CC BY
72Светлана СЫСОЕВА
S.Sysoeva@mail.ru
Автомобильные электронные и меха-тронные системы представляют собой значительный по объемам и быстро растущий рыночный сегмент, причем рост спроса и продаж в значительной степени определяется коммерческой доступностью высокотехнологичных и недорогих датчиков, несколько опережающих по технологическому уровню и поэтому «продвигающих» эволюционное развитие самих систем. Сравнительно недавний отчет (опубликованный в июне 2008 года) Frost & Sullivan под названием “Advances in Sensors for Automotive Applications” показывает, что именно доступность датчиков так называемого следующего поколения делает электронику одним из самых быстрорастущих секторов в автомобильной промышленности.
Основное назначение датчиков — поддержка или даже полное исключение механических систем и связей. Оценивая развитие автомобильных систем в последние годы, можно заметить, что наиболее «продвинутые» технологии, к которым, прежде всего, относятся MEMS, разрабатываются в связи с применениями датчиков для систем безопасности. Важнейшие сферы применения MEMS-акселерометров — системы развертывания подушек безопасности и контроль динамической стабильности. Именно здесь востребованы следующие признаки MEMS: надежность, технологичность и стоимостная эффективность.
Надежность автомобильных систем безопасности — требование, осуществляемое автопроизводителями в связи с правительственным регулированием и клиентским спросом.
Видеокамеры и слияние сенсорных данных
в автомобильных системах безопасности/СПВ следующего поколения
В статье представлен обзор новых предложений автомобильных систем безопасности от ведущих мировых производителей, сфокусированный на применении в них датчиков как ключевых компонентов, обеспечивающих функционирование данных систем. Обзор показывает, что автомобильные системы безопасности следующего поколения стремятся максимально интегрировать системы активной, пассивной безопасности и помощи водителю, а среди сенсорных технологий доминируют видеокамеры, комбинируемые с другими типами датчиков для обеспечения высокой надежности и избыточности сенсорных функций.
Сенсорные технологии MEMS, которые разрабатываются для новых автомобильных систем, включают уже не только MEMS-акселерометры для контроля развертывания подушек в пассивных системах безопасности, основным назначением которых является защита людей при авариях. Производство более безопасных автомобилей основывается сегодня на комплексных решениях, включающих системы активной безопасности: предупреждающих, предотвращающих и смягчающих аварии, если таковые все же оказываются неизбежными.
Необходимость согласования с легислаци-ями (то есть принятием законодательных актов) и стандартами является постоянной движущей силой для развития сенсорных технологий. Начиная с 2007 года все автомобили, продаваемые в США, оборудуются системами TPMS (Tire Pressure Monitoring Systems), в связи с законодательными рекомендациями U.S. NHTSA. Именно это стало толчком для появления на рынке многих эффективных коммерческих решений TPMS и различных высокоинтегрированных датчиков — мультисенсорных модулей контроля давления в шине, работающих от батарей и опрашиваемых в начале движения или по требованию. Ключевую измерительную функцию — измерение давления — здесь также выполняет MEMS-датчик.
Но рынок MEMS-компонентов сегодня является уже довольно высокообъемным и устойчивым.
Многие другие сенсорные устройства и технологии непрерывно мигрируют из сферы
high-end разработок в массовое производство и пополняют типичный комплект датчиков для стандартного автомобиля среднего класса, в значительной мере благодаря правительственным постановлениям.
Одни из самых ранних датчиков для массового рынка — это датчики давления воздуха во впускном патрубке MAP и датчики концентрации кислорода.
Регуляция эмиссии и сегодня является фактором развития сенсорных технологий для контроля эмиссии. Топливная эффективность — важный показатель автомобиля как с технической стороны, так и с точки зрения снижения эмиссии, но и это не является единственной причиной для введения новых датчиков в продукцию автопроизводителей.
Одно из важных направлений развития автомобильной промышленности — экологичность. Легислация усиливает работу автопроизводителей в направлении повышения топливной эффективности автомобилей и снижения эмиссии. Сейчас это означает усовершенствование технологий двигателей (повышение экономичности, осуществление прямого впрыска, введение турбонагнетателей), а в дальнейшем — увеличение производства гибридных и электрических автомобилей.
