Мониторинг состояния водителя за рулем

Мониторинг состояния водителя за рулем

Система контроля водителя и предупреждения

столкновений «Видеомобиль»

Комплект видеонаблюдения с интегрированной системой контроля водителя и предупреждения столкновений сочетает в себе функции видеонаблюдения за ключевыми элементами транспорта и функцию помощника водителя. Видеорегистратор, входящий в комплект, позволяет подключить 3 видеокамеры, снимающие с разрешением 1280×720 и 2 специализированные камеры: одна камера отслеживает действия и поведения водителя, предупреждая его о возможных нарушениях и отвлечениях с его стороны; вторая камера, в качестве курсовой, отслеживает скоростной режим транспорта, предупреждает об опасных приближениях к попутным автомобилям и отслеживает движение транспорта в рамках дорожной разметки.

Работа всей системы нацелена на обеспечение максимальной безопасности водителя и груза. Вариант системы включающий в себя 3G/4G модем (опционально), позволяет отслеживать критические отклонения всех ключевых параметров в режиме online.

Ключевые элементы комплекта:

Videomobil VMR-05 это специализированное решение разработанное и предназначенное для установки на транспортное средство. Поддерживаемые режимы записи изображения: 1080p, 720p, AHD, WD1, D1, CIF. Надежность, удобство установки и эксплуатации и с высокое качество изображения – отличительная черта видеорегистратора Videomobil VMR-05.

Основные характеристики:

• Поддержка 4 канала AHD + 1 канал IP
• Поддержка двух SD карт
• Поддержка GPS для отслеживания местоположения (опция)
• Поддержка WIFI (опция)
• Встроенный 3G / 4G просмотра в реальном времени (опция)
• Поддержка USB2.0 резервного копирования высокой скорости
• Поддержка системы контроля скорости/усталости водителя
• Поддержка технологии восстановления данных

Антивандальные камеры Videomobil VMK-03 AHD устанавливаются на борту ТС для наблюдения за ценным грузом и/или ключевыми элементами обеспечивающими сохранность груза или ТС. Камеры Videomobil VMK-03 имеют встроенную ИК подсветку, позволяющую вести съемку в темное время суток. Степень защиты камеры – IP67. Разрешение съемки – 1280×720.

Основные характеристики:

• Тип матрицы: 1/3″ CMOS
• Фокусное расстояние объектива: 2.5 мм
• Горизонтальный угол обзора: 100°
• Наличие ИК подсветки: 24 светодиода
• Разрешение съемки: 1280х720
• Класс защиты: IP66

Система контроля усталости водителя «Видеомобиль» ведет постоянную запись и мониторинг лица и действий водителя, предупреждая его в критические моменты (разговор по сотовому телефону, курение за рулем, усталость водителя и пр.) и ведя полный лог с отчетами о произошедших ситуациях.
Система контроля усталости водителя «Видеомобиль» не автономна и работает через подключение к видеорегистратору Videomobil VMR-05. Видеоизображение с системы контроля усталости водителя постоянно пишется на носитель информации, так же как и пишется вся статистика действий водителя (в отдельный текстовой файл с указанием времени и типа срабатывания датчика)
Система подключается на IP канал видеорегистратора и работает в параллельном с ним режиме.
В комплекте входит камера контроля усталости, мини монитор – для отображения отклонений (для водителя) и интеллектуальный обработчик.

Разрешение съемки системы контроля усталости: 1280×720.

Данная камера так же используется в качестве дополнительной камеры обзора салона.

Система предупреждения столкновений «Видеомобиль» анализирует ситуацию перед ТС в режиме реального времени сигнализируя водителю и записывая лог с отчетами о произошедших ситуациях. Система отслеживает возникающие преграды, контролирует скоростной режим, ведет слежение за движением ТС в рамках дорожной полосы.

Система предупреждения столкновений «Видеомобиль» не автономна и работает через подключение к видеорегистратору Videomobil VMR-05. Видеоизображение с системы постоянно пишется на носитель информации.

