Система предупреждения о выезде с полосы движения - Lane departure warning system

Дорога с разметкой полосы движения

В терминологии автомобильного транспорта система предупреждения о выезде с полосы движения ( LDWS ) - это механизм, предназначенный для предупреждения водителя, когда транспортное средство начинает выезжать со своей полосы движения (если в этом направлении не включен сигнал поворота ) на автострадах и магистралях . Эти системы предназначены для сведения к минимуму аварий за счет устранения основных причин столкновений: ошибки водителя, отвлечение внимания и сонливость. В 2009 году Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) начало изучать, следует ли вводить в действие системы предупреждения о выезде за пределы полосы движения и системы предупреждения о лобовом столкновении на автомобилях.

Есть три типа систем:

• Системы, предупреждающие водителя о выходе из полосы движения с помощью визуальных, звуковых предупреждений и / или предупреждений о вибрации (предупреждение о выезде с полосы движения, LDW)
• Системы, которые предупреждают водителя и, при отсутствии реакции, автоматически принимают меры, чтобы гарантировать, что автомобиль остается на своей полосе движения (система удержания полосы движения, LKA / LKS)
• Системы, которые помогают при избыточной поворачиваемости, удерживают автомобиль в центре полосы движения и просят водителя взять на себя управление в сложных ситуациях (система центрирования полосы движения, LCA )

Еще одна система - аварийное удержание полосы движения (ELK). При удержании в аварийной полосе движения применяются коррекции к транспортному средству, которое выходит за пределы сплошной разметки полосы движения.

Обоснование

Одна из основных причин ДТП и лобовых столкновений - выезд за пределы полосы движения. Задача систем боковой поддержки (LSS) - помочь избежать таких столкновений.

Без этих систем LSS выезд за пределы полосы движения может быть непреднамеренным: автомобиль дрейфует к краю полосы и пересекает ее. Затем автомобиль попадает в потенциально опасную ситуацию. Эта система не работает, если край полосы движения не обозначен линией.

Типы датчиков

Камера ассистента движения по полосе VW Golf

Плата Mobileye и датчик камеры из модуля камеры Hyundai Lane Guidance.

Системы предупреждения / удержания полосы движения основаны на:

• Видеодатчики в визуальной области (устанавливаются за лобовым стеклом, обычно встроены рядом с задним зеркалом)
• Лазерные датчики (устанавливаются на передней части автомобиля)
• Инфракрасные датчики (устанавливаются за лобовым стеклом или под автомобилем)

Принцип работы

Алгоритм обнаружения полосы движения

Пример реализации алгоритма обнаружения полос, показывающий выходные данные обнаружения края Кэнни и преобразования Хафа.

Система обнаружения полосы движения, используемая за системой предупреждения о выезде с полосы движения, использует принцип преобразования Хафа и детектора края Кэнни для обнаружения линий полосы движения по изображениям с камеры в реальном времени, поступающим с передней камеры автомобиля. Базовая блок-схема работы алгоритма обнаружения полосы движения для предупреждения о выезде с полосы движения показана на рисунках.

Разметка полосы движения

В Европе система предупреждения о выезде с полосы движения должна быть совместима со стандартом распознавания видимой разметки полосы движения, таким как постановление комиссии EU-351/2012.

История

Первая серийная система предупреждения о выезде с 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.

В 2002 году система Iteris стала доступна на транспортных средствах Freightliner Trucks в Северной Америке. В обеих этих системах водитель предупреждается о непреднамеренном выезде за пределы полосы движения с помощью слышимого грохочущего звука полосы, генерируемого на стороне транспортного средства, выезжающего за пределы полосы движения. Предупреждения не выдаются, если перед пересечением полосы водитель подает активный сигнал поворота.

2001 г.

Nissan Motors начал предлагать систему поддержки удержания полосы движения на Cima, продаваемом в Японии.

2002 г.

Toyota представила свою систему контроля полосы движения на таких моделях, как Caldina и Alphard, продаваемых в Японии; эта система предупреждает водителя, если кажется, что автомобиль начинает съезжать с полосы движения.