Клиентская чувствительность к цене топлива, например, в Соединенном Королевстве, где топливо является дорогим, также продвигает сенсорные технологии. К примеру, новые автомобили с топливно-эффективными автоматическими вариаторами, или CVT (Continuously Variable Transmissions), что со-
Рис. 1. Автомобильные решения Hella Aglaia для новыхавтомобилей:
а) мониторинг дорожных знаков системой Traffic Sign Recognition (TSR);
б) предупреждение о смене полосы (LDW);
в) обнаружение препятствий; г—д) обнаружение пешеходов
здает спрос на различные датчики для осуществления электронного выбора передачи.
В последние годы также значительно увеличилось число систем помощи водителю (СПВ,
или DAS — Driver Assistance System), причем для них непрерывно расширяется набор доступных функций. Новые системы являются интеллектуальными и «продвинутыми» — ADAS (Advanced Driver Assistance System).
Но, говоря о клиентском спросе на более надежные, безопасные, комфортные автомобили, необходимо подчеркнуть, что существует значительная клиентская чувствительность к цене систем, обеспечивающих данные характеристики.
Промышленность работает над созданием недорогих датчиков, позволяющих снижать системную цену, — со встроенными схемами обработки сигнала с увеличенной обрабатывающей мощностью. Стоимость и цена — те важные факторы развития автомобильных систем, которые неотступно «следуют» за растущими техническими возможностями.
Сегодня на пике интереса автопроизводителей находятся видеотехнологии. CMOS-камеры и процессоры обработки изображений доминируют среди новых разработок в области сенсорных технологий для новых автомобильных систем безопасности и СПВ, поскольку обеспечивают многие функциональные признаки и характеризуются сравнительно невысокой ценой. Причем часто одна и та же камера используется для многих применений, что обеспечивает снижение системной цены. Камера также часто комбинируется с другими типами датчиков—лидарами, радарами, и в системах обработки анализируется информация, получаемая в реальном времени от различных датчиков: осуществляется так называемое слияние сенсорных данных (Data fusion), обеспечивающее надежность и избыточность сбора и анализа сенсорных данных.
Слияние данных от датчиков — один из этапов слияния и интеграции самих систем. Анализ показывает, что все большее число производителей интегрирует вместе активные и пассивные системы безопасности и СПВ в единую интегрированную систему безопасности, которая осуществляет ситуационный контроль автомобиля, предупреждая водителя или активно вмешиваясь в управление.
Таковы основные рыночные тенденции и факторы, определяющие состояние и перспективы рыночного сегмента систем автомобильной безопасности и СПВ.
О новых предложениях систем автомобильной безопасности и технологий датчиков, недавних и ожидаемых правительственных законопроектах, исследованиях в области автомобильной безопасности — то есть обо всем, что позволило сделать такие выводы — далее в статье.
Обзор предложений автомобильных систем безопасности/СПВ открывают системы активной безопасности, помощи водителю и предотвращения/избежания аварий от компании Hella KGaA Hueck & Co.
Компания Hella — широко известный производитель камер заднего вида: цветных CMOS-камер со 130-градусным апертурным
горизонтальным и 90-градусным вертикальным углом, ультразвуковых систем помощи в парковке, лидаров, радаров на 24 ГГц и систем на их основе.
Лидарные АКК Hella реализованы в автомобиле Chrysler 300. Инновации в области безопасности Chrysler 300 2009 года включают, помимо АКК, средства избежания аварий с ESP, систему интеллектуального контроля фар SmartBeam и регулируемые зеркала. В автомобиле осуществлены и другие функции, например TPMS, пассивная защита пассажиров на пятизвездном уровне NCAP и ультразвуковая система парковки ParkSense Rear Park Assist System.
Можно также отметить системы Audi Side Assist, Audi Lane Assist — опционный ассистент при смене полосы, который осуществляет функции помощи на скоростях выше 60 км/ч. Система Audi Side Assist содержит радарные системы помощи при смене полосы от Hella, включающие два радарных датчика, встраиваемых в бампер, и наблюдает область сбоку от автомобиля, информируя водителя о других автомобилях посредством сигнала в зеркале экстерьера. Audi Side Assist устанавливается на Audi A4, A6, A8, Q7 SUV и других моделях.
