Как работает система контроля усталости водителя. Если устали, нужно отдохнуть – система DAS вам напомнит об этом Как работает система контроля усталости

Причиной примерно 25% всех серьезных аварий на дорогах является усталость водителя и, как следствие, засыпание за рулем. Наибольший риск засыпания наблюдается в дальних поездках, особенно в темное время суток и при монотонных дорожных условиях. Практика показывает, что через четыре часа непрерывного вождения реакция водителя снижается в два раза, через восемь часов – в шесть раз.

Система контроля усталости следит за физическим состоянием водителя и если фиксирует определенные отклонения, предупреждает водителя о необходимости остановки и отдыха. В зависимости от способа оценки усталости водителя различают три типа систем. Первые построены на контроле действий водителя, вторые - контроле движения автомобиля, третьи - контроле взгляда водителя.

Mercedes-Benz с 2011 года устанавливает на своих автомобилях систему Attention Assist , в которой контроль действий водителя основывался на многих факторах: манере езды, поведении за рулем, использования органов управления, характере и условиях движения и др .

Конструкция системы Attention Assist объединяет датчик рулевого колеса, блок управления, сигнальную лампу и звуковой сигнал оповещения водителя. Датчик рулевого колеса фиксирует динамику действий водителя по вращению рулевого колеса. В своей работе система использует также входные сигналы датчиков других систем автомобиля: управления двигателем , курсовой устойчивости , ночного видения , тормозной системы .

Блок управления обрабатывает входные сигналы и определяет:

• стиль вождения (анализ скорости, продольного и бокового ускорения в течение 30 мин. после начала движения );
• условия вождения (анализ времени суток, продолжительности поездки );
• использование органов управления (анализ использования тормоза, подрулевых переключателей, кнопок на панели управления );
• характер вращения рулевого колеса (анализ скорости, ускорения );
• состояние дорожного полотна (анализ бокового ускорения );
• характер движения автомобиля (анализ продольного и бокового ускорения ).

В результате проведенных вычислений устанавливаются отклонения в действиях водителя и траектории движения автомобиля. На дисплей панели приборов выводится сигнальная надпись о необходимости сделать перерыв и производится звуковой сигнал. Если после сигналов водитель не останавливается и продолжает движение в сонливом состоянии, система повторяет сигналы с периодичностью 15 минут. Система активируется на скорости 80 км/ч.

В отличие от системы Attention Assist, система Driver Alert Control , DAC от Volvo фиксирует только характер движения автомобиля по дороге. Направленная вперед видеокамера фиксирует положение автомобиля на полосе движения. Отклонение от заданных параметров движения рассматривается системой как наступление усталости водителя. В зависимости от состояния водителя в системе реализовано два уровня предупреждения - "мягкий" и "жесткий". Уровни различаются громкостью и тональностью звукового сигнала. Система DAC работает совместно с системой Lane Departure Warning и базируется на ее конструктивных элементах. Активация системы происходит на скорости 60 км/ч.

Контроль взгляда для оценки усталости водителя внедряет компания General Motors. За основу взята готовая технология Seeing Machines , которая применяется в авиации, железнодорожном транспорте, карьерных работках, коммерческом грузовом транспорте. Специальный блок контролирует степень открытия глаз и направление взгляда водителя. При распознавании невнимательности, усталости или сонливости водителя система предупреждает о необходимости остановки.

Помимо контроля усталости водителя система может быть использована для активации отдельных функций автомобиля с помощью направленного взгляда (посмотрел - включил). Кроме того, если при перестроении водитель не пользуется зеркалом заднего вида , система напомнит ему о необходимости данного действия.

Системы контроля усталости DAC и Attention Assist следят за физическим состоянием водителя и в случае необходимости подают сигнал, что водителю пора остановиться и отдохнуть. Осуществляется такая проверка тремя вариантами контроля:

Attention Assist и DAC – системы контроля усталости, выполняют функцию слежения за возможностью водителя физически управлять транспортным средством и при необходимости подают сигнал о прекращении движения для отдыха. Проверка осуществляется тремя видами контроля, которые зависят от следующих поведенческих факторов:
1. Оценивается поведение водителя;
2. Фиксируется взгляд водителя;
3. Контролируется движение транспортного средства.