Данная камера работает, так же как и система контроля усталости водителя, через интеллектуальный обработчик подключенный к видеорегистратору.

Система подключается на IP канал видеорегистратора и работает в параллельном с ним режиме.

Разрешение съемки системы предупреждения столкновений: 1920×1080.

Данная камера так же используется в качестве курсовой.

Система контроля состояния водителя

Статистика дорожно-транспортных происшествий показывает, что причиной значительного количество аварий является физическое состояние водителя. Ряд крупных автопроизводителей активно работают над созданием различных систем контроля состояния водителя, призванных, как минимум, оповестить о наступлении опасного состояния человека и, как максимум, вмешаться в управление транспортным средством и предупредить происшествие. Работа ведется по нескольким направлениям, среди которых контроль усталости, оценка физического напряжения, определение болезненного состояния водителя.

Система контроля усталости водителя призвана обнаружить наступление усталости водителя и предупредить сон за рулем. Система предлагает сделать перерыв для отдыха путем предупреждающего звукового сигнала или сигнала на панели приборов («чашка кофе»). В настоящее время система контроля усталости водителя реализована на автомобилях Mercedes-Benz, Volvo, Lexus. Определение наступления усталости водителя осуществляется разными способами – оценкой действий водителя по управлению автомобилем, контролем характера движения автомобиля, наблюдением за лицом водителя с помощью видеокамеры.

Компания Volkswagen устанавливает на автомобили систему экстренной помощи, которая является расширением системы помощи движению по полосе. Если водитель не в состоянии управлять автомобилем (теряет сознание) система Emergency Assist принимает управление на себя и останавливает транспортное средство, а также предупреждает других участников движения об опасной ситуации.

Если водитель не использует рулевое управление в течение определенного времени, система Emergency Assist предупреждает его визуальными и звуковыми сигналами, подтормаживает автомобиль. При отсутствии реакции со стороны водителя система определяет, что он не в состоянии управлять автомобилем. Система помощи движению по полосе обеспечивает движение автомобиля в пределах занятой полосы, а адаптивный круиз-контроль предотвращает наезд на впереди идущий автомобиль. Для предупреждения других водителей включается аварийная сигнализация, автомобиль начинает двигаться змейкой в пределах полосы движения и в завершении останавливается.

Другим направлением развития систем контроля является оснащение транспортных средств биометрическими датчиками, с помощью которых можно следить за важными для здоровья показателями (пульс, частота дыхания, проводимость кожи и др.). Данные разработки являются перспективными и должны появиться на серийных автомобилях в самое ближайшее время.

Ближе всех к решению задачи находится компания Ford, которая предлагает систему оценки нагрузки водителя, призванную уменьшить рассеянность и чрезмерное напряжение. Физическое напряжение водителя оценивается путем обработки множества параметров:

• движения транспортного средства (скорость, продольное и поперечное ускорение, скорость рыскания);
• действий водителя (угол поворота рулевого колеса, положение педалей акселератора и тормоза);
• дорожный условий (плотность движения, характер дорожного покрытия);
• биометрических показателей (сердечный ритм, частота дыхания, температура кожи).

Если нагрузка на водителя достаточно высока, то система принимает меры для снижения напряжения, в том числе автоматически запускается функция блокирования мобильного телефона от входящих звонков (функция «не беспокоить»).

В работе системы оценки нагрузки водителя используются следующие биометрические датчики:

• пьезоэлектрический датчик в ремне безопасности для мониторинга частоты дыхания;
• проводящие накладки на ободе рулевого колеса для измерения пульса;
• инфракрасные датчики на ободе рулевого колеса для измерения температуры ладоней;
• инфракрасный датчик за рулевым колесом, контролирующий температуру лица.

Компания Jaguar Land Rover предлагает контролировать состояние водителя с помощью биометрических датчиков, встроенных в водительское сиденье. В системе Driver Wellness Monitoring используются датчики частоты дыхания и пульса. Если система определяет серьезные проблемы со здоровьем или излишнее возбуждение водителя, то принимаются меры для обеспечения безопасности движения. При стрессе регулируются внутреннее освежение, аудиосистема и климатическая установка. При наступлении внезапной и тяжелой болезни производится вызов экстренной помощи, а автомобиль автоматически останавливается.