Audi Lane Assist, Audi Drive Select являются следующими дополнениями к АКК. Audi Lane Assist — помощник при смене полосы. Audi Drive Select позволяет осуществить индивидуальные пользовательские настройки параметров вождения, опционно предлагается система спутниковой навигации Satellite Navigation System Plus.
Инновационные решения Hella Aglaia (дочерней компании Hella) предназначены охватить применения далеко за пределами ставших стандартными ESP. Фундаментальная идея, на которой построены разработки компании, состоит в том, чтобы обучить автомобили процессу вождения на уровне и выше человеческой сенсорной способности и обработки полученной информации с целью повышения безопасности и комфорта.
В последние годы усиливается интерес автопроизводителей к осуществлению контроля дорожных знаков в своих системах Traffic Sign Recognition (TSR) (рис. 1а). Системы Hella с данной функцией обнаруживают и идентифицируют дорожные знаки, которые затем визуализируются на экране. Надежность предупреждения водителя, например, о скоростных ограничениях, повышается. В процессе езды информация о дорожных знаках на пути обновляется. Информацию о дорожных знаках обеспечивает камера размером с сотовый телефон, которая крепится на основании зеркала заднего вида.
Две следующих функции — предупреждение об уходе с полосы Lane Departure Warning (LDW) и обнаружение объектов Object Detection (рис. 1б-в). Система LDW обеспечивает оптическое, акустическое или сенсорное предупреждение водителя. В дополнение, система обнаружения объектов помогает обнаруживать впереди идущие автомобили и предот-
Рис. 2. Автомобиль 2009 года Opel Insignia, оборудованный камерой-системой Opel Eye (на основе камеры Hella):
а) внутрикабинный вид автомобиля
с установленной системой, информирующей о скоростных ограничениях и курсе полосы;
б) внешний вид автомобиля 2009 года — названного “Car of the year”
вращать аварии. Обе системы вместе способствуют оптимизации трафика, повышению безопасности и комфорта.
Обнаружение пешеходов (рис. 1г-д) — функция, реализуемая в системах Hella, которая предназначена идентифицировать потенциально опасные ситуации, связанные с пешеходами на дороге, и избегать аварий.
Система Adaptive Cut-off Line автоматически регулирует световое распределение фар, создавая оптимальные условия освещения для водителя. Система регулирует освещенную область в отдельные секунды, реагируя на изменяющиеся условия движения и не допуская ослепления от впереди идущих автомобилей.
Hella Aglaia предлагает также решения для неавтомобильного сектора, основанные на уникальной технологии 3D-Sense, которая изначально разрабатывалась для автомобильной промышленности. Согласно данному технологическому решению стереокамера интегрируется с другими аппаратными и программными компонентами в один интеллектуальный модуль.
Как известно, 2D обработка изображений осложняется условиями освещения, присутствием теней, затемненных объектов. Технология 3D-Sense несомненно лучше функционирует в любом динамическом окружении. В настоящее время разработаны решения для железнодорожного транспорта и автобусов,
одним из примеров является автоматический счетчик пассажиров. Его точность — 98%, как показывают результаты верификации посредством записанных видеопотоков.
Специалистами Hella KGaA Hueck & Co., General Motors и Opel разработана камера-система Opel Eye для автомобиля Opel Insignia 2009 года (рис. 2), оборудованного системами General Motors. Камера Opel Eye включает функции обнаружения дорожных знаков TSR и LDW. Система TSR прочитывает знаки скоростных ограничений, отображает символ на приборной панели автомобиля и записывает изображения за короткие периоды времени. Реализована система приоритетов и активации функций TSR водителем, который может вызвать изображение в любое время нажатием кнопки на рулевом колесе. TSR также активируется в меню бортового компьютера. Система LDW тоже активируется кнопкой и вырабатывает предупреждение водителю при пересечении полосы.
Устройство включает высокоразрешающую камеру с линзами, широким углом обзора и процессорами. Скорость работы камеры — 30 кадров в секунду (fps). Камера позволяет прочитывать знаки с расстояния в 100 метров. Она локализуется между ветровым стеклом и зеркалом заднего вида и обнаруживает и дорожные знаки, и маркеры полос. Два сигнальных процессора с помощью специального ПО GM фильтруют и прочитывают кадры.
