Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

При написанні данного реферата магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення червень 2018 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можна отримати у автора чи його керівника після зазначеної дати.

Зміст

Вступ

Інтелектуальні системи знаходять широке застосування в сучасному суспільстві. Створення нових технологій не обходить стороною і дорожній рух. Виникла необхідність поліпшення умов доріг, а також транспортних засобів для зниження ризику потрапляння в ДТП усіх учасників дорожнього руху. Розвиваються всі транспортні засоби, починаючи від велосипедів і закінчуючи вантажними автомобілями. Метою данної магістерської роботи є вивчення та дослідження інтелектуальної транспортної системи в цілому, а також розробка модуля управління рухом.

1. Постановка проблеми

Проблема безпеки дорожнього руху з кожним днем стає все актуальнішою. У наші дні автомобільний транспорт є одним із найважливіших факторів, який впливає на стан і розвиток економіки держави. Зниження кількості дорожньо-транспортних пригод – одна із головних задач, яка включає три компоненти: водій, автомобіль та дорога. Для вирішення цього завдання необхідно вдосконалювати усі компоненти. Але головна роль належить водію, який здатен керувати всіма процесами на дорозі. У зв’язку із зростанням інтенсивності транспортних потоків, повний контроль призводить до зростаючого фізіологічного та психічного навантаження на водія, що також призводить до збільшення дорожньо-транспортних аварій. Саме тому з’явилася необхідність в облегшенні роботи водія за допомогою додаткових пристроїв.

З цією метою розроблені різні механічні, гідравлічні та пневматичні пристрої, складні електронні та мікропроцесорні системи управління. Однак до повного вирішення проблеми безпеки це не призвело, саме тому розвиток у цій області триває.

Потенціал інтелектуальних транспортних систем (ІТС) завдяки розвитку сьогоднішніх технологій величезний. За допомогою ІТС відбувається скорочення часу їзди і забезпечення безпеки дорожнього руху, скорочення пробок, а також удосконалення системи дорожнього руху та ефективності використання автомобільного палива здатні залучити за собою економічні вигоди для всіх учасників дорожнього руху.

Технології інтелектуальних доріг охоплюють безпосередньо дороги, дорожнє покриття, навколишнє середовище, автомобільний транспорт та інше. Все це являється єдиною технологічною системою розвитку.

Схема системи інтеллектуальних доріг

Рисунок 1 – Схема системи інтеллектуальних доріг

Що стосується автомобілів, то ринок автомобільного транспорту продовжує інтенсивно розвиватися, що дозволяє підвищити рівень комфорту і безпеки. Таким чином автомобільні фірми почали розробляти і впроваджувати Smart пристрої або Інтелектуальні транспортні системи (ІТС) ( сукупна система, яка об’єднує в єдиний технічний і технологічний комплекс підсистеми організації дорожнього руху, забезпечення безпеки дорожнього руху, а також надання інформаційного сервісу для учасників дорожнього руху і потенційних суб’єктів транспортного процесу [1]).

Незважаючи на те, що дані системи мають різне призначення, всі вони спрямовані на поліпшення транспортної ситуації на дорогах. Основою всіх систем такого роду є підсистеми, що забезпечують планування і відпрацювання траєкторії руху автомобіля в автоматичному режимі. Також одним із завдань, що мають найвищий пріоритет, є розробка систем активної безпеки, що дозволяють здійснювати маневр ухилення від зіткнення з перешкодою, як статичним, так і динамічним [2].

На жаль, на данний момент в області інтелектуалізації автомобільних доріг технології не досягли максимального розвитку, тому нам є до чого прагнути. Найближчим часом очікується безліч нововведень, які допоможуть вивести науку на новий рівень.

Серед нововведень, які очікують відкриття, можна назвати безпосередньо повну автоматизацію транспортних засобів, а так само їх зв’язок між собою і з навколишнім світом.

2. Відомі вчені та розробники

На сьогоднішній день наука не стоїть на місці. Проблеми автомобільного транспорту приділяється так само безліч досліджень. Завдяки новим розробкам, технології інтелектуальних транспортних систем виходять на новий рівень.

