Основные информационные технологии связи водителя и автомобиля

АСУТС – автоматизированные системы управления транспортными средствами состоят из технических средств, обеспечивающих работу информационных систем (персональные компьютеры, принтеры и локальные сети) и операционных систем (набор программных средств, который начинает работать сразу после того, как включена кнопка электрического питания компьютера).

Автомобили меняются, и скорость внедрения новых технологий с каждым годом будет только увеличиваться. Многие полагают, что такая тесная интеграция интернета и автомобиля будет только усугублять и так непростое положение с безопасностью (усилится отвлекающий водителя от дороги фактор). Так же как растет скорость передачи данных в сотовых сетях, в той же пропорции скорость интернета будет расти и в автомобиле. Правда, есть в этом и свои плюсы. Можно ожидать таких услуг, как напоминание об обслуживании автомобилей с разнообразным информационным сопровождением, возможностью автоматической записи и направлением в ближайшие сервисные центры, подключение автомобиля к различным базам данных, чтобы можно было заказать номер в гостинице, и так далее. Пассажиры в перспективе могут получить больше возможностей для развлечений в дороге и т.д.

Помимо возможности доступа в сеть, автомобили имеют возможность более тесной интеграции (в более полном объеме синхронизироваться) с компьютерами и мобильными устройствами. Это наличие USB-портов в автомобиле, возможность дистанционно обновлять программное обеспечение различных систем автомобиля, не прибегая к услугам специально обученных для этого людей. Или, например, при возникновении какой-либо неисправности в автомобиле дилер может дистанционно найти причину и указать на возможные пути выхода из сложившейся ситуации или же исправить поломку, если сбой был в компьютерной системе. Данные наработки существуют реализованы в таких системах, как OnStar компании General Motors или в системе аварийного вызова Tele Aid от Mercedes-Benz.

Рисунок 2.1 – Синхронизация с устройствами автомобиля

С помощью системы OnStar есть возможность удаленно замедлять транспорт, мешая угонщикам скрыться от полиции при погоне. Данная система может вернуть украденные машины за часы, если не за минуты. Новая технология называется Remote Ignition Block (удаленная блокировка зажигания). У оператора OnStar есть возможность послать сигнал компьютеру в угнанной машине, который вызовет блокировку системы зажигания и не позволит перезапустить её. Эта возможность не только поможет властям возвратить украденные автомобили, но также и предотвратит «опасные» погони.

Голографические информационные дисплеи. Подобные системы можно увидеть у BMW или Audi. Суть в том, чтобы выводить информацию непосредственно на лобовое стекло. Например, компания General Motors уже сделала первые шаги в направлении создания и внедрения моделей, способных выводить информацию о скорости, направлении движения и другую.

Сейчас General Motors в сотрудничестве с рядом университетов приступила к разработке так называемого «умного стекла». GM рассчитывает превратить стекло в прозрачный дисплей, на который может быть выведена такая информация, как дорожная разметка, дорожные знаки или различные объекты, такие как пешеходы, которых в туман или дождь распознать на дороге бывает весьма проблематично.

Частично такая технология была показана на Light Car, где с помощью светодиодной технологией LED, автомобиль использует прозрачную заднюю дверь как проекционный экран, для видимой связи между машинами, что очень полезно для всех автомобилистов. Например, с какой силой жмет на тормоза водитель можно показать автомобилю, который едет сзади при освещении масштаба картинки на дисплее.

Система, с помощью которой автомобили будут связаны между собой и дорожной структурой в единое целое, в единую сеть, уже сейчас имеет свое название – «car-to-X communication». Сегодня несколько компаний, в числе которых Audi, приступили к ее созданию. Суть разработки в том, чтобы сделать возможным «общение» автомобиля не только с другими машинами, но и с инфраструктурой, например с веб-камерами на перекрестках, светофорами или дорожными знаками.

Зная о состоянии светофоров, загруженности улиц и дорожных условиях, автомобиль может экономить энергию, предостерегая водителя от ненужных разгонов/торможений. Автомобиль даже сможет самостоятельно резервировать место на парковке. Если автомобиль попал в экстренную ситуацию, он сможет сообщить об этом окружающим авто, чтобы другие водители могли вовремя сбавить скорость и избежать столкновения. Audi показала часть этих инноваций на примере E-tron. Говоря о технологиях, способных улучшить ситуацию с безопасностью, одну из основных задач разработчики видят в том, чтобы «удержать» нас на одной полосе или вообще на дороге в особо тяжелых случаях.