Работа начинается с фокусировки на круговом паттерне, а затем идентифицируются цифры внутри контура. Если изображение согласуется с изображением дорожного знака, который хранится в ПО автомобиля, то знак отображается на приборной панели. Согласно Венской конвенции 1968 года, более чем в 80 странах изображения дорожных знаков стандартизированы. Все же следует заметить, что знаки в Европе и Северной Америке различаются по размерам, формам, цвету, и в данном направлении еще предстоит значительная работа.
В ноябре 2008 года были опубликованы данные, что безопасность Opel/Vauxhall Insignia подтверждена пятизвездной оценкой защиты пассажиров согласно испытаниям Euro NCAP, четырехзвездной оценкой — защиты детей, двухзвездной — пешеходов.
В дополнение к структуре корпуса, оборудование безопасности Opel/Vauxhall Insignia включает до 8 подушек безопасности, новые активные ограничители головы, двойные натяжители ремней для пассажиров, сидящих спереди, ABS с различными функциями, систему контроля сцепления Traction Control (TCPlus), систему нового поколения ESPPlus, адаптивного торможения и тормозного освещения.
Новое поколение автомобильных активных систем безопасности рассчитано на предотвращение или снижение риска травм в случае аварии. Массив основных систем Insignia включает:
• антиблокировочную систему (ABS) со следующими функциями: распределение сил
при электронном торможении, угловой контроль торможения, всеобъемлющая система помощи при торможении/помощи в чрезвычайном торможении, гидравлическом торможении, «очистка» тормозного диска посредством короткого тормозного импульса в условиях повышенной влажности — что увеличивает доступную мощность, помощь при старте на холмах — Hill Start Assistance;
• Electronic Stability Program (ESPPlus) с вмешательством в управление до 3 колес;
• систему контроля сцепления T raction Control (TCPlus) с вмешательством в работу двигателя и систем торможения;
• адаптивное тормозное освещение Adaptive Brake Lights, предупреждающее автомобили позади о торможении или вмешательстве АБС на скоростях выше 30 км/ч, причем тормозные огни мерцают с частотой
5 Гц и еще в течение 3 с после полной остановки автомобиля;
• система освобождения педали Pedal Release System (PRS).
В случае серьезного фронтального столкновения педали тормоза и сцепления отпускаются из фиксированного положения, что снижает серьезность ножных травм. При серьезных столкновениях с развертыванием подушек безопасности автоматически включаются световые огни, и дверь автоматически разблокируется для более легкого доступа к автомобилю.
Опционное оборудование включает:
• Adaptive Forward Lighting (AFL+) — угловую световую систему, в которой лучи автомобильных фар автоматически регулируются в ответ на изменяющиеся дорожные и погодные условия; AFL+ включает 9 функций для ночного и дневного вождения.
• Камеру-систему Opel Eye, о которой уже было рассказано.
• FlexRide — мехатронную колесную систему Opel с технологией адаптивной стабильности.
• Adaptive 4x4 — систему улучшения сцепления на скользких поверхностях, позволяющую повысить динамичность, управляемость и стабильность автомобиля практически во всех условиях вождения. TPMS с системой предупреждающих сообщений о падении давления в какой-либо шине.
• Поддержку стабильности трейлера Trailer Stability Assist, если Insignia оборудуется трейлером.
Жюри, в состав которого входили журналисты из 23 стран, назвало Opel/Vauxhall Insignia автомобилем 2009 года (Car of the Year 2009, COTY), поэтому об этом автомобиле — еще несколько слов.
Помимо стиля и оборудования для безопасности, как и все автомобили, Insignia сертифицирован на соответствие стандартам эмиссии Euro 5, поставляется с шестискоростной трансмиссией — ручной или автоматической. Пять бензиновых двигателей ранжированы от 4-цилиндрового блока 115 л. с. до V6 с 260 л. с.
Рис. 3. Инновации в системах помощи водителю ADAS от Continental:
а) система мониторинга скоростных ограничений Speed Limit Monitoring;
б) контроллер глобального колесного контроля и систем безопасности Chassis and Safety Controller;
в—г) интеллектуальная педаль акселератора AFFP с интегрированной обратной связью: внешний вид (в) и работа (г);
д) внутрикабинный вид автомобиля BMW 7-й серии сустановленной системой DAS Continental;
е) ИК мониторинг расстояния перед автомобилем в автомобиле Volvo XC60;
ж) иллюстрация концепции “Safety for Everyone”: компоненты и системы инсталлируются в разнообразии размеров и цен
Четыре турбодизеля, разработанных для Insignia, различаются смещением в 2 литра. Выходная мощность — 110-190 л. с., крутящий момент — 260-400 Н-м. Значительно снижена эмиссия CO2. Вариант ecoFLEX характеризуется еще более высокой топливной эффективностью и более низким уровнем эмиссии CO2.
