В дорожно-транспортной терминологии система предупреждения о выезде из полосы движения ( LDWS ) — это механизм, предназначенный для предупреждения водителя, когда транспортное средство начинает съезжать со своей полосы движения (если в этом направлении не включен сигнал поворота ) на автострадах и магистралях . Эти системы предназначены для минимизации несчастных случаев путем устранения основных причин столкновений: ошибок водителя, отвлекающих факторов и сонливости. В 2009 году Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) начало изучать вопрос о том, следует ли вводить в обязательном порядке системы предупреждения о выезде за пределы полосы движения и системы предупреждения о лобовых столкновениях на автомобилях. [1] [2]
Существует четыре типа систем:
Еще одна система — аварийное удержание полосы движения (ELK). Система экстренного удержания полосы движения применяет коррекцию к транспортному средству, которое выходит за пределы сплошной разметки полосы движения. [3]
Одной из основных причин аварий одиночных транспортных средств и лобовых столкновений является выезд за пределы полосы движения. Цель систем боковой поддержки (LSS) — помочь избежать подобных аварий. [3]
Без этих систем LSS выезд с полосы движения может быть непреднамеренным; Автомобиль сносит к краю полосы движения и пересекает его. Затем автомобиль попадает в потенциально опасную ситуацию. [3] Эта система не работает, если край полосы движения не отмечен линией.
Система обнаружения полосы движения, используемая в системе предупреждения о выезде с полосы движения, использует принцип преобразования Хафа и детектора границ Кэнни для обнаружения линий полосы движения по изображениям с камеры в реальном времени, поступающим с передней камеры автомобиля. На рисунках показана базовая блок-схема того, как работает алгоритм обнаружения полосы движения для предупреждения о выходе из полосы движения.
Системы предупреждения/удержания полосы движения основаны на:
В Европе система предупреждения о выходе из полосы движения должна быть совместима со стандартом идентификации видимой разметки полосы движения, таким как постановление комиссии EU-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 в Европе система предупреждения выезда с полосы движения 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 автомобилях Freightliner Trucks в Северной Америке. В обеих этих системах водитель предупреждается о непреднамеренном выезде из полосы движения с помощью звукового сигнала , генерируемого на стороне автомобиля, выходящего за пределы полосы движения. Предупреждения не выдаются, если перед пересечением полосы движения водитель подает активный сигнал поворота. [ нужна цитата ]
Nissan Motors начала предлагать систему поддержки движения по полосе для автомобиля Cima 450XV Limited (F500), продаваемого 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 кажется, что автомобиль начинает выезжать за пределы своей полосы движения. [9]
Honda представила на Inspire свою систему помощи при удержании полосы движения (LKAS) . [10] [11] Он обеспечивает до 80% крутящего момента рулевого управления, чтобы удерживать автомобиль на своей полосе движения на шоссе. Он также предназначен для того, чтобы сделать вождение по шоссе менее обременительным за счет сведения к минимуму усилий водителя на руле. [12] Камера, установленная в верхней части лобового стекла прямо над зеркалом заднего вида , сканирует дорогу впереди в радиусе 40 градусов, фиксируя пунктирные белые линии, используемые для разделения границ полос на шоссе. Компьютер распознает, что водитель «застрял» на определенной полосе движения, отслеживает крутизну поворота и использует такие факторы, как рысканье и скорость автомобиля, для расчета необходимого усилия рулевого управления. [13]
В 2004 году первая система для пассажирских автомобилей, доступная в Северной Америке, была совместно разработана компаниями Iteris и Valeo для Nissan на автомобилях Infiniti FX и (в 2005 году) на автомобилях M. [14] В этой системе камера (установленная на потолочной консоли над зеркалом) контролирует разметку полос на проезжей части. Если автомобиль начинает заносить за разметку, срабатывает предупредительный звуковой сигнал, предупреждающий водителя. Также в 2004 году Toyota добавила в Crown Majesta функцию помощи в удержании полосы движения, которая может применять небольшое противорулевое усилие, чтобы помочь автомобилю удерживаться на своей полосе движения. [15]
Citroën стал первым в Европе, предложившим LDWS на своих моделях C4 и C5 2005 года , а также на C6 . Эта система использует инфракрасные датчики для контроля разметки полос на дорожном покрытии, а вибрационный механизм в сиденье предупреждает водителя об отклонениях. [4]
Lexus представил на LS 460 многорежимную систему помощи при удержании полосы движения , которая использует стереокамеры и более сложные процессоры распознавания объектов и образов. Эта система может выдавать аудиовизуальное предупреждение, а также (с помощью электроусилителя рулевого управления или EPS) направлять автомобиль для удержания полосы движения. Он также применяет противодействующий крутящий момент, чтобы гарантировать, что водитель не будет чрезмерно корректировать или «пилить» рулевое колесо, пытаясь вернуть автомобиль на правильную полосу движения. [16] Если включен радарный круиз-контроль , функция удержания полосы движения помогает снизить нагрузку на рулевое управление за счет обеспечения крутящего момента на рулевом колесе; однако водитель должен оставаться активным, иначе система отключится. [17] [18]
