РиССРпоОДД Учебное пособие

581

CD- и DVD-дисков, видео, телевизионный тюнер, система навигации и акустическая система.

Внастоящее время автомобильная навигация осуществляется по сигналам искусственных спутников. При подключении системы навигации трехмерные карты на мониторе и аудиогид помогают водителю благополучно доехать до пункта назначения. Как только водитель вводит в систему навигации пункт, до которого ему нужно добраться, система сразу же ищет наилучший маршрут (например, кратчайший путь). По желанию можно задать несколько пунктов, через которые необходимо проехать до конечного пункта. Затем система указывает маршрут при помощи стрелки на карте и голоса. Трехмерная карта позволяет видеть объекты впереди и трехмерные увеличенные изображения перекрестков. Голосовой гид системы навигации предупреждает о приближении к перекрестку, например, так: «Через 600 метров сделайте левый поворот».

Всалоне автомобиля можно легко разместить самые разные мобильные устройства – ноутбук или палмтоп, принтер, сканер, факс. Ведущие мировые производители (BMW, Daimler Crysler, Ford, Fiat, General Motors, Honda, Renaut, Volkswagen) стремятся объединить все электронные приборы и устройства автомобиля в единую сеть - своеобразный передвижной офис.

К электронному оснащению современного автомобиля относятся и приспособления hands free («свободные руки»). Наиболее простыми приспособлениями hands free могут служить «пешеходные» гарнитуры. В их состав входят наушник, микрофон и специальная клипса, с помощью которой микрофон закрепляется поближе ко рту.

Вболее дорогие устройства «свободные руки» для автомобиля входит чувствительный микрофон, позволяющий говорить в машине, не напрягая голоса, и выносная антенна, улучшающая прием.

Однако после внедрения приспособлений «свободные руки» аварийность на дорогах не уменьшилась: водители, болтая по телефону во время движения, теряют контроль над автомобилем и поздно реагируют на внезапно возникающую опасность. Реакция водителя, разговаривающего по телефону, замедляется в два раза.

Технология Blue Eyes регистрирует движения глаза водителя и частоту моргания. Инфракрасная камера следит за положением глаз, и, если система не

582

находит глазного яблока, считается, что водитель во время движения автомобиля заснул. Тогда раздается сигнал тревоги, который разбудит водителя и тем самым предотвратит одну из самых опасных аварийных ситуаций.

Другие применения технологии Blue Eyes – регистрация водителя по индивидуальному рисунку радужной оболочки глаза, анализ мимики его лица. Когда он садится за руль, система автоматически настраивает положение зеркал и сиденья. Если водитель нахмурится, система автоматически включит веселую музыку.

Так же для обеспечения безопасности в автомобили встраивают системы предупреждения о столкновении, датчики наличия автомобиля сзади в «мертвой» зоне, видеосистему, ограничивающую выезд на сплошную или двойную сплошную линии.

Для обеспечения дополнительной безопасности при выполнении заднего хода выпускается комплект из видеокамеры и ЖК-дисплея. Камера закрепляется рядом с задним номерным знаком автомобиля и передает изображение по беспроводному соединению на экран с диагональю 2,5 дюйма, который монтируется на приборной панели.

Для обеспечения безопасности при движении задним ходом применяется парковочный радар. Принцип его действия основан на современной технологии измерения расстояния до препятствия с помощью ультразвукового сигнала. Датчики, установленные около заднего бампера, и система индикации расстояния до препятствия облегчат парковку и маневрирование в ограниченном пространстве, а также в темное время суток. Помимо датчиков, система комплектуется звуковым и/или световым индикатором расстояния. Они устанавливаются на приборной панели и дают водителю мгновенную информацию о расстоянии до приближающегося препятствия.

Столбики, высокие бордюры, крупные предметы, лежащие на земле, - все это находится вне поля зрения водителя. Как результат - повреждения бампера, случайные царапины, вмятины и расходы на ремонт. Парковочный радар способен своевременно предупредить водителя о приближении не только к крупным препятствиям, но и к малогабаритным объектам и объектам небольшой высоты, что особенно полезно в темное время суток.