2003 г.

Honda запустила свою систему Lane Keep Assist System (LKAS) на Inspire . Он обеспечивает до 80% крутящего момента рулевого управления, позволяя автомобилю удерживать полосу движения на шоссе. Он также разработан, чтобы сделать вождение по шоссе менее громоздким за счет минимизации усилий водителя рулевого управления. Камера, установленная в верхней части лобового стекла чуть выше зеркала заднего вида , сканирует дорогу впереди в радиусе 40 градусов, улавливая белые пунктирные линии, используемые для разделения границ полосы движения на шоссе. Компьютер распознает, что водитель «заблокирован» на определенной полосе движения, отслеживает, насколько крутым является поворот, и использует такие факторы, как рыскание и скорость автомобиля, для расчета требуемого усилия рулевого управления.

2004 г.

В 2004 году первая система пассажирских транспортных средств доступна в Северной Америке была разработана совместно Iteris и Valeo для Nissan на Infiniti FX и (в 2005 году) на M транспортных средств. В этой системе камера (установленная на потолочной консоли над зеркалом) отслеживает разметку полосы движения на проезжей части. Предупреждающий сигнал срабатывает, чтобы предупредить водителя, когда автомобиль начинает заносить над разметкой. Также в 2004 году Toyota добавила в Crown Majesta функцию помощи при удержании полосы движения, которая может прилагать небольшое усилие противодействия рулевому управлению, чтобы удерживать автомобиль на своей полосе движения.

2005 г.

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 движения на поверхности дороги, а вибрационный механизм в сиденье предупреждает водителя об отклонениях.

2006 г.

Lexus представил на LS 460 многорежимную систему помощи при удержании полосы движения , в которой используются стереокамеры и более сложные процессоры распознавания объектов и образов. Эта система может выдавать аудиовизуальное предупреждение, а также (с помощью электроусилителя руля или EPS) управлять автомобилем, чтобы удерживать полосу движения. Он также применяет противодействующий крутящий момент, чтобы водитель не корректировал или не «пил» рулевое колесо, пытаясь вернуть автомобиль на правильную полосу движения. Если задействована радарная система круиз-контроля , функция удержания полосы движения помогает снизить нагрузку на водителя, создаваемую рулевым управлением, обеспечивая крутящий момент рулевого управления; однако драйвер должен оставаться активным, иначе система отключится.

2007 г.

В 2007 году Audi впервые на Q7 начала предлагать свой ассистент движения по полосе . Эта система, в отличие от японских «вспомогательных» систем, не вмешивается в фактическое вождение; скорее, он будет вибрировать рулевое колесо, если кажется, что автомобиль выезжает с полосы движения. Система LDW в Audi основана на передовой видеокамере в видимом диапазоне, а не на направленных вниз инфракрасных датчиках в Citroën. Также в 2007 году Infiniti предложила более новую версию своей системы 2004 года, которую она назвала системой Lane Departure Prevention (LDP). В этой функции используется система контроля устойчивости автомобиля , которая помогает водителю сохранять полосу движения, мягко нажимая на тормоза на соответствующие колеса.

2008 г.

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 автомобилях серии 5 (E60) и 6 серии , в которой используется вибрирующее рулевое колесо для предупреждения водителя о непреднамеренном выезде. В конце 2013 года BMW обновила систему с помощью Traffic Jam Assistant, впервые появившейся на модернизированном 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 систему предупреждения водителя на своих автомобилях представительского класса S80 , V70 и XC70 2008 модельного года . Система предупреждения о выезде с полосы движения Volvo использует камеру для отслеживания дорожной разметки и подачи звукового сигнала, когда водители покидают полосу движения без сигнала. Системы, используемые BMW, Volvo и General Motors, основаны на базовой технологии Mobileye .

2009 г.