В 2016 году компания Audi представила проект FitDriver под девизом «Моя Audi заботится обо мне». Жизненно важные параметры водителя, такие как пульс и температура, контролируются с помощью носимых устройств (тренировочный браслет или SmartWatch). Эти данные дополняются информацией о стиле вождения, частоте дыхания, погодных и дорожных условиях, представляемой различными автомобильными датчиками. В совокупности полученные данные позволяют определить текущее состояние водителя, в том числе повышенную усталость или стресс.

В результате всесторонней оценки физического состояния задействуются различные системы автомобиля для отдыха, восстановления и защиты водителя: массаж сидений, беззвучный режим телефона, климат-контроль, адаптивная информационно-развлекательная система, адаптивное внутреннее освещение. В перспективе Audi планирует задействовать системы активной безопасности.

Компания Ferrari запатентовала технологию, которая оценивает уровень напряжения водителя по изменению мозговых волн. Мозговая биоэлектрическая активность измеряется с помощью беспроводных датчиков, встроенных в подголовник водительского сиденья. В зависимости от состояния водителя производится уменьшение подачи топлива в двигатель и автоматическая стабилизация автомобиля.

В этом направлении ведет работу и Jaguar Land Rover. Система Mind Sense определяет, когда водитель отвлекается или засыпает во время движения по мозговой активности. Установлено, мозг человека генерирует несколько мозговых импульсов различной частоты. Постоянно измеряя импульсы, можно оценить, насколько сосредоточен водитель (замешкался, задремал или отвлекся).

Мониторинг мозговых волн производится с помощью датчиков, встроенных в рулевое колесо. Если активность головного мозга указывает на сонливость или плохую концентрацию водителя, то рулевое колесо или педаль акселератора начинают вибрировать, привлекая внимание к вождению. Если реакции со стороны водителя не последовало, подаются визуальный и звуковой сигнал.

Другая область использования биометрических датчиков связана с контролем физического состояния пожилых водителей, а также водителей с хроническими заболеваниями. В этом направлении работает сразу насколько автомобильных компаний.

Все тот же Ford предлагает контролировать состояние возрастных водителей с помощью датчиков сердечного ритма, встроенных в сиденье. В основу положена технология электрокардиограммы, которая осуществляет мониторинг сердечных электрических импульсов и своевременно определяет нарушения (например, сердечный приступ), а также симптомы других заболеваний (например, повышенное давление).

Компания Toyota для контроля жизненно важных показателей использует датчики на ободе рулевого колеса: электроды для мониторинга сердечного ритма и оптические датчики для оценки проводимости ладоней. Система контроля состояния водителя связана с системой экстренного торможения, что позволяет остановить автомобиль в случае сердечного приступа, а также с навигационной системой, которая автоматически прокладывает маршрут до ближайшего лечебного заведения. Система позволяет определить наступление сердечного приступа уже на ранних стадиях и тем самым предупредить аварию.

Компания BMW работает над технологией предупреждения водителей, больных диабетом, о повышении уровня сахара в крови. Устройство для измерения уровня сахара в крови подключено к смартфону, который в свою очередь соединен через Bluetooth с мультимедийной системой автомобиля. На экран системы выводится информация, предупреждающая водителя об опасности потери сознания из-за повышенного уровня сахара в крови. В перспективе измеряемые параметры будут автоматически передаваться лечащему врачу водителя.

Описание и принцип работы системы контроля усталости водителя

Одной из распространенных причин аварий на дорогах является усталость — до 25% водителей попадают в ДТП во время длительной поездки. Чем дольше человек находится в дороге, тем ниже падает бдительность. Согласно проведенным исследованиям, всего 4 часа вождения снижают реакцию в два раза, а после восьми часов — в 6 раз. Хотя проблема кроется в человеческом факторе, производители автомобилей стремятся обезопасить езду и пассажиров. Специально для этих целей разрабатывается система контроля усталости водителя.

