Самофалов И.В., Нефедьев А.И. Интеллектуальная система контроля психоэмоционального состояния водителя автотранспортного средства. В статье приведен краткий анализ факторов, влияющих на состояние водителей транспортных средств. Рассмотрены современные устройства и технологии, применяемые для непрерывного мониторинга состояния водителя. Предложены принцип работы и устройство для контроля психоэмоционального состояния водителя транспортного средства.

Ключевые слова: водитель, ДТП, контроль состояния водителя, психоэмоциональное состояние, контроль усталости

Abstract: Samofalov I.V., Nefed'ev A.I. Intellectual system of psycho-emotional state control of a vehicle driver. The article provides a brief analysis of factors affecting the state of drivers of vehicles. The modern devices and technologies used for continuous monitoring of the driver's condition are considered. The principle of operation and a device for monitoring the psycho-emotional state of a vehicle driver are proposed.

Keywords: driver, traffic accident, driver condition monitoring, psycho-emotional state, fatigue control

Введение

На дорогах России в 2019 году произошло 164358 дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Хотя снижение аварийности продолжается, но динамика ее снижения остается недостаточной для кардинального изменения количества аварий и их тяжести.

Из статистических данных известно, что около четверти всех аварий происходят по причине переутомления водителя во время длительной поездки.

Крупные автопроизводители активно работают над созданием различных систем контроля состояния водителя. Такие системы в основном предназначены для оповещения водителя о наступлении опасного состояния, но более современные системы могут вмешиваться в управление транспортным средством и предупредить ДТП.

Разработка таких систем ведется по нескольким направлениям, позволяющим определить болезненные состояния водителя(контроль усталости, оценка физического напряжения, замедленная реакция и др.).

Анализ факторов, влияющих на состояние водителя

Важным фактором, влияющим на безопасность движения, является усталость водителя, которая увеличивает риск попадания в ДТП в 4 раза. При движении в городе возможность заснуть за рулем очень мала, а на загородных дорогах она значительно возрастает. Такое состояние водителя зависит от времени суток, интенсивности дорожного потока и освещенности.

По статистике до 25% водителей попадают в ДТП во время длительной поездки, и одной из распространенных причин аварий на дорогах является усталость. Чем дольше человек находится за рулем, тем сильнее у него ухудшается внимание. Согласно проведенным исследованиям, через 4 часа вождения реакция снижается два раза, а через восемь часов – в 6 раз.

Внимание водителя отвлекают и другие внутренние и внешние факторы. Среди внутренних факторов можно выделить плохое настроение, раздражительность, разговоры по мобильному телефону, даже при наличии устройства «hands free», разговоры с пассажирами, набор смс во время движения, попытки водителя взять какой-либо предмет(из «бардачка», с заднего сиденья или с пола и т. д.), прослушивание музыки во время движения, курение, прием пищи и распитие напитков во время управления автомобилем. Также снижает внимание прием различных лекарственных препаратов, вызывающих сонливость, замедление реакции или другие побочные явления, ведущие к значительному снижению внимания и готовности водителей к опасным ситуациям на дороге, летающие насекомые, попавшие в салон автомобиля, а также игрушки, привязанные к зеркалу заднего вида и раскачивающихся во время движения автомобиля.

Внешние факторы заключаются в характерных особенностях местности, которые может разглядывать водитель, рекламные щиты, установленные рядом с дорогой, информационные дорожные знаки, другие участники движения, особенно пешеходы, велосипедисты и мотоциклисты, часто создающие аварийные ситуации на дороге.

Современные системы контроля состояния водителя

Учитывая эти данные, автопроизводители стремятся сделать передвижение на автомобиле более безопасным. Для этих целей разрабатываются различные системы контроля состояния водителя. В настоящее время такие системы предлагают многие автопроизводители.

Систему контроля усталости водителя впервые разработала фирма Nissan, которая и запатентовала эту революционную для того времени технологию в 1977 году. Но эта система не пошла в серийное производство из-за сложностей технической реализации. Работа системы заключается в том, чтобы анализировать состояние водителя и качество вождения. Изначально определяются параметры в начале поездки, что позволяет оценить скорость реакции человека, а после этого система начинает отслеживать дальнейшую скорость принятия решений. Если система обнаруживает, что реакции водителя замедлились, то появляется звуковое уведомление с рекомендацией отдыха.

В настоящее время многие фирмы разрабатывают подобные системы, совершенствуют и улучшают способы распознавания усталости водителя. Рассмотрим некоторые из таких систем.

Фирма Mercedes-Benz производит систему контроля усталости «Attention Assist», которая следит за возможностью водителя физически управлять автомобилем, и при необходимости подает сигнал для остановки и отдыха. При работе системы осуществляется комплексная проверка, содержащая три вида контроля поведенческих факторов: производится оценка поведения водителя, контролируется движение автомобиля, фиксируется направление взгляда водителя.

Такую систему контроля фирма Mercedes-Benz начала устанавливать с 2011 года. Система состоит из датчика руля, контрольной лампочки и звукового предупреждения водителя и начинает работать при скорости более 80 км/час. Датчик руля определяет изменение усилия, оказываемого на руль при его вращении. Кроме этого, система учитывает сигналы от других контрольных датчиков автомобиля: тормозной системы, устойчивости при движении, параметров двигателя и ограничения видимости. При работе системы определяются скорость и боковое ускорение автомобиля в течение 30 минут с начала движения(стиль вождения), длительность поездки и время суток, анализируется управление тормозной системой, органами управления, состояние дорожного покрытия и поведение автомобиля во время движения.