Адаптивный круиз-контроль (АСС) умеет не только поддерживать заданную скорость движения, но и может автоматически поддерживать

583

заданное расстояние до впереди идущего автомобиля. Радар, установленный на решетке радиатора, способен распознавать движущиеся впереди (тем же курсом) автомобили. Если полоса свободна, система поддерживает заданную скорость. Если же радар распознает автомобиль, движущийся впереди на более низкой скорости, система автоматически уменьшает подачу топлива в цилиндры двигателя, а при необходимости даже притормаживает машину, используя рабочую тормозную систему.

Наряду с использованием информационных технологий в легковых автомобилях и на грузовом транспорте, в настоящее время весьма актуальны задача внедрения новых информационных технологий для организации безопасного дорожного движения.

Данное направление развивается следующим образом:

-развиваются Интернет ресурсы, позволяющие проследить маршрут передвижения и увидеть заторы (в том числе прогнозные) на маршрутах как в городах так и вне населенных пунктов (на трассах): это такие ресурсы как www.probki.net, www.probki.vesti.ru, www.maps.mail.ru, www.maps.yandex.ru, www.maps.google.ru и др.;

-развиваются системы автоматического управления дорожным движением с учетом дорожных параметров при помощи светофоров и управляемых дорожных знаков как в городах, так и за его пределами, например, на кольцевых автодорогах;

-активно развиваются системы автоматической видеофиксации с передачей информации, а общую цифровую сеть: стационарные комплексы видеофиксации нарушений Правил дорожного движения Российской Федерации с централизованной обработкой информации («Крис С», «Арена», «КАСКАД»);

-посты ГИБДД и передвижные автомобили снабжаются современным оборудованием, позволяющим оперативно регистрировать нарушения и проводить их анализ: лазерный измеритель скорости и дальности с фотофиксацией и идентификацией ТС ЛИСД-2Ф, мобильные комплексы видеофиксации нарушений Правил дорожного движения Российской Федерации («ВИЗИР»), передвижные комплексы видеофиксации нарушений Правил дорожного движения Российской Федерации («КРИС»П, «АРЕНА»), спектрофотометрический анализатор алкоголя в выдыхаемом воздухе АКПЭ-

584

01М, комплекс, позволяющий с помощью электронной карты местности определить оптимальный маршрут движения к месту дорожно-транспортных происшествий;

-внедряется автоматизированная информационно-управляющая система (АИУС) подразделений дорожно-патрульной службы Госавтоинспекции, интегрированной с Единой государственной системой предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), основное назначение которой информирование экстренных служб о ДТП; сбор, обработка и хранение информации о чрезвычайных ситуациях (крупные дорожно-транспортные аварии и катастрофы) и происшествиях на автодорогах; обеспечение информационного взаимодействия с АИУС РСЧС; предоставление возможности аналитической обработки информации, относящейся к ДТП и чрезвычайным ситуациям на автодорогах;

-развиваются системы диспетчерского наблюдения и планирования безопасного передвижения грузового и муниципального транспорта на основе систем ГЛОНАСС и GPS совместно с каналами подвижной и мобильной радиосвязи;

-развиваются системы автоматического весового контроля грузового автомобильного транспорта, объединенные в единый государственный портал. Данные системы позволяют сохранить дорожное покрытие и тем самым повысить безопасность авто дорог. При помощи встроенных в дорожное покрытие цифровых весов датчиков и видеокамер формируется базы данных об осевой нагрузке автомобилей и выявляется перегруз с передачей информации на Интернет портал;

-на базе систем RDS-TMS и их аналогов внедряется системы оповещения водителей о чрезвычайных ситуациях и заторах.

Перспективы развития информационных технологий на автотранспорте таковы, что через пару десятков лет мы будем иметь автоматически управляемое наземное транспортное средство, способное безопасно и самостоятельно (без участия человека) доставить нас в любую заданную точку маршрута, рассчитанного навигатором. Дополнительная информация из глобальной сети и наземных и спутниковых систем связи и навигации поможет данному автомобилю–роботу оптимально спланировать безопасный маршрут.

585

Технология автоматически управляемых наземных транспортных средств (Unmanned Ground Vehicle – UGV) развивается нерегулярным образом. Исследователи обдумывали эту идею в 1960-х гг., но тогда технология была недостаточно зрелой, и только в середине 1980-х гг. в военной промышленности США был разработан прототип UGV. Целью проекта являлась автоматизация парка военных наземных транспортных средств. В конце 1980-х гг. исследователи стали проявлять интерес к гражданским проектам, инициированным правительствами разных стран. И только в конце 1990-х гг. автомобильная промышленность, наконец, смогла подойти к разработке и дорожным испытаниям первых автономных транспортных средств.