Что такое система контроля усталости водителя

Разработка впервые появилась на рынке от японской компании Nissan, которая запатентовала революционную технологию для автомобилей в 1977 году. Но сложность технической реализации в то время заставила производителя сосредоточиться на более простых решениях для повышения безопасности транспорта. Первые рабочие решения появились спустя 30 лет, но их продолжают совершенствовать и улучшать способы распознавания усталости водителя.

Суть решения заключается в том, чтобы анализировать состояние водителя и качество вождения. Изначально система определяет параметры при старте поездки, что позволяет оценить полноту реакции человека, а после этого начинает отслеживать дальнейшую скорость принятия решений. Если обнаружено, что водитель сильно устал, появляется уведомление с рекомендацией отдыха. Отключить звуковые и визуальные сигналы нельзя, но они автоматически появляются через заданные промежутки времени.

Системы начинают контроль состояния водителя с привязкой к скорости движения. К примеру, разработка Mercedes-Benz начинает работать только от 80 км/ч.

Особая потребность в решении наблюдается у водителей одиночек. Когда человек едет с пассажирами, они могут поддерживать его бодрое состояние разговорами и отслеживать усталость. Самостоятельная езда способствует сонливости и замедлению реакции на дороге.

Назначение и функции

Главное предназначение системы контроля усталости заключается в предотвращении аварийных ситуаций. Это осуществляется с помощью наблюдения за водителем, определения замедленной реакции и постоянной рекомендации отдыха, если человек не останавливает движение. Основные функции:

1. Контроль движения автомобиля — решение самостоятельно отслеживает дорогу, траекторию движения, допустимые скорости. Если водитель нарушает правила скоростного режима или покидает полосу, система подает звуковые сигналы, чтобы повысить внимание человека. После этого появятся уведомления о необходимости отдыха.
2. Контроль водителя — изначально отслеживается нормальное состояние водителя, а затем отклонения. Реализация с помощью камер позволяет наблюдать за человеком, а в случае закрытия глаз или падения головы (признаки сна) подаются предупреждающие сигналы.

Анализ состояния водителя при помощи камеры

Основная сложность заключается в технической реализации и обучении техники определять реальную усталость от ложных показаний. Но даже такой способ реализации позволит снизить влияние человеческого фактора на уровень аварий.

Альтернативные варианты подразумевают контроль физического состояния водителя, когда специальное устройство считывает параметры тела, включая моргание, частота опускания век, уровень открытости глаз, положение головы, наклон тела и другие показатели.

Конструктивные особенности системы

Элементы конструкции системы зависят от способа реализации и контроля движения. Решения для слежения за водителем сконцентрированы на человеке и происходящем в салоне транспорта, а остальные варианты — на показателях авто и обстановке на дороге. Рассмотрим несколько вариантов конструктивных особенностей.

Австралийская разработка DAS, которая находится на стадии тестирования, предназначена для слежения за дорожными знаками и соблюдения транспортом требований скоростного режима и норм движения. Чтобы анализировать ситуацию на дороге, используют:

• три видеокамеры — одна фиксируется на дороге, две остальные отслеживают состояние водителя;
• блок управления — обрабатывает информацию о дорожных знаках и анализирует поведение человека.

Система может предоставить данные о передвижении автомобиля и скорости езды на определенных участках.

Другие системы оснащаются датчиком руля, видеокамерами, а также электроникой, которая может отслеживать параметры тормозной системы, устойчивости при движении, показателях двигателя и многое другое. В случае усталости подается звуковой сигнал.

Принцип и логика работы

Принцип работы всех систем сводится к тому, чтобы определить уставшего водителя и предотвратить ДТП. Для этого производители используют различные конструкции и логику работы. Если говорить о решении Attention Assist от Mercedes-Benz, то выделяются следующие особенности:

• контроль движения транспортного средства;
• оценка поведения водителя;
• фиксация взгляда и отслеживание состояния глаз.