В 2007 году Audi впервые начала предлагать функцию помощи при движении по полосе [19] на Q7 . Эта система, в отличие от японских «вспомогательных» систем, не вмешивается в реальное вождение; скорее, он будет вибрировать на рулевом колесе, если автомобиль выедет за пределы полосы движения. Система LDW в Audi основана на направленной вперед видеокамере видимого диапазона 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 выезда с полосы движения (LDP). Эта функция использует систему контроля устойчивости автомобиля , помогая водителю сохранять положение полосы движения путем мягкого нажатия тормозов на соответствующие колеса. [21]
Компания General Motors представила систему предупреждения о выезде с полосы движения на своих 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-й серии (E60) и 6-й серии с использованием вибрирующего рулевого колеса для предупреждения водителя о непреднамеренном выезде с полосы движения. В конце 2013 года BMW обновила систему, добавив систему Traffic Jam Assistant, впервые появившуюся на обновленном BMW X5 . Эта система работает на скорости ниже 25 миль в час (40 км/ч). Компания Volvo представила систему предупреждения о выходе из полосы движения и систему управления оповещением водителя на своих представительских автомобилях S80 , V70 и XC70 2008 модельного года . [22] Система предупреждения о выезде за пределы полосы движения Volvo использует камеру для отслеживания дорожной разметки и подачи звукового сигнала, когда водители покидают свою полосу без подачи сигнала. Системы, используемые BMW, Volvo и General Motors, основаны на базовой технологии Mobileye .
Mercedes-Benz начал предлагать функцию помощи при удержании полосы движения на новом E-классе . [23] Эта система предупреждает водителя (вибрацией рулевого колеса), если кажется, что автомобиль начинает покидать свою полосу движения. Другая функция автоматически отключается и снова активируется, если обнаруживает, что водитель намеренно покидает свою полосу движения (например, агрессивно поворачивает). В более новой версии будет использоваться тормозная система, помогающая удерживать автомобиль на полосе движения.
Kia Motors предлагала седан премиум-класса Cadenza 2011 года с дополнительной системой предупреждения о выезде за пределы полосы движения (LDWS) на ограниченных рынках. Эта система использует мигающий значок на приборной панели и подает звуковой сигнал при пересечении белой разметки, а также более громкий звуковой сигнал при пересечении желтой разметки. Эта система отключается при включении указателя поворота или при нажатии выключателя на приборной панели; он работает с помощью оптических датчиков с обеих сторон автомобиля.
Audi A7 представляет активную систему помощи при движении по полосе Audi.
Mobileye разработала систему, которая обнаруживает разметку полосы движения и определяет, когда транспортное средство выезжает за пределы своей полосы движения без использования указателя поворота. [24] [ нужен неосновной источник ]
В 2013 году компания Mercedes запустила Distronic Plus с системой помощи рулевого управления и системой Stop&Go Pilot на обновленном S-классе.
Tesla Model S, выпущенная в 2014 году, оснащена усовершенствованными системами помощи при движении по полосе. [25] Он также был выпущен с функцией помощи при скорости, когда фронтальная камера считывает ограничения скорости движения с использованием технологии системы распознавания символов компьютерного зрения , а затем передает их в автомобиль. На дорогах, где дорожные знаки отсутствуют, система опирается на данные GPS. Когда автомобиль съезжает с полосы движения на скорости выше 30 миль в час (48 км/ч), система подает звуковой сигнал, а рулевое колесо вибрирует, предупреждая водителя о непреднамеренном перестроении. Это происходит и при несоблюдении скоростного режима.
Fiat запускает функцию помощи при удержании полосы движения, основанную на системе помощи при удержании полосы движения TRW (также известной как тактильная система обратной связи по полосе). Эта система объединяет камеру определения полосы движения с системой рулевого управления с электроусилителем TRW; Когда обнаруживается непреднамеренный выезд из полосы движения (указатель поворота не включается, указывая на желание водителя сменить полосу движения), система рулевого управления с электроусилителем создаст плавный 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 за пределы полосы движения сочетают предотвращение 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 по оценке рисков для водителей и автопарка, он облегчает упреждающее обучение и обучение для устранения поведения, связанного с высоким риском. Решение Lookout используется автопарками Северной Америки, и проводятся исследования по внедрению системы предупреждения о выезде за пределы полосы движения с помощью мобильного телефона. [26]
Страховой институт дорожной безопасности выразил обеспокоенность тем, что водители могут быть менее бдительными, полагаясь на автоматизированные системы безопасности или отвлекаясь на дисплеи на приборной панели, которые отслеживают работу систем.
