нейронной сети, в котором они используют переднюю камеру в автомобиле и запускают ее по маршруту, а затем используют входные данные рулевого управления и изображения с камеры дороги, подаваемые в нейронную сеть, и заставляют ее «учиться». Затем нейронная сеть сможет изменять угол поворота рулевого колеса на основе смены полосы движения на дороге и удерживать автомобиль в середине полосы движения. [30]
Механизм помощи в удержании полосы движения может либо реактивно вернуть автомобиль на полосу движения, если он начинает покидать ее, либо проактивно удерживать автомобиль в центре полосы движения. Производители транспортных средств часто используют термин «помощь в удержании полосы движения» для обозначения как реактивной помощи в удержании полосы движения (LKA), так и проактивной помощи в центрировании полосы движения (LCA), но эти термины начинают различаться.
Tesla использует самую передовую систему помощи при движении по полосе (тип LKA) в сочетании с адаптивной системой круиз-контроля, которые вместе продаются как « Автопилот ». [31]
В 2020 году ЕЭК ООН выпустила регламент по автоматизированной системе удержания полосы движения (ALKS), который включает такие функции, как удержание полосы движения и адаптивная скорость для определенных дорог до 60 км/ч.
Tesla включает в себя такие функции, как помощь в поддержании полосы движения, а также автоматическое изменение полосы движения без участия водителя. Аналогичная технология помощи в поддержании полосы движения используется и для функции автопарковки.
Требует контроля со стороны водителя во время движения транспортного средства, но корректирует рулевое управление, если транспортное средство обнаруживает, что оно съезжает с полосы движения ((LKA) относится к реактивной «помощи удержанию полосы движения», а (LCA) относится к упреждающей центрировке полосы движения):
Список показывает модельный год до 2015. С тех пор эта функция стала более распространенной, как показано ниже.
Позволяет управлять автомобилем без посторонней помощи в ограниченных условиях
Система удержания полосы движения является обязательной для новых автомобилей и фургонов в Европейском Союзе с 2022 года под названием «Аварийная система удержания полосы движения». [83]
Системы предупреждения о выходе из полосы движения и системы удержания полосы движения полагаются на видимую разметку полосы движения. Обычно они не могут распознать выцветшую, отсутствующую или неправильную разметку полосы движения. Разметка, покрытая снегом, или старая разметка полосы движения, оставшаяся видимой, может помешать работе системы. [28]
Правило 130 ЕЭК ООН не требует, чтобы система LDWS большегрузных транспортных средств работала со скоростью менее 60 км/ч или работала на кривой с радиусом менее 250 метров. [84]
Системы предупреждения о выезде с полосы движения также сталкиваются со многими правовыми ограничениями в отношении автономного вождения. Как уже говорилось ранее, эта система требует постоянного участия водителя. Автомобили с этой технологией ограничены помощью водителю, а не управлением автомобилем. Самое большое ограничение систем предупреждения о выезде с полосы движения заключается в том, что они не полностью контролируют автомобиль. Система не учитывает другие автомобили на дороге и «не может заменить хорошие привычки вождения». [85]
Испытатели Американской автомобильной ассоциации обнаружили, что передовые системы помощи водителю нестабильны и опасны. Системы работали «в основном так, как и ожидалось», но при приближении к имитированному неисправному автомобилю столкновение происходило в 66 процентах случаев, а средняя скорость столкновения составляла 25 миль в час (40 км/ч). [86]
{{cite web}}: Цитата использует общее название ( помощь )