Отслеживание состояния глаз водителя при помощи камеры

После начала движения система анализирует и считывает нормальные параметры управления автомобилем в течение 30 минут. Затем происходит слежение за водителем, включая силу воздействия на рулевое колесо, использование переключателей в салоне автомобиля, траектория поездки. Полноценный контроль усталости осуществляется при скорости от 80 км/час.

Attention Assist принимает во внимание такие факторы, как состояние дороги и условия поездки, включая время суток и длительность езды.

Дополнительный контроль применяется к движению автомобиля и качеству управления рулевым колесом. Система считывает такие параметры, как:

• манера вождения, которая определяется при изначальном движении;
• время суток, продолжительность и скорость движения;
• эффективность использования подрулевых переключателей, тормозов, дополнительных устройств управления, силы вращения руля;
• соответствие скорости максимально допустимой на участке;
• состояние дорожного покрытия, траектории движения.

Если алгоритм находит отклонения от нормальных параметров, система задействует звуковое уведомление для повышения бдительности водителя и рекомендует временно остановить поездку с целью отдыха.

Мониторинг изменения траектории движения автомобиля

Существует ряд особенностей у систем, которые в качестве основного или дополнительного фактора анализируют состояние водителя. Логика реализации основана на использовании видеокамер, которые запоминают параметры бодрого человека, а затем выполняют мониторинг при длительных поездках. С помощью камер, направленных на водителя, получают следующую информацию:

• закрытие глаз, причем система различает моргание и сонливость;
• частота и глубина дыхания;
• напряжение лицевых мышц;
• уровень открытости глаз;
• наклон и сильные отклонения в положении головы;
• наличие и частота зевания.

Учитывая дорожные условия, изменения в управлении транспортом и параметры водителя, появляется возможность предотвращать аварии. Система автоматически информирует человека о необходимости отдыха и подает экстренные сигналы для увеличения бдительности.

Как называются подобные системы у разных автопроизводителей

Поскольку большинство производителей автомобилей заботится о безопасности транспорта, они разрабатывают собственные системы контроля. Название решений у разных компаний:

• Attention Assist от Mercedes-Benz;
• Driver Alert Control от Volvo — осуществляет видеоконтроль за дорогой и траекторией движения на скорости от 60 км/ч;
• Seeing Machines от General Motors анализирует состояние открытости глаз и сосредоточенной на дороге.

Если говорить о Volkswagen, Mercedes и Skoda — производители используют схожие системы контроля. Отличия наблюдаются у японских компаний, которые отслеживают состояние водителя с помощью камер внутри салона.

Предупреждение системы о необходимости сделать перерыв

Преимущества и недостатки системы контроля усталости

Безопасность движения на дорогах является главным вопросом, над которым работают производителя авто. Система контроля усталости обеспечивает водителей рядом преимуществ:

• снижение количества ДТП;
• слежение как за водителем, так и за дорогой;
• увеличение бдительности водителя с помощью звуковых сигналов;
• рекомендации для отдыха при сильной усталости.

Из недостатков систем необходимо выделить сложность технической реализации и разработки программ, которые будут правильно отслеживать состояние водителя.

Доверять ли системе определения усталости водителя?

По статистике в основе множества ДТП лежит элементарная усталость водителя. Поэтому аварию может спровоцировать не только злостный нарушитель, который любит употреблять алкоголь, или постоянно болтающий по телефону лихач, но и просто уставший человек, утративший бдительность или даже уснувший за рулем.

Современные производители автомобилей большое внимание уделяют безопасности, поэтому с каждым днем лучшие из них внедряют системы, контролирующие состояние водителя. Электроника анализирует различные сочетания параметров, внешних проявлений, которые свидетельствуют о растущих рисках управления авто. На основе полученных данных обеспечиваются меры по предупреждению водителя, предотвращению аварийных ситуаций.