Два отдельных исследования показали, что системы удержания полосы движения и системы мониторинга слепых зон имеют более низкий уровень аварийности, чем те же транспортные средства без этих систем. Данные полиции о дорожно-транспортных происшествиях из 25 штатов в период с 2009 по 2015 год для моделей автомобилей, в которых системы продавались в качестве опции, снизили количество столкновений с одним транспортным средством, боковых ударов и лобовых столкновений на 11 процентов, а количество травм в таких авариях - на 21 процент. Размер выборки был недостаточно велик, чтобы можно было учесть демографические и другие переменные. [27]
Ассистент удержания полосы движения (LKA) — это функция, которая, в дополнение к системе предупреждения о выходе из полосы движения, автоматически принимает меры, чтобы автомобиль оставался на своей полосе движения. Некоторые автомобили сочетают в себе адаптивный круиз-контроль с системами удержания полосы движения для обеспечения дополнительной безопасности.
Хотя сочетание этих функций создает полуавтономное транспортное средство [ не 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 в удержании полосы движения реализуется в современных автомобильных системах с использованием методов обработки изображений, называемых преобразованием Хафа и методами обнаружения краев Кэнни . Эти передовые методы обработки изображений получают данные о полосе движения от камер, обращенных вперед, прикрепленных к передней части автомобиля. Обработка изображений в реальном времени с использованием мощных компьютеров, таких как Drive PX1 от Nvidia , используется многими производителями транспортных средств для создания полностью автономных транспортных средств, в которых алгоритм определения полосы движения играет ключевую роль. Усовершенствованные алгоритмы обнаружения полос движения также разрабатываются с использованием методов глубокого обучения и нейронных сетей . [29] Nvidia достигла высокой точности в разработке функций беспилотного вождения, включая удержание полосы движения, с использованием механизма обучения на основе нейронной сети, в котором они используют фронтальную камеру в автомобиле и прокладывают ее по маршруту, а затем используют данные рулевого управления и изображения камеры. информации о дороге, переданной в нейронную сеть и заставившей ее «обучаться». Затем нейронная сеть сможет изменять угол поворота рулевого колеса в зависимости от смены полосы движения на дороге и удерживать автомобиль посередине полосы движения. [30]
Механизм помощи в удержании полосы движения может либо реактивно повернуть транспортное средство обратно в полосу движения, если оно начинает выезд, либо упреждающе удерживать транспортное средство в центре полосы движения. Автомобильные компании часто используют термин «помощь в удержании полосы движения» для обозначения как реактивной помощи в удержании полосы движения (LKA), так и упреждающей помощи при центрировании полосы движения (LCA), но эти термины начинают дифференцироваться.
Tesla использует самую совершенную систему помощи при движении по полосе (разновидность LKA) в сочетании с системой адаптивного круиз-контроля, продаваемой под названием « Автопилот ». [31]
В 2020 году ЕЭК ООН опубликовала правила автоматической системы удержания полосы движения (ALKS), которые включают в себя такие функции, как удержание полосы движения и адаптивную скорость для конкретных дорог до 60 км/ч.
Tesla включает в себя такие функции, как помощь в поддержании полосы движения, а также автоматическую смену полосы движения без участия водителя. Технология, аналогичная ассистенту движения по полосе, также используется для функции автопарковки.
Требуется управление водителем во время использования автомобиля, но корректировка рулевого управления, если автомобиль обнаруживает, что он выезжает за пределы полосы движения ((LKA) относится к реактивной «помощи в удержании полосы движения», а (LCA) относится к упреждающему центрированию полосы движения):
В списке указаны модели до 2015 года. 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 Emergency Lane Keeping System. [83]
Системы предупреждения о выходе из полосы движения и системы удержания полосы движения полагаются на видимую разметку полосы движения. Обычно они не могут расшифровать выцветшую, отсутствующую или неправильную разметку полосы движения. Разметка, покрытая снегом, или старая разметка, оставленная видимой, могут ухудшить работу системы. [28]
Правило 130 ЕЭК ООН не требует от LDWS тяжелых транспортных средств работать на скорости ниже 60 км/ч или на повороте радиусом менее 250 метров. [84]
Системы предупреждения о выходе из полосы движения также сталкиваются со многими юридическими ограничениями в отношении автономного вождения. Как указывалось ранее, эта система требует постоянного участия водителя. Транспортные средства с этой технологией ограничиваются оказанием помощи водителю, а не управлением автомобилем. Самым большим ограничением систем предупреждения о выезде за пределы полосы движения является то, что они не полностью контролируют транспортное средство. Система не учитывает другие транспортные средства на дороге и «не может заменить хорошие навыки вождения». [85]
Испытатели Американской автомобильной ассоциации сочли передовые системы помощи водителю противоречивыми и опасными. Системы работали «в основном так, как и ожидалось», но при приближении к моделируемому отключенному транспортному средству столкновение происходило в 66 процентах случаев, а средняя скорость столкновения составляла 25 миль в час (40 км/ч). [86]
{{cite web}}: Cite использует общий заголовок ( справка )