Устройство Attention Assist, которое наблюдает за поведением водителя, компания Mercedes-Benz выпускает с 2011 года. Данное устройство руководствуется следующими мотивациями: способом управления автомобилем, управление рулем, действиями водителя во время движения и некоторыми другими параметрами.
Схематически система контроля усталости состоит из датчика руля, контрольного индикатора и звукового оповещения, которое предупреждает водителя.

Установленный на руле датчик следит за изменением усилия, которое оказывается на руль при его вращении. Также система учитывает и информацию, полученную с других контрольных датчиков: устойчивости при движении, тормозной системы, ограничения видимости и параметров двигателя.
Поступающие на прибор сигналы обрабатываются, определяя следующие параметры:
а) в течении получаса с начала движения анализируется скорость и боковое ускорения автомобиля (стиль вождения);
б) условие, при котором происходит движение (здесь учитывается и время суток, и длительность поездки);
в) анализируется управление следующими узлами: кнопками, расположенными на рулевом колесе и под ним переключателями и тормозной системы;
г) анализируется сила воздействия на руль;
д) состояние дорожного покрытия и поведение автомобиля во время движения (ускорение боковое и продольное).
Анализируя все эти параметры, система устанавливает нарушения в действиях водителя и изменения направления движения автомобиля. После чего на расположенный, на панели приборов экран посылается сигнал со звуковым сопровождением, чтобы водитель остановился для отдыха. Если водитель в сонном состоянии игнорирует сигнал и продолжает движение, система продолжает напоминать ему об этом каждые 15 минут. Так же следует напомнить, что контроль за состоянием водителя, начинает работать на скорости более 80 км/час.

У Вольво контроль за состоянием водителя Driver Alert Control (или DAC) отличается от Attention Assist, тем, что мониторит, только траекторию движения по трассе, а видеоконтроль, следящий в направлении пути следования автомобиля определяет его нахождение в полосе дорожного полотна. Если вдруг автомобиль начинает уходить от установленных границ, система реагирует на это как на усталость водителя и выдает два предупреждающих сигнала: «мягкий» и «жесткий» Оба этих сигнала зависят от общего самочувствия водителя и отличаются друг от друга громкостью и тональностью. Активируется система DAC, работающая совместно с системными элементами Lane Departure Warning, когда скорость автомобиля достигла 60 км/час.

Специальный встроенный блок, который устанавливает компания General Motors, где базовой является уже испытанная методика Seeing Machines, оценивающая состояние взгляда водителя, устанавливается не только на авто, но и на железнодорожном транспорте. Задача блока контролировать открытость глаз водителя и их сосредоточенность и при обнаружении признаков усталости или потери внимательности и близкого ко сну состояния, система сразу же дает команду на остановку транспортного средства.
Также система слежения за усталостью водителя может управлять и другими функциями автомобиля, например, направлением взгляда можно включать или отключать те или иные опции на приборном щитке. Или при совершении, какого либо маневра оповещать водителя о том, что он забыл посмотреть в зеркало.

По статистике более половины всех дорожных происшествий так или иначе связаны с переутомлением водителей. Особенно сильно проявляется утомление, когда водитель садится за руль, не выспавшись.

Надежность водителя в значительной степени определяется его работоспособностью.

Работоспособность снижается при болезненном состоянии водителя, после употребления им алкоголя, при утомлении, а иногда в результате сильного нервного возбуждения или угнетенного состояния.

Утомление оказывает негативное влияние на все основные функции организма водителя и психофизиологические качества, необходимые для безопасной езды.

В результате утомления ухудшаются характеристики зрительного восприятия: увеличиваются его пороги, снижаются контрастная чувствительность, точность оценки расстояний до объектов и скорости их движения. Зрительное утомление напрямую зависит от продолжи­тельности рабочего дня. Например, после 8 ч непрерывной рабо­ты водитель увидит дорожный знак не за 100 м, а за 80 м.

При утомлении ослабевает память, что влияет на скорость переработки информации, меняется реакция, она становится чрезмерно замедленной или, напротив, очень быстрой.

В результате утомления происходит расстройство ранее сформированных навыков. Меняется рабочая поза, становится более глубокой посадка с типичным наклоном корпуса вперед или заваливанием назад, что затрудняет пользование рулевым колесом, педалями и рычагами, ухудшает обзор дороги и наблюдение за приборами.

Как показывают исследования процесса развития утомления у водителей, оно обнаруживается уже на 4-5 ч вождения, явно ощущается на 6-8 ч и к концу 9 ч уже требуются волевые усилия, чтобы поддерживать движение на безопасном уровне.Если водитель находится за рулем от 7 до 12 ч, то степень возможного попадания в ДТП становит­ся в 2 раза чаще, если свыше 12 ч - в 9 раз чаще, чем при продолжительности рабочего дня менее 7 ч.