Возвращаясь к теме применения датчиков в системах автомобильной безопасности следующего поколения, важно отметить, что в последнее время значительное развитие получили системы, основанные на видеотехнологии. Причем одна и та же камера используется для нескольких применений, как показывает приведенный пример с Opel Eye и следующий пример — системы от Continental. Эти системы включают функции АКК и stop & go, монито-
ринг «мертвых зон», помощь в чрезвычайном торможении, интеллектуальный контроль фар Intelligent Headlamp Control, LDW и систему мониторинга скоростных ограничений Speed Limit Monitoring, SLM (рис. 3а).
SLM включает дисплей на приборной панели, который напоминает водителю о текущем скоростном ограничении. Для этого используется камера, причем та же самая, что и для системы LDW. В комбинации со специальным ПО система может распознавать знаки скоростных ограничений. Continental аналогично GM рассматривает и реализует возможность обнаружения других дорожных знаков в своих системах.
“Focus on Driving Safety” («Фокус на безопасности вождения») — слоган, которым Continental определяет приоритеты в деятель-
ности по созданию новых систем безопасности для различных автомобилей. А “Safety for Everyone” («Безопасность для каждого») для Continental означает, что технологии становятся доступными для любых автомобилей и любых рынков.
ContiGuard — представление следующего уровня эффективно интегрированных систем безопасного вождения. ContiGuard интегрирует активные и пассивные системы безопасности, повышая возможности этих систем посредством датчиков и их координированного взаимодействия.
Говоря о развитии технологий автомобильных систем, необходимо отметить, что это развитие предполагает введение значительного числа блоков управления Electronic Control Units (ECU) — до сотни, если не предложено альтернативных интегрированных решений. В современных автомобилях сетевые связи между ECU делаются через цифровые коммуникационные шины. Во многих случаях используются различные технологии, иногда конкурирующие между собой, — CAN, LIN, MOST, FlexRay. Самой широко распространенной технологией является CAN, ее можно встретить почти в каждом автомобиле.
Очень важно правильное осуществление физического слоя сети, постоянное согласованное управление данными в автомобильной сети, верификация осуществления сети в автомобиле, параллелизация ее развертывания для надежности передачи данных, безопасности, оптимизации цены, автоматический выход произведенных сетью данных. Это и есть тот уровень, на который выйдут автомобильные системы безопасности следующего поколения.
Современная архитектура автомобиля, оборудованного Continental, приближается к следующему уровню. Контроллер Chassis and Safety Controller (рис. 3б) может облегчить давление на архитектуру автомобиля и координировать технологии безопасности, собирая и анализируя все данные. Выполняется адаптация к различным требованиям производителя.
Интеллектуальная педаль акселератора Accelerator Force Feedback Pedal (AFFP) (рис. 3в) — новая технология, уже запущенная на рынок (доступна для японских автопроизводителей), которая также помогает предотвращать аварии. Результаты различных исследований показывают, что системный потенциал этой технологии для экономии топлива — до 5-10%, при этом также снижается эмиссия CO2.
AFFP — это педаль акселератора с интегрированным электрическим двигателем, который предупреждает водителя посредством сенсорного срабатывания о ситуации трафика и облегчает отпуск и перемещение к подходящей шестерне. AFFP генерирует в опасных ситуациях обратную связь (рис. 3г), которую водитель регистрирует быстрее, чем звуковые сигналы или знаки.
Continental Automotive Systems поставляет системы DAS для новых автомобилей BMW 7-й серии (рис. 3д), оснащаемых одной HDR
(High Dynamic Range — с высоким динамическим диапазоном) CMOS-камерой для одновременного осуществления трех функций: мониторинга скоростных ограничений (SLM), интеллектуального контроля фар (IHC) и LDW. Функция SLM интерпретирует различные типы знаков дорожных ограничений и верифицирует информацию с данными навигационной системы. Текущий скоростной предел отображается на приборной панели в инструментальном кластере BMW 7-й серии и дополнительно отображается на HUD (Head-Up Display) дисплее на ветровом стекле.