Великий внесок в нинішні розробки внесли зарубіжні та вітчизняні вчені та дослідники. Серед зарубіжних: Дженніфер Данг (Розробка електронного контролю стійкості автомобіля, технології безпеки, призначеної для підвищення стійкості і контролю автомобіля у всіх ситуаціях водіння.), Себастьян Сільванії і Дуглас Скорубським (Розробка технології фундаментних гальм і сучасні системи управління гальмами.), Хеммінга Р. В.. Серед вітчизняних: Клюєв В. В., Пархоменко П. П. (Застосування обчислювальних машин в виробництві.), Каган Б. М., Шибанов Г. П. та ін.

3. Передові технології

Сучасний автомобільний транспорт стає все більш комп’ютеризованим. Автомобільна промисловість впроваджує все більше нових технологій, що дозволяє користувачам полегшити своє життя.

Безліч компаній займаються розробками розумних автомобілів, а також інтелектуальних систем дорожнього руху. Прикладами таких компаній є: Volvo, Google Mobile, Hyundai Motor Company, Інфоком ЛТД, Audi і т. п. Розглянемо кожну з них більш детально.

Інфоком ЛТД

Компанія Інфоком ЛТД із Запоріжжя анонсувала перший вітчизняний автопілот Pilotdrive. Він без безпосередньої участі водія здатний відправити автомобіль з пункту А в пункт Б за оптимальним маршрутом. Pilotdrive – це система безпілотного керування автомобілем, яку можна встановити на будь-який вид транспорту – вантажний, пасажирський, особистий автомобіль [3]. Апаратну частину для розробок Інфоком імпортує, а ось з програмною частиною справляється самостійно, своїми силами. Pilotdrive зовні розпізнається. На автомобілі встановлені камери, датчики, радари і тепловізор. З їх допомогою автомобіль здатний орієнтуватися на дорозі. Зовнішній вигляд українського безпілотного автомобіля представлений на малюнку 2.

Зовнішній вигляд автомобіля з системою Pilotdrive

Рисунок 2 – Зовнішній вигляд автомобіля з системою Pilotdrive

Автопілот розпізнає розмітку дороги, її ширину, вміє орієнтуватися в умовах бездоріжжя. Датчики безпілотника мають охоплення 360°, що виключає виникнення сліпих зон. Сенсорні системи розпізнають дорожні знаки, пішоходів і навіть тварин, що вибігають на проїжджу частину. Реакція автомобіля на перешкоду моментальна, запевняють розробники – система аналізу і прийняття рішень спрацьовує за декілька секунд [3].

Компанія Інфоком ЛТД розробила продукт, який можна застосовувати для місцевих доріг, чого не можна сказати про зарубіжні розробки. Сенсорні системи автомобіля захищені від дощу і туману.

Система моніторингу Pilotdrive виводить повну інформацію про місцезнаходження, напрям руху, пройдений шлях, швидкість на будь-якому етапі руху, реальні затрати палива, працездатність усіх систем управління розумним автомобілем [3].

Система управління та моніторингу забезпечена спеціальною платформою WINCC OA (див. рис. 3), яка створює людино-машинний інтерфейс. Дана платформа, від компанії Siemens, використовується в більшості випадків у промисловій автоматизації, а данна реалізація є свого роду унікальним проектом, який забезпечує всю доступну інформацію для пасажирів і водія.

Система моніторингу WINCC OA

Рисунок 3 – Система моніторингу WINCC OA

Компанія Інфоком розробляє безпілотний наземний транспортний засіб (БНТС) для користування в якості військової техніки. Це забезпечить мінімізацію ризиків і збереження життя людей в надзвичайних ситуаціях.

У планах компанії на 2017 рік розробка низки нововведень, які підвищать ефективність безпілотника, в тому числі система позиціонування без GPS, і режим радіо тиші [4].

Google

Компанія Google розробила новий безпілотний автомобіль. Данний проект реалізується лабораторією Google X.

Система використовує інформацію, зібрану сервісом Google Street View, відеокамери, датчик LIDAR, встановлений на даху, радари в передній частині авто і датчик, підключений до одного з задніх коліс, який допомагає визначити позицію автомобіля на карті [5].