Утомление - это закономерный процесс временного снижения работоспособности, наступающий в результате трудовой деятельности.

Повышенные энергозатраты способствуют прогрессированию утомления и в результате наступает момент, когда несмотря на возрастающие усилия возникают ошибки, пропуски необходимых действий, снижение производительности труда по количественным и качественным показателям. Утомлению обычно предшествует чувство усталости.

Усталость - это субъективное переживание человеком утомления. Физиологическая сущность усталости заключается в сигнализации организма о необходимости прекратить или снизить интенсивность работы для того, чтобы избежать расстройства функций нервных клеток. Усталость затрагивает сложные виды психической деятельности, снижает готовность к действиям при резком изменении ситуации на дороге.

При управлении автомобилем в условиях, когда на дороге нет других участников движения, при однообразном ландшафте водитель быстрее почувствует усталость, чем при вождении автомобиля в условиях насы­щенного городского движения.

Утомление бывает эмоциональное, физическое и умствен­ное. Работа водителя сочетает все три вида утомления. Больше всего водитель устает эмоционально. Это возникает из-за постоянной готовности действовать быстро, в целях избежания ДТП.

В некото­рых ситуациях от водителя требуются поспешные действия, которые близки к пределу психофизиологических возмож­ностей - это вызывает быстрое переутомление. При длительном управлении транспортными средствами возникает напряжение, как в мышцах туловища, так и мышцах конечностей. Развивается утомление, связанное с мышечной слабостью. Для снятия напряжения необходимо каждые 2 часа делать пере­рывы на 15-20 мин.

Умственное утомление наступает при длительной и насы­щенной умственной работе. От нее люди устают не меньше, чем от физической. Это происходит из-за большого потреб­ления энергии клетками головного мозга.

Умственная работа водителя проявляется во время интенсивного движения при больших скоростях и заключается в непрерывной оценке ситуации на дороге и быстром принятии решений. Эта работа может выполняться в условиях дефицита времени и сильного эмоционального напряжения.

Наиболее распространёнными формами психических состояний, развивающихся в процессе производственной деятельности и неблагоприятно влияющих на работоспособность водителя, являются запредельные психические напряжения.

Запредельные (чрезмерные) формы психического напряжения снижают эффективность труда и лежат в основе ошибочных действий оператора.

Психическая деятельность водителя стимулируется поступающей информацией. Для протекания на высоком уровне психических процессов необходима оптимальная информационная нагрузка. Избыточная информация в результате чрезмерного напряжения психических процессов приводит к более быстрому развитию утомления. При недостатке информации интенсивность протекания психофизиологических процессов падает, что приводит к снижению готовности водителя к действиям при неожиданном изменении дорожной обстановки.

Для поддержания в этих условиях необходимой интенсивности и устойчивости внимания требуется значительное волевое усилие, что также связано с расходом нервно-психической энергии и приводит к преждевременному утомлению.

Сонливость и засыпание водителя за рулем - наиболее опасные проявления утомления, которые нередко приводят к ДТП. Водитель, чувствуя сонливость, может какое-то время преодолевать ее и достаточно надежно управлять автомобилем, но он должен знать, что засыпание может наступить внезапно и он этот момент может не заметить, что создает очень серьезную угрозу для безопасности дорожного движения.

Сны могут быть настолько внезапными, что будут восприниматься как реальность. Были случаи, когда водители видели во сне на дороге пешеходов или животных и, внезапно просыпаясь, начинали тормозить или сворачивать с дороги, что приводило к дорожно-транспортным происшествиям.

Засыпание за рулем не обязательно следствие переутом­ления, оно может быть вызвано монотонной окружающей обстановкой. Когда длительное время не происходит смена ландшафта, скорость движения не меняется и хорошо слышен шум двигателя, может произойти так называемое сонное опьянение.

По данным исследований, этому состоянию под­вержены в полной степени 23% водителей, в легкой - 74% и только 3% не подвержены вовсе.

Чтобы не допустить сонного опьянения, необходимо отвле­каться, но ненадолго. Поэтому, если у водителя появляется сильная сонливость за рулем, то бороться с ней на ходу не следует. Нужно остановиться и уснуть на короткое время или проделать гимнастические упражнения. Только после снятия сонливости можно продолжать путь.