Mercedes-Benz начал предлагать функцию удержания полосы движения на новом E-классе . Эта система предупреждает водителя (с помощью вибрации рулевого колеса), если кажется, что автомобиль начинает покидать свою полосу движения. Другая функция автоматически деактивируется и снова активируется, если выясняется, что водитель намеренно покидает свою полосу движения (например, агрессивно входит в поворот). Более новая версия будет использовать тормозную систему, чтобы помочь автомобилю удерживать полосу движения.

2010 г.

Kia Motors предложила седан премиум-класса Cadenza 2011 года с дополнительной системой предупреждения о выезде с полосы движения (LDWS) на ограниченных рынках. Эта система использует мигающий значок на приборной панели и издает звуковое предупреждение при пересечении белой разметки полосы движения и издает более громкое звуковое предупреждение при пересечении желтой разметки. Эта система отключается при включении указателя поворота или нажатием выключателя деактивации на приборной панели; он работает с помощью оптического датчика с обеих сторон автомобиля.

2011 г.

Audi A7 представляет систему Audi active lane assist.

2012 г.

Mobileye разработала систему, которая обнаруживала разметку полосы движения и определяла, когда транспортное средство выезжало со своей полосы движения без использования сигнала поворота, выдавая визуальное и звуковое предупреждение, побуждающее водителя снова сфокусироваться на руле. Технология безопасности Mobileye интегрирована в сотни новых моделей автомобилей от крупнейших мировых автопроизводителей: BMW , Audi , Volkswagen , Nissan , Ford , Honda , General Motors , но ее также можно установить на любой автомобиль.

2013

Mercedes начал работу с Distronic Plus с помощью системы помощи при рулевом управлении и Stop & Go Pilot на модернизированном S-классе в 2013 году.

2014 г.

Tesla Model S поставляется с продвинутыми системами помощи при полосе движения с их выпуска 2014 года. Он также был выпущен с функцией ускорения, где передняя камера считывает ограничения скорости движения с использованием технологии системы распознавания символов компьютерного зрения , а затем передает их в автомобиль. На дорогах, где отсутствуют дорожные знаки, он полагается на данные GPS. Когда автомобиль удаляется с полосы движения со скоростью более 30 миль в час (48 км / ч), система издает звуковой сигнал, а рулевое колесо вибрирует, предупреждая водителя о непреднамеренной смене полосы движения. Это происходит и при несоблюдении скоростного режима.

Fiat запускает свою функцию помощи при удержании полосы движения, основанную на системе помощи при удержании полосы движения TRW (также известной как система тактильной обратной связи). Эта система объединяет камеру обнаружения полосы движения с электроусилителем рулевого управления TRW; при обнаружении непреднамеренного съезда с полосы движения (сигнал поворота не включается, чтобы указать на желание водителя сменить полосу движения), система рулевого управления с электроусилителем создает небольшой крутящий момент, который помогает направить водителя обратно к центру полосы движения. Эта система, представленная на Lancia Delta в 2008 году, 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 сочетают предотвращение с отчетами о рисках в транспортной отрасли. Viewnyx применяет видео технологии, чтобы помочь автопаркам снизить расходы на ответственность за управление транспортными средствами. Предоставляя менеджерам по безопасности полетов отчеты и инструменты по оценке рисков для водителей и автопарков, он способствует упреждающему обучению и обучению для устранения рискованного поведения. Lookout Solution используется флотом Северной Америки, и проводятся исследования по внедрению системы предупреждения о выезде с полосы движения с помощью мобильного телефона.

2017 г.

Страховой институт безопасности дорожного движения выразил обеспокоенность по поводу того, что водители могут быть менее бдительными, полагаясь на автоматизированные системы безопасности, или отвлекаться на дисплеи на приборной панели, которые отслеживают работу этих систем.

Два отдельных исследования показали, что системы удержания полосы движения и системы мониторинга слепых зон имеют более низкий уровень аварийности, чем те же автомобили без этих систем. Полицейские данные о ДТП из 25 штатов в период с 2009 по 2015 год для моделей транспортных средств, где системы продавались в качестве дополнительной опции, снижают количество аварий с участием одного автомобиля, бокового скольжения и лобовых столкновений на 11 процентов, а количество травм в таких авариях - на 21 процент. Размер выборки был недостаточно велик для учета демографических и других переменных.