Улучшенная система запуска двигателя. Эти системы являются одним из элементов той самой эффективности использования ресурсов. Речь идет о системе автоматического запуска или остановки двигателя.

Такие решения уже сейчас можно наблюдать практически на всех гибридных автомобилях: когда он останавливается – двигатели выключаются; чтобы тронуться с места, не надо снова заводить мотор, а достаточно лишь нажать на педаль газа. А если говорить о будущем данной технологии, то она со временем может быть тесно интегрирована с системой car-to-X, дабы еще больше снизить расход топлива. Например, получив информацию о том, что на перекрестке светофор загорелся красным, автомобиль может выключить основной двигатель и продолжить движение только на электродвигателе, тем самым сэкономив немного энергии.

Автопилот или четкий круиз-контроль. Системы помощи при торможении посредством установленных на автомобиль эхолокаторов/лазеров или радаров уже стали стандартной опцией, устанавливаемой в дорогие автомобили. Но, как и другие разработки, вначале появившиеся в автомобилях верхнего ценового диапазона, эта так же скоро перекочует и в более дешевый сегмент. Этот вид технологии, который способен предотвратить столкновение с впереди идущим транспортом, может помочь в безопасности движения и пригодится в основном начинающим водителям. Если производители и дальше будут продолжать совершенствование данной технологии, а это именно так и будет, вскоре мы сможем увидеть нечто похожее на автопилот.

Мониторинг движения или «Мертвые зоны». Еще две, несомненно, нужные технологии, объединенные в одну информационную технологию, которая может помочь в улучшении ситуации с безопасностью, – это мониторинг так называемых «мертвых зон» и система предупреждения пересечения дорожной разметки. Система будет не только способна предупреждать водителя, если он без поворотника начнет перестроение на соседнюю полосу, но и воспрепятствует перестроению, если ряд будет занят другим транспортным средством.

Так называемая «слепая зона». Такие компании, как BMW, Ford, GM, Mazda и Volvo, предлагают специальные системы, которые используют встроенные в зеркала камеры или датчики, контролирующие мертвые зоны. Небольшие лампочки аварийной сигнализации, устанавливаемые рядом с зеркалами заднего вида, предупреждают водителя о нахождении автомобиля в мертвой зоне, а если никакой реакции от водителя не последовало и он начал перестроение, система принимается более активно предупреждать о помехе, издавая звуки, или, в зависимости от марки, начинается вибрация рулевого колеса. Минусом является тем, что подобные системы работают только на небольших скоростях.

Система Cross Traffic Alert: это радар, который работает на базе системы мониторинга «мертвых зон». Система способна определять движение автомобилей в перекрестном направлении во время езды задним ходом. Cross Traffic Alert умеет определять приближение авто на расстоянии 19,8 метра как с левого, так и правого бока, где установлены специальные радары. В данный момент эта функция доступна на автомобилях Ford и Lincoln.

Пересечение дорожной разметки. Несколько компаний, в числе которых Audi, BMW, Ford, Infiniti, Lexus, Mercedes-Benz, Nissan и Volvo, предлагают похожие друг на друга решения. Для работы системы используются маленькие камеры, считывающие дорожную разметку, и если водитель ее пересекает, не включив при этом поворотник, система подает предупредительный знак. В зависимости от системы это может быть звуковой или световой сигналы, вибрация руля либо небольшое натяжение ремня. Например, в Infiniti применяется автоматическое торможение с одной из сторон автомобиля, чтобы предотвратить выезд автомобиля из полосы движения.

Парковка. Многие компании уже сегодня устанавливают автоматизированные системы помощи при парковке. Действуют такие системы следующим образом: автомобиль при помощи радаров определяет, достаточно ли места, чтобы припарковаться. Далее помогает водителю выбрать правильный угол поворота руля и практически сам ставит автомобиль на парковочное место. Конечно, без помощи человека пока что не обходится, но в скором времени появятся такие системы, в которых участие человека будет совсем необязательно. Можно будет выйти из автомобиля и понаблюдать весь процесс со стороны.