Характерным признаком наступающего утомления может служить появление, казалось бы, незначительных ошибочных действий: рассеянное внимание, желание выпрямиться, переменить позу. При таких признаках утомления необходимо немедленно прекратить движение. Первые признаки утомления, появившиеся после нескольких часов за рулем, не опасны для водителя и легко устраняются кратковременным отдыхом.

Доказано, что при одном и том же времени отдыха несколько коротких перерывов значительно эффективнее одного продолжительного перерыва.

Выделены следующие виды утомления: компенсируемое и некомпенсируемое.

При компенсируемом утомлении водитель может заста­вить себя сосредоточиться на дороге.

При некомпенсируемом утомлении водитель не может преодолеть возникшие наруше­ния, вследствие чего существенно возрастает вероятность ошибок.

Так, например, после нескольких часов работы появляются первые признаки утомления, но их легко устранить коротким отдыхом.

При сильном переутомлении снять признаки уста­лости не поможет даже ночной сон.

Необходимость психофизиологиического обеспечения профессиональной деятельности водителя в условиях высокой функциональной нагрузки очевидна.

На базе кабинетов психологической разгрузки, психологической регуляции, психофизиологической диагностики и рейсовых пунктов контроля функциональной безопасности используется широкий спектр немедикаментозных средств, таких как арома- и фитотерапия, звуко и цветотерапия, практика специальных дыхательных и ритмических упражнений с элементами релаксации и приемам активизации внимания, профилактические методики, повышающие остроту зрения и активность клеток головного мозга.

Водитель безаварийного типа – это водитель, обладающий способностью к самоконтролю за своим состоянием, осознающий недопустимость выезда в рейс в состоянии болезни, психологического перевозбуждения, усталости или утомления.

Как показывает статистика, около четверти всех аварий происходят из-за переутомления водителя во время длительной поездки. Проведенные исследования дали не слишком утешительные результаты: после четырех часов непрерывной езды, реакции водителя замедляются вдвое, а через восемь – в шесть раз. Каждый автопроизводитель стремится сделать свои машины как можно более безопасными, отсюда впервые и появилась идея разработать датчик усталости водителя, который мог бы распознавать степень утомления и подавать сигнал о необходимости сделать остановку для отдыха.

Как появилась система контроля усталости водителя

Первой компанией, всерьез принявшейся за реализацию системы контроля усталости водителя, стала японская фирма Nissan. Свои изыскания она начала в 70-х годах прошлого века, а в 1977 году фирма запатентовала результаты работы своих инженеров. Временным препятствием для дальнейшей работы стал интерес к более простым, но не менее важным системам безопасности, а именно ABS, ESP и EBD. В результате первая система контроля усталости водителя, на автомобиле появилась почти тридцать с лишним лет спустя, когда работу прочих систем осталось только совершенствовать.

Первой фирмой, сумевшей на практике реализовать все инженерные изыскания, стала шведская компания Вольво. Ее система получила название Driver Alert Control. Она включает в себя видеокамеру, которая отслеживает положение автомобиля на дороге и его траекторию, и датчик, регистрирующий частоту движений руля. Когда машина начинает сильно отклоняться от нормальной траектории, система «предлагает» остановиться и отдохнуть.

Позже аналогичная система распознавания усталости была разработана компанией Мерседес. Немцы решили не использовать камеру, оставив лишь датчик рулевого колеса и датчик, регистрирующий силу и частоту нажатий на педали. В блок управления системы занесена информация о том, какие усредненные показатели должны быть, если за рулем находится бодрый и внимательный водитель. Если текущие значения значительно отличаются от эталонных, значит, водитель утомился. Недостаток системы заключается в том, что работает она по предустановкам, т.е. не учитывает особенности конкретного человека. В более поздних версиях систем анализируется также частота нажатий кнопок управления климатом и магнитолой, а также внешние условия – сила бокового ветра и качество дорожного полотна. Это позволило системе адаптироваться под конкретного водителя.

Аналогичные системы применяются на автомобилях Фольксваген и Skoda. На автомобили Skoda Octavia она устанавливается только в качестве опции, независимо от комплектации, в то время как Пассат имеет ее штатно, начиная с комплектации Comfortline.

Способы реализации системы

Существует два способа реализовать подобную функцию. В первом случае специальный датчик регистрирует только параметры движения автомобиля, а именно частоту и амплитуду подруливающих движений, нажатия на педали газа и тормоза. Приверженцами данного варианта являются европейские производители: Мерседес, Фольксваген, Skoda, Volvo.