Автомобиль, движущийся со скоростью 96 км/час, покрывает 26,5 метров в секунду. Время реакции большинства водителей-людей составляет около трех секунд, в течение которых транспортное средство пройдет около 100 метров. Типичный водитель получает информацию о дорожных условиях за 11 секунд до достижения автомобилем соответствующего участка дороги. За это время водитель принимает последовательность решений на основе данных о 291 метре дороги, различающихся для разных маршрутов движения. Кроме того, требуется обрабатывать еще и данные заднего обзора, влияющие на условия безопасности движения. Все это порождает потребность в непрерывной последовательности решений, которые приходится принимать с учетом ранее принятых тактических решений об общем маршруте движения. Из данного анализа видно, что бортовой компьютер требует достаточно мощных интеллектуальных вычислений, так как обрабатывает достаточно большое количество различной информации, включая многоканальное потоковое видео. Этим объясняется сравнительно низкая средняя скорость передвижения существующих в настоящее время автоматически управляемых наземных транспортных средств.

Как известно, на последнем конкурсе DARPA Grand Challenge (США) были представлены машины, управляемые в полностью автономном режиме. Автомобиль-робот на базе дизеля Volkswagen Touareg из Стенфордского университета (штат Калифорния, США), «выиграл» приз Пентагона в 2 млн. долларов – он первым (из пяти) прошел расстояние более 210 км по пустыне штата Невада за 6 часов 54 минуты со средней скоростью 30 км/ч.

586

Такие автомобили-роботы используют систему спутниковой навигации GPS и программируются на определенный курс. В движении машина анализирует обстановку с помощью четырех датчиков: дальности, радара, стереокамеры и монокулярной видеосистемы. Данные обрабатывает бортовой компьютер. Системы управления механикой автомобиля разрабатываются в исследовательских лабораториях автоконцернов.

В настоящее время наблюдается множество исследовательских и несколько реальных проектов в области интеллектуальных транспортных средств. Например, фирма Advance SpaceSense Transport разработала персональный электромобиль для четырех человек – Ultra, максимальная скорость движения которого 40 км/ч, который функционирует в аэропорту Фитроу (г. Лондон). В данном транспортном средстве устранена самая небезопасная часть автомобиля - водитель. Лазерные датчики расстояния с каждой стороны удерживают машину от столкновения. Центральный компьютер управляет всей сетью данного транспорта. В центральном компьютере отображаются перемещение всех машин. В каждой машине установлен компьютер, связанный с центральной системой контроля и управления. Если что-то не так – машина просто останавливается.

Однако технологические проблемы и правовые соображения, связанные с полностью автоматическими транспортными средствами, побуждают автомобильную промышленность пока что концентрироваться на контролируемых системах и системах развитой помощи водителям (Advanced Driver Assistance Systems – ADAS). Исследования в области UGV в настоящее время незначительно замедлились, так как во всем мире министерства транспорта озабочены социальными, экономическими задачами, проблемами защиты окружающей среды, стремясь к повышению качества автомобильного топлива, эффективности дорожной сети, качества жизни.

6.3. Общие принципы построения интеллектуальных транспортных систем

Термин «интеллектуальные транспортные системы» (ИТС) в

настоящее время характеризует комплекс интегрированных средств управления дорожным движением н перевозками, применяемых для решения всех видов

587

транспортных проблем на основе высоких технологий, методов моделирования транспортных процессов, программного обеспечения, организации информационных потоков в реальном режиме времени. Концепция их развития включает изучение функции существующих систем управления перевозками и движением, оценку степени влияния различных подсистем ИТС на развитие транспортной системы, создание архитектуры системы н согласование стандартов для развития ИТС, как интегрированных систем. Основные цели ИТС показаны на рисунке 6.1.