У 2010 році компанія Google почала тестування своїх автомобілів, які були обладнані такою системою. У реальних умовах, без участі людини, автомобіль проїхав близько 1600 км повністю автономно і ще 225 308 км з частковою участю людини [5]. Дані розробки допоможуть знизити кількість ДТП, в результаті чого і кількість травм та смертей.

У 2012 році компанія Google повідомила про значний прогрес. Розроблений автомобіль проїхав вже більше 480 тисяч кілометрів з мінімальною участю людини. Тому компанія знизила кількість екіпажу до однієї людини. Google також оголосила, що поповнила парк безпілотних автомобілів гібридним кросовером Lexus RX450h. Вони необхідні для тестування системи на ділянках зі складним рельєфом [5].

В кінці травня 2014 Google представила новий зразок безпілотного автомобіля. Дана технологія не має ні керма, ні педалей газу і гальма, і на 100% автономна.

1 вересня 2016 року група розробників з Google Inс. запатентувала спосіб розпізнавання проблискових маячків машин екстрених служб [5].

У травні 2016 Google і Fiat Chrysler уклали договір про співпрацю з метою випуску 100 самоврядних Chrysler Pacifica. Автомобілі збільшать кількість посадочних місць, а також будуть оснащені гібридним двигуном.

Багато що вже впроваджено розробниками компанії, але не випущено в світ.

Hyundai Motor Company

Попит на інтелектуальні транспортні системи в Південній Кореї, з досить високим рівнем IT-технологій, зростає з такими темпами як і в усьому світі. Тому корейська автомобільна корпорація Hyundai Motor Company не відстає в розробках сучасного автомобільного транспорту. Вона заявила про впровадження надсучасної ОС. Система призначена для інтелектуальних машин Connected Cars. Це програмне забезпечення дасть можливість обмінюватися даними на високих швидкостях. Розробники заявили, що без створення платформи неможливий розвиток і функціонування машин в недалекому майбутньому. CCOS дозволить управляти бортовою, інформаційно-розважальною і комунікаційною системами. Випуск перших автомобілів Hyundai, які будуть функціонувати за допомогою платформи CCOS, анонсований на початок майбутнього десятиліття. До 2020 року в компанії заплановано проведення різних тестів з метою перевірки злагодженості роботи елементів системи [7].

У компанії також розробляється концепт-кар, який оснащений платформою CCOS. На ньому протестують роботу функцій Connected Cars. Однією з цих функцій є автоматичне оновлення ПЗ, створене для внесення змін в систему через бездротову мережу без відвідування сервісних центрів.

Спільно з американською компанією Cisco, Hyundai Motor Company проводять розробки оригінальною технологією авто-мережі. Надалі це допоможе розвитку інтелектуальної системи доріг. Такі починання спрямовані на стрімкий розвиток і поліпшення життя кліентів корейського автомобільного виробника.

Крім розробок і тестування CCOS, Hyundai паралельно займається розробками і інших технологій для інтелектуальних авто. Разом з тим, не залишаються осторонь авто–додатки для гаджетів і розумних будинків, автономне водіння, інтелектуальне дистанційне техобслуговування і аналіз трафіку [7].

Hyundai Motor Company представила на автосалоні в Сеулі імерсивні симулятор реальності, де відвідувачі мають можливість здійснити поїздку на автомобілі без участі водія. Віртуальна подорож на автономному IONIQ показує, як новітні засоби пілотування дозволяють автомобілю безпечно рухатися без участі водія в найскладніших дорожніх ситуаціях [8].

Розробка Hyundai Motor Company

Рисунок 4 – Розробка Hyundai Motor Company

Audi

Всі інтелектуальні системи, що використовуються в автомобільному транспорті, базуються на роботі зовнішних датчиків. Для полегшення завантаженості системи, розробники намагаються використовувати вже наявні сенсори і датчики.

Так, наприклад, Audi А8, оснащена парктроніком, не потребує ніяких додаткових датчиках, щоб навчитися самостійно заїжджати і виїжджати з гаража [9]. Для здійснення даного процесу необхідна лише додаткова програма, яка дозволить заглушити двигун, включити сигналізацію, закрити вікна, а так само самостійно віддати команду автомобілю заїхати в гараж всього лише одним натисненням на пульт управління.