Сохранение полосы движения и следующие технологии

Ассистент удержания полосы движения - это функция, которая, помимо системы предупреждения о выезде с 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, для большинства из них требуется, чтобы водитель оставался контролировать транспортное средство во время его использования. Это связано с ограничениями, связанными с функцией удержания полосы движения.

Система помощи при удержании полосы движения реализована в современных транспортных средствах с использованием методов обработки изображений, называемых преобразованием Хафа и методами обнаружения краев Кэнни . Эти передовые методы обработки изображений получают данные о полосе движения с камер, установленных в передней части автомобиля. Обработки с использованием мощных компьютеров , как в режиме реального времени изображения Nvidia «s Drive PX1 используются многими производителями транспортных средств для достижения полностью автономных транспортных средств , в которых алгоритм обнаружения полосы играет ключевую роль. Расширенные алгоритмы обнаружения полос также разрабатываются с использованием методов глубокого обучения и нейронных сетей . 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 вход рулевого управления и изображения дороги с камеры. подается в нейронную сеть и заставляет ее «учиться». Затем нейронная сеть сможет изменять угол поворота рулевого колеса в зависимости от смены полосы движения на дороге и удерживать автомобиль посередине полосы движения.

Механизм помощи при удержании полосы движения может либо реактивно повернуть автомобиль обратно в полосу движения, если он начинает уходить, либо упреждающе удерживать автомобиль 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 передовую систему помощи при движении по полосе (разновидность LKA) в сочетании с их системой адаптивного круиз-контроля, продаваемой вместе как « Автопилот ».

В 2020 году ЕЭК ООН выпустила правила автоматической системы удержания полосы движения, которые включают такие функции, как удержание полосы движения и адаптивную скорость для определенных дорог до 60 км / ч.

Tesla включает в себя такие функции, как помощь в удержании полосы движения, а также автоматическую смену полосы движения без участия водителя. Технология, аналогичная ассистенту полосы движения, также используется для функции автопарковки.

Желтая дорожная полоса с двусторонним движением в США.

Транспортные средства

Требуется контроль со стороны водителя во время использования транспортного средства, но регулирует рулевое управление, если транспортное средство обнаруживает, что выскакивает из полосы движения ((LKA) относится к реактивной «помощи при удержании полосы движения», а (LCA) относится к упреждающему центрированию полосы движения):

Список показывает до 2015 модельного года. С тех пор эта функция стала более распространенной, как показано ниже.

Позволяет самостоятельно управлять автомобилем в ограниченных условиях

Ограничения

Системы предупреждения о выезде с 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. Заснеженная разметка или старая разметка полосы движения, оставленная видимой, может помешать работе системы.

Правило 130 ЕЭК ООН не требует, чтобы LDWS тяжелых транспортных средств работали со скоростью менее 60 км / ч или работали на повороте с радиусом менее 250 метров.

Системы предупреждения о выезде с полосы движения также сталкиваются со многими юридическими ограничениями в отношении автономного вождения. Как указывалось ранее, эта система требует постоянного ввода драйвера. Транспортные средства с этой технологией могут только помогать водителю, а не управлять автомобилем. Самым большим ограничением систем предупреждения о выезде с 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».

Потенциальная опасность

Испытатели Американской автомобильной ассоциации сочли современные системы помощи водителю несовместимыми и опасными. Системы работали «в основном так, как ожидалось», но при приближении к моделируемому выведенному из строя транспортному средству столкновение происходило в 66% случаев, а средняя скорость удара составляла 25 миль в час (40 км / ч).

Смотрите также

• Автономный автомобиль
• Адаптивный круиз-контроль
• Монитор слепых зон
• Интеллектуальная машина
• Центрирование полосы движения

использованная литература

внешние ссылки

• В Consumer Reports есть обширный список текущих транспортных средств с различными системами безопасности, такими как помощь в удержании полосы движения.