Фирма Volvo производит систему контроля усталости «Driver Alert Control(DAC)», которая фиксирует только характер движения автомобиля по дороге. Отклонение от заданных параметров движения рассматривается системой как наступление усталости у водителя. Система DAC работает совместно с системой предупреждения выезда из полосы «Lane Departure Warning(LDW)» и активируется на скорости от 60 км/ч. Система LDW изначально возникла в виде устройства, повышающего безопасность водителя. Данная технология активно развивается на протяжении последних лет, в настоящее время она внедрена в современные видеорегистраторы, и входит в систему управления беспилотных автомобилей.

Фирма Volkswagen разработала систему-ассистент «Emergency Assist», которая частично перехватывает управление автомобилем в экстренной медицинской ситуации. Ассистент «Emergency Assist» следит за работой рулем со стороны водителя. В экстренной ситуации, когда водитель оказывается не в состоянии управлять автомобилем, система принимает управление автомобилем на себя, выполняет натяжение ремня безопасности(проактивная система безопасности), предупреждает о потенциально опасной ситуации других участников дорожного движения, затормаживает автомобиль до полной остановки, и выполняет аварийный вызов. Действие ассистента Emergency Assist обеспечивается согласованной работой ассистента движения по полосе, электромеханического стояночного тормоза, автоматической коробки передач, службы аварийного вызова и адаптивного круиз-контроля.

Фирма Ford разработала систему безопасности, включающую в себя систему предупреждения схода с полосы, систему контроля за усталостью водителя и систему распознавания дорожных знаков. Усталость водителя контролируется с помощью системы предупреждения схода с полосы. Состояние водителя оценивается на основе анализа поведения автомобиля в полосе движения. Система активируется, начиная со скорости 65 км/ч. Система распознавания дорожных знаков предназначена для информирования водителя о дорожных знаках, что повышает безопасность движения.

Многие системы контроля усталости основаны на использовании видеокамер, которые запоминают параметры человека в начале движения, а затем выполняют мониторинг в течение поездки. С помощью камер, направленных на водителя, собирается вся необходимая информация. Также система автоматически информирует человека о необходимости отдыха, и подает экстренные сигналы для увеличения бдительности.

В качестве примера рассмотрим систему контроля «Driver Attention System(DAS)» фирмы Seeing Machines Technology, которая была разработана для автомобилей General Motors. Данная система контроля усталости определяет степень внимания водителя при помощи инфракрасной камеры на колонке рулевого колеса. Определение состояния внимания водителя достигается с помощью точного измерения ориентации головы и движений век в полном диапазоне дневных и ночных условий вождения, включая использование солнцезащитных очков. Система производит контроль открытости глаз водителя и их сосредоточенности. При обнаружении признаков усталости и потери внимательности водителем, система дает команду о прекращении движения транспортного средства.

Предлагаемая интеллектуальная система контроля

Для обеспечения безопасности движения была разработана интеллектуальная система контроля психоэмоционального состояния водителя автотранспортного средства. Структурная схема системы состоит из четырех блоков управления, в которых в блок управления поступает вся необходимая информация о психоэмоциональном состоянии водителя, фиксируемая датчиками пульса, мониторинга температуры с поверхности головы. Основной блок системы работает с помощью видеокамеры, интегрированной с блоком управления. При наклоне головы в течение 5 секунд блок управления выдаст звуковой сигнал через громкоговоритель, предупреждающий сигнал. Если положение головы не соответствует с остальными датчиками определенному диапазону, то система переключает на электронную систему управления двигателем (ЭСУД) и останавливает автомобиль, задействует тормозную систему, включается аварийная сигнализация, система определяет, например, наступление сердечного приступа, и тем самым предупреждает аварию даже на ранних стадиях.

Безопасность движения является основным вопросом, над которым работают все производители автомобилей. Различные системы, позволяют снизить количество ДТП с помощью звуковых сигналов, визуальных предупреждений, выдающих рекомендации для отдыха водителя после определенного времени нахождения за рулем или при сильной усталости. Разработанная система вносит значительный вклад в обеспечение безопасности движения.

Список литературы

1. Госавтоинспекция опубликовала статистику ДТП за 2019 год[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://1gai.ru/publ/52-gosavtoinspekcija-opublikovala-godovuju-statistiku-dtp-za-2019-god.html, свободный –(20.04.2020).
2. Неспящий водитель – убьешь себя и других[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gazeta.ru/auto/2006/04/24_a_610366.shtml?print, свободный –(20.04.2020).
3. Время реакции водителя – от каких факторов оно зависит?[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://autopravilo.ru/sovety/vremya-reakcii-voditelya-chto-oznachaet-i-ot-kakih-faktorov-zavisit.html, свободный (20.04.2020).
4. Система распознавания усталости водителя, как она работает[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://znanieavto.ru/komfort/datchik-ustalosti-voditelya.html, свободный –(20.04.2020).
5. Система контроля усталости водителя[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://povozcar.ru/attention-assist-driver-alert-control-emergency-assist.html, свободный –(20.04.2020).
6. Traffic jam assistant, lane assist, распознавание дорожных знаков[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://vagcode.ru/2019/01/21/assist-activation/, свободный –(20.04.2020).
7. Seeing machines technology driver assistance system[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.prnewswire.com/news-releases/seeing-machines-technology-enables-gm-super-cruise-driver-assistance-system-300540972.html, свободный –(20.04.2020).
8. Понамарев, В. В. Автоматизированная система функционального контроля состояния водителя транспортного средства/ В. В. Понамарев// Транспорт Российской Федерации. – 2010. – № 2(27). – С. 86–94.