У багатьох серійних моделях Audi вже присутня паркувальна камера, яка здатна контролювати сліпі зони при виїзді з парковки. При виникненні перешкоди, на екрані виводиться застережливий сигнал. Ультразвукові датчики в змозі засікти потенційно небезпечний об’єкт, що рухається за 70 м. І цю їхню здатність гріх було б не використати [9].

Для забезпечення розпізнавання не тільки не живих об’єктів, необхідно впровадити додаткові ІК-датчики. На дослідних зразках ця система працює таким чином: у разі небезпеки зіткнення з пішоходом, одночасно спрацьовують преднатяжители ременів і автоматично включається екстрене гальмування, а також аварійні вогні. Повна зупинка автомобіля при цьому можлива, якщо швидкість не перевищує 30 км/год. Якщо вище, то різке зниження швидкості до мінімально можливої на поточну дорожню обстановку. На все про все йдуть мілісекунди – у багато разів менше, ніж час реакції людини [9].

Volvo

Розробки даної компанії так само не мало важливі серед передових технологій, як і розробки інших компаній. Компанія займається самозаправляємими автомобілями, яким не потрібно заїжджати на автозаправні станції. Система, впроваджена в автомобілі, дозволяє здійснити заправку без участі водія. Коли датчик рівня палива в баку підходить до червоної позначки, автомобіль повідомляє про це мобільного дозаправника, що використовує одноразові коди доступу до паливного баку [10].

Volvo ставить перед собою завдання комфорту і безпеки, які намагається успішно здійснити. Нещодавно компанія повідомила, що вчить автомобілі взаємодіяти один з одним. Однією з особливостей системи є оповіщення водіїв про виїзд двох автомобілів на зустрічну смугу в сліпий зоні (рис. 5) [10].

Взаємодія транспортних засобів у <q>сліпій</q> зоні

Рисунок 5 – Взаємодія транспортних засобів у сліпій зоні

4. Недоліки розробок і способи їх вирішення

Сучасні технологічні розробки в галузі інтелектуальних автомобільних систем мають ряд своїх недоліків так само, як і всі передові технології. Перші розробки таких систем спрямовані на поліпшення транспортного засобу, що тягне за собою поліпшення комфорту для всіх учасників дорожнього руху. Але такі розробки не завжди бувають доступними, що є одним із головних недоліків. Він тягне за собою ряд інших необхідних покращень для автомобільних інтелектуальних систем. Розроблені математичні моделі не до кінця вдосконалені і вимагають допрацювань, які були б більш стандартизовані.

Розробники автомобільних інтелектуальних систем намагаються забезпечити моделі найостаннішими розробками, але не завжди дбаючи про ціну. Для забезпечення цінової різноманітності необхідно використовувати не тільки дороге, але й більш дешеве обладнання, яке забезпечить мінімальні вимоги до даної системи і не буде перевантажуватися зайвим функціоналом. Так само використання вже наявних датчиків і сенсорів знизить нагромадження загальної системи зайвим обладнанням. Для нових моделей необхідно розробити оптимальні математичні моделі, що забезпечують весь спектр передбаченого функціоналу.

Висновки

В ході виконання підготовчих робіт був проведений аналіз існуючих рішень поставлених завдань, виявлені і проаналізовані недоліки в поточних розробках.

Перелік посилань

  1. Жанказиев С. В. Интеллектуальные транспортные системы: учебное пособие / С. В. Жанказиев. – М.: МАДИ, 2016. – 120 с.
  2. Алексеев А. А. Автоматизация процесса объезда препятствий автотранспортным средством: автореферат / А. А. Алексеев. – М, 2013. – 25 с.
  3. Яровая М. Запорожские разработки умного автомобиля [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ain.ua/2016/.
  4. Пелешко Е., Румянцев С. Наземный беспилотник [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://interfax.com.ua/.
  5. Беспилотный автомобиль Google [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://oiliv.ru/wiki//.
  6. Технологии будущего [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://habrahabr.ru/.
  7. Новая ОС для умных авто от Hyundai [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://hyundai/.
  8. Smart авто от Hyundai [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.hyundai.ru/.
  9. Интеллектуальные системы безопасности от Audi [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.avtoserver.html.
  10. Разработки Volvo [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://hiavtomobil.html.
Вгору