Принципы работы системы

Впервые такие разработки предложила японская компания Nissan в 1977, но из-за технических сложностей по тем временам усилия по безопасности сосредотачивались на более простых решениях. Только через тридцать лет стали внедряться средства мониторинга состояния водителя и качества управления автомобилем.

Суть работы системы заключалась в том, что устройство определяет параметры реакций человека за рулем в начале поездки, а уже во время поездки постоянно отслеживает дальнейшую скорость принятия решений. При констатации усталости человека за рулем появляется уведомление, рекомендующее сделать отдых.

Зачастую датчики контроля включаются на определенной скорости после разгона машины. Одни из них отслеживают происходящее внутри салона, контролируют физиологическое состояние человека, управляющего авто.

При этом тщательно изучаются следующие параметры:

• моргание, закрытие глаз;
• зевание;
• напряжение лицевых мышц;
• положение головы;
• частота, глубина дыхания.

В случае необходимости система информирует водителя о необходимости отдыха, увеличения бдительности.

Другие датчики концентрируются на дорожной обстановке и показателях транспортного средства.

Например, новейшая разработка австралийских инженеров DAS изначально должна следить за соблюдением правил дорожного движения, требований скоростного режима, дорожных знаков.

Для этого используется три видеокамеры: одна из них фиксируется на дороге, остальные две контролируют состояние водителя. Блок управления системы обрабатывает всю комплексную информацию о ситуации на дороге, действиях человека за рулем.

Другие устройства содержат датчики руля, электронику, которая контролирует параметры тормозной системы, устойчивость транспортного средства на дороге, работу двигателя. В случаях возникновения критической ситуации подается звуковой сигнал.

Таким образом, суть работы подобных систем сводится к тому, чтобы выявить критичную усталость водителя и определить опасность на дороге с целью предотвращения ДТП. Электронные датчики контролируют манеру вождения, частоту и эффективность использования различных переключателей, тормозов, силу вращения руля, траекторию движения автомобиля.

Производители, внедряющие разработку в свои авто

Комплекс Driver Attention System (DAS) использует инфракрасную видеокамеру, которая сканирует лицо человека за рулем, регистрируя частоту моргания, направление его взгляда.

Вся информация обрабатывается компьютером в режиме реального времени. При определении критичной усталости устройство предупреждает водителя об опасности с помощью вибрации сидения, специального звукового сигнала.

Если автомобилист на это не реагирует, то система обеспечивает плавную остановку машины с включением аварийной сигнализации. Последние функции находятся в стадии разработки.

Лидеры мировой автомобильной промышленности разрабатывают собственные системы контроля безопасности, которые отслеживают состояние водителя:

1. Attention Assist от Mercedes-Benz, Driver Alert Control от Volvo сосредотачивают внимание на контроле дорожной обстановки, траектории движения на скорости от 60 км/час.
2. Система Emergency Assist от компании Volkswagen обеспечивает обширную помощь водителю во время движения вплоть до остановки транспортного средства при засыпании, потере сознания.
3. Seeing Machines от General Motors контролируют сосредоточенность на дороге, уровень открытости глаз водителя.

Риски и недостатки

Безопасность при управлении автомобилем является одной из главных задач, поэтому контролю физического состояния водителя флагманы мировой автомобильной промышленности уделяют большое внимание. При потере управления вследствие засыпания или потери сознания водителя автомобиль автоматически останавливается, включая аварийную сигнализацию .

На сегодня подобные системы еще не совершенны:

1. Важно учитывать, что аварийная остановка может нести угрозу другим участникам дорожного движения. Данная проблема нуждается в дополнительном изучении, использовании разных вариантов решения.
2. Кроме того, главным недостатком можно считать сложность технической разработки, практической реализации программ. Насколько адекватно они отслеживают состояние водителей и способны учитывать индивидуальные особенности, темперамент, является вопросом.

Таким образом, активная разработка систем, которые контролируют усталость водителя, повышает безопасность. С другой стороны, ответственность в первую очередь несет человек за рулем, поэтому лучше не испытывать себя на прочность. При первых признаках утомления нужно остановиться и отдохнуть.