Отслеживание состояния водителя: утомленный водитель может быть столь же опасен, как и водитель, севший за руль в нетрезвом состоянии (а пить та нужно в норму закона). Интегрированные в автомобиль системы слежения, которые распознают признаки усталости в движениях и реакциях водителя и предупреждают о необходимости передохнуть, доступны у нескольких автопроизводителей. Это Lexus, Mercedes-Benz, Saab и Volvo. Например, в Mercedes такая система называется Attention Assist: она сначала изучает манеру езды, в частности вращение обода рулевого колеса, включение указателей поворота и нажатия на педали, а также следит за некоторыми управляющими действиями водителя и такими внешними факторами, как боковой ветер и неровности дорожного полотна. Если Attention Assist распознает утомление водителя, она информирует его о необходимости сделать остановку, чтобы немного передохнуть. Делает Attention Assist это с помощью звукового сигнала и предупреждающего сообщения на дисплее комбинации приборов.

В автомобилях Volvo тоже присутствует похожая система, но работает она несколько по-другому. Система не контролирует поведение водителя, а оценивает перемещение автомобиля на дороге. Если что-то происходит не так, как должно, система оповещает водителя, прежде чем ситуация станет критической.

Камеры ночного видения. Благодаря системам ночного видения можно сократить случаи дорожно-транспортных происшествий в ночное время суток. В настоящее время предлагается такими компаниями, как Mercedes-Benz, BMW и Audi в модели A8. Такие системы способны помочь водителю разглядеть в темное время суток пешеходов, животных или лучше видеть дорожные знаки. В BMW для этого используется инфракрасная камера, которая передает изображение на монитор в черно-белом формате. Камера различает объекты на удалении до 300 метров. Инфракрасная система Mercedes-Benz имеет более короткий диапазон, но способна выдавать более четкое изображение, однако ее минусом является плохая работа при низких температурах.

А инженеры компании Toyota последнее время трудятся над улучшением систем ночного видения, которые могут помочь водителям увереннее ориентироваться в ночное время суток. Они представили прототип камеры, работа которой основана на алгоритмах и принципах построения изображений, открытых в ходе изучения функционирования глаз ночных жуков, пчел и моли, которые могут видеть в более широком диапазоне цветов, а также приспособлены к более полному улавливанию света, которого не так уж много в ночном мраке. Новый цифровой алгоритм обработки изображения может захватывать качественные полноцветные изображения в условиях недостаточной освещенности из перемещающегося на высоких скоростях автомобиля. Плюс к этому камера способна в автоматическом режиме адаптироваться к изменениям уровня освещенности.

Так же актуальны тепловизоры – камеры ночного видения для автомобиля.

Ford представил первые в мире ремни безопасности с надувными подушками. По словам разработчиков, данная система позволит значительно увеличить защиту пассажиров задних сидений, и в первую очередь маленьких детей, которые чаще взрослых подвержены травматизму в ДТП. Встроенная в ремень подушка безопасности надувается за 40 миллисекунд.

В последнее время практически все автопроизводители, и большие и маленькие, пытаются добиться большей эффективности, или коэффициента полезного действия, от силовых агрегатов, при этом делая ставку на новые виды топлива и двигатели, пытаясь снизить расход и увеличить средний показатель пробега на одном заряде/заправке. Уже сегодня мы можем наблюдать большое количество серийно выпускаемых электрокаров, и практически каждый автопроизводитель имеет в своем портфолио гибридный автомобиль.

Беспроводная зарядка аккумуляторов. В связи с распространением автомобилей на аккумуляторных батареях остро встает вопрос об их беспроблемной, а главное, быстрой перезарядке. Конечно, можно раскрутить удлинитель со штепселем из автомобиля и подсоединить его к обычной розетке. Но это не каждому доступно. Другой вариант, который кажется не столь фантастичным, – это индукционные зарядные устройства. К тому же технология уже проходит обкатку на более мелких устройствах, таких как плееры и мобильные телефоны. Такого рода зарядные устройства можно было бы встраивать в места для паркинга в больших магазинах, например.

Активная аэродинамика. Несмотря на то что все автопроизводители давно уже используют аэродинамические трубы, и в этом аспекте есть куда стремиться. Например, компания BMW, в своем концепт каре BMW Vision Efficient Dynamics уже успешно использует системы управления воздухозаборниками. В зависимости от условий движения и температуры наружного воздуха заслонки перед радиатором по сигналу системы открываются или закрываются. Если они закрыты, это улучшает аэродинамику и сокращает время прогрева двигателя, уменьшая тем самым расход топлива. Естественно, BMW не единственная компания, использующая данную технологию.

KERS – рекуперативное торможение. Это вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, возвращается в электрическую сеть. Только в сезоне 2009 года в «Формуле-1» на некоторых болидах использовалась система рекуперации кинетической энергии (KERS). Рассчитывалось, что это подстегнёт разработки в области гибридных автомобилей и дальнейшие совершенствования данной системы.