Японские фирмы стремятся реализовать контроль усталости водителя несколько иначе. Они убеждены, что в первую очередь необходимо анализировать психоэмоциональное состояние. Поэтому основным звеном такой системы является видеокамера, задача которой следить за мимикой и жестами того, кто сидит за рулем. Работает она следующим образом. В первую очередь система распознавания усталости водителя реагирует на закрытые глаза. Если водитель закрывает глаза, система немедленно подает предупреждающий сигнал. Перед инженерами стоит задача «научить» ее отличать, когда водитель просто моргает, а когда засыпает. Помимо этого анализируется частота морганий, движения глаз, мимика, жесты, частота и глубина дыхания (по движениям грудной клетки).

Как работает система контроля усталости водителя

В целом, независимо от способа реализации, контроль усталости водителя работает следующим образом. Первое время блок управления собирает и анализирует всю информацию, поступающую от датчиков и видеокамер. В результате система определяет стиль езды водителя и внешние условия (время суток, состояние дороги, ветер). Эти данные становятся эталонными, в дальнейшем поступающая информация сравнивается с имеющейся, для своевременного распознавания усталости водителя.

Разным автомобилям на первоначальный сбор данных требуется разное время, например, Мерседес SLK делает это за полчаса, Фольксваген Пассат и Skoda Octavia ограничиваются 15 минутами.

Такой подход в значительной мере расширяет возможности системы распознавания, поскольку контроль усталости водителя осуществляется не по какому-то шаблону, а в качестве исходных данных берутся показатели конкретного человека, сидящего за рулем.

Ни для кого нее секрет, что засыпание за рулём является причиной множества серьёзных аварий. Если длительность поездки превышает 4 часа, то время реакции водителя увеличивается в несколько раз, также тёмное время суток может сыграть свою роль. Давайте рассмотрим какие решения этого вопроса предлагают авто производители.

Одно из самых простых устройств, контролирующих состояние водителя (не уснул ли он), крепится на ушной раковине и внешне выглядит как bluetooth гарнитура. Если Вы когда-нибудь засыпали стоя или сидя, то Вы знаете, что при засыпании голова немного наклоняется вперёд. Если устройство фиксирует, что угол наклона вперёд изменился на определённый градус, то оно подаёт звуковой сигнал. Громкость сигнала ограничена, чтобы не испугать, спящего водителя, и в то же время заставить его проснуться. Угол при котором устройство будет будить водителя можно настроить и на то есть некоторые причины, например, чтобы устройство не срабатывало если водителю нравится покачивать головой в такт песне, звучащей из радио, или голова водителя, когда он засыпает отклоняется совсем незначительно.
Мы рассмотрели самую примитивную систему антисон, думаю многим будет интересно как решают эту задачу передовые авто производители.
У Mercedes-Benz такая система называется Attention Assist , она используя блок управления двигателем автомобиля, и датчик угла поворота рулевого колеса, определяет манеру езды водителя и соответственно если она изменяется, подаёт звуковой и световой сигнал.
Давайте перечислим какую именно информацию анализирует система:

• время суток;
• длительность поездки;
• частоту использования кнопок на панели управления;
• скорость и ускорение вращения рулевого колеса;
• использование педали тормоза;

Это не весь список параметров, которые анализирует система, но достаточный, чтобы понять как она работает.
Lexus монтируют камеру в приборную панель, которая отслеживает не поведение, а лицо водителя и предупреждает его если он засыпает.
Volvo - система Driver Alert Control , с помощью камеры следит за тем, чтобы машина двигалась строго по полосе движения и в случае виляния, корректирует курс автомобиля и предупреждает водителя.
Saab использует две камеры, которые отслеживают движение глаз водителя и предупреждает его сообщением на панели приборов, если водитель не реагирует подаётся звуковой сигнал.
Несмотря на то что цена на перечисленные системы высока, особенно в тех системах где применяются видеокамеры, польза от них затмевают их цену. В принципе подобная система будет полезна каждому водителю, совершающему длительную поездку, будь-то дальнобойщик, водитель междугороднего автобуса или просто автолюбитель, решивший поехать в соседний город. Кстати, в некоторых системах где используется камера, отслеживающая поведение водителя, можно взглянув на камеру включить дальний свет например, или какое-то другое устройство, функциональность зависит от производителя.