Технологии ИТС имеют в настоящее время около 60 различных направлений применения, но при реализации этих функций в отдельности невозможно в полной мере использовать потенциальные возможности каждой подсистемы как части интегрированной системы. В реальных условиях на уровень развития ИТС действуют дополнительные факторы, связанные с недостаточной полнотой разработки методов оценки эффективности, что необходимо для привлечения инвестиций, отсутствием реальных прав на интеллектуальную собственность, а также слабая информационная инфраструктура,

Существующие системы управления дорожным движением и работой общественного транспорта, децентрализованные системы управления базами данных обычно объединяются для функционирования в общей ИТС по следующим структурным направлениям:

•объединение по функциональным признакам использования информационных потоков для выполнения различных функций в транспортных системах (управление движением, выявление аварийных ситуаций, электронная оплата проезда и парковки н т. д.);

•объединение по институциональным признакам использования информации различными организационными структурами (органы государственной власти, органы местного самоуправления, частные фирмы и т. д.);

•интеграция баз данных от множества источников получения н обработки информации о транспортных процессах:

•интеграция во времени для отражения характеристик транспортных процессов в реальном режиме времени, моделирования и анализа ситуации.

588

Рис. 6.1. Основные цели ИТС

589

Современные тенденции развития ИТС показывают, что одной из основных целей их функционирования является предоставление мультимодальной информации не только для управленческих структур, но и персонально участникам движения. Эта информация должна соответствовать и ожиданиям водителей и пассажиров с точки зрения качества поездки – безопасности, надёжности, комфорте н стоимостных параметров

ИТС создаются на основе существующих автоматизированных систем управления дорожным движением, систем управления движением маршрутного транспорта, автоматизированных систем обнаружения дорожно-транспортных происшествий, систем маршрутной навигации, информационных систем управления дорожной сетью н других подсистем управления дорожным движением и перевозками.

Одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений ИТС является маршрутная навигация. Расширенная концепция навигации в ИТС предусматривает обязательное выполнение таких функции, как мониторинг характеристик транспортных потоков и показателем качества функционирования улично-дорожной сети, определение местоположения транспортного средства с заданной точностью, динамический выбор маршрута движения и информационное обеспечение в реальном режиме времени при прохождении маршрута. Все эти функции по сути дела направлены на повышение эффективности реализации главного преимущества автомобильного транспорта – организацию перевозок по принципу «от двери до двери».

С целью понимания основ развертывании и функционирования ИТС будущему специалисту в области организации дорожного движения и перевозок на автомобильной транспорте необходимы знания об общих принципах построения ИТС проектов их развития и применения при осуществлении транспортного процесса, а также для решения конкретных задач маршрутного ориентирования с использованием последних достижений в развитии средств связи, навигации, компьютерной техники, программною обеспечения и математического моделирования.

590

6.3.1. Терминология интеллектуальных транспортных систем

При анализе развития интеллектуальных транспортных систем (ИТС) первоначально встает вопрос об общих принципах их построения, архитектуре, стандартных требований для обеспечения взаимодействия технических средств и программного обеспечения различных компонентов систем. Основой понимания этих проблем является единая терминология в приложении к объекту исследований. Хотя при существующем многообразии компонентов ИТС во многих случаях для описания систем, выполняющих одни и те же функции, применяются различные названия, тем не менее, в определённой степени можно типизировать эти системы. В научно-технической литературе наиболее часто используются следующие терминологические характеристики компонентов интеллектуальных транспортных систем:

•интеллектуальные транспортные системы – системы использующие информационные н компьютерные технологии для совершенствования процесса перевозки грузов и пассажиров и управления дорожным движением;

•расширенные системы управления дорожным движением – комплекс современных технических средств управления дорожным движением по оперативному отслеживанию характеристик дорожного движения выявлению проблемных ситуаций, реагированию на них и информированию участников движения об их поведении;

•системы управления движением на скоростных автомобильных дорогах – средства контроля, оповещения и управления движением на скоростных автомобильных дорогах;

•системы обнаружения дорожно-транспортных происшествии –

технические средства и методы выявления дорожно-транспортных происшествии, транспортных заторов и других ситуаций, возникающих при нарушении нормальных условий движении;

•системы управления в опасных ситуациях – методы и средства вос-

становления движения после дорожно-транспортных происшествий и заторов;

•системы информирования водителей – методы и средства информирования водителей о дорожных условиях и характеристиках транспортных потоков в реальном масштабе времени;

•системы наблюдения за дорожным движением – мониторинг