Интеграция и использование одной камеры и одного процессора для многофункционального мониторинга — шаг Continental в направлении осуществления концепции ContiGuard.
Слоган “Safety for Everyone”, которым руководствуется Continental при осуществлении своей деятельности, также означает масштабируемость технологий и доступность недорогих решений. Одним из примеров является контроль динамической стабильности ESC. Инсталляция ESC/ESP-систем будет в Европе обязательной на всех новых автомобилях, начиная с ноября 2011 года.
Базовая функция этой системы — предотвращение заноса при маневрах. Но опции интегрирования с другими системами расширяются. ESC будет поставляться вместе с колесным компьютером и осуществлять непрерывное вмешательство в электрическое рулевое управление Electric Power Steering (EPS), участвовать в помощи при парковке. В целом функциональность ESC помогает как улучшить динамику автомобиля — с технической стороны, так и сделать автомобиль безопаснее. До недавнего времени по техническим причинам EPS устанавливалась преимущественно на малых автомобилях. Но масштабируемость разработок Continental позволяет рассматривать возможность установки EPS на тяжелых седанах и SUV.
Дальнейшим шагом является интеграция датчиков динамики автомобиля — продольного ускорения и угловой скорости курса (показателя курса yaw-rate) — в управляющий блок ESC или контроля развертывания подушек безопасности либо в один блок контроллера Chassis and Safety Controller.
В 2011 году Continental планирует введение на рынок нового поколения электронных систем торможения MK100 на основе модульного семейства. Диапазон функций MK100 может быть масштабирован для удовлетворения требований автопроизводителей в отношении функциональности и уровня исполнения — от систем АБС мотоциклов с интегрированной функцией торможения или без таковой до high-end проектов ESC и функций осуществления безопасности и помощи. Примеры: Active Rollover Protection (ARP), Trailer Stability Assist (TSA), Hill Start Assist (HSA), интеллектуальный ACC.
Что касается датчиков короткого и дальнего диапазона, все они — видеокамеры, лазер-
ные датчики (лидары), радары — предназначены для раннего обнаружения опасных ситуаций. Многие из сенсорных технологий находятся на стадии разработки третьего поколения устройств и в большей степени предполагают интеграцию с существующими системами для разных категорий автомобилей, системную масштабируемость и модульность. Пример — датчик приближения proximity sensor для системы чрезвычайного торможения Emergency Brake Assist (EBA) в городской версии, разработанный Continental и инсталлированный в Volvo XC60 (рис. 3е). Он рассчитан на предотвращение задних аварий в скоростном диапазоне до 30 км/ч. Размещенный в области, очищаемой стеклоочистителем, на уровне с зеркалом, датчик использует ИК лазерные лучи для мониторинга расстояния до 8 м впереди автомобиля. Датчик позволяет обнаруживать автомобили, находящиеся в покое или перемещающиеся в том же самом направлении. При обнаружении критического расстояния автоматически активируется система чрезвычайного торможения. Эти лидарные датчики приближения менее дорогие, чем радарные дальнего действия, работающие в высокоскоростном диапазоне (до 200 м, на скорости выше 200 км/ч). Многие системы помощи водителю главным образом ориентируются на средние и малые диапазоны срабатывания и в ограниченных скоростных пределах, поэтому для таких систем разрабатываются недорогие радарные/лидарные датчики.
Разработки Continental в системах пассивной безопасности включают SPEED (Safety Platform for Efficient & Economical Design) для проектирования масштабируемых блоков контроля подушек безопасности с целью соответствия требованиям клиентов с различных рынков.
Все эти действия выполняются в рамках проекта ContiGuard интегрирования систем активной и пассивной безопасности, что позволяет получить всеобъемлющую координацию и взаимодействие окружающих датчиков (рис. 3ж). Объединенные вместе, три функциональных кластера — системы помощи водителю, глобальный колесный контроль Global Chassis Control и интегрированная пассивная защита — обеспечивают лучшую защиту в любых условиях вождения и дорожных ситуациях.
Важно заметить, что продвижение сенсорных технологий различается для территориальных автомобильных рынков. Европейские производители более активно продвигают признаки адаптивного освещения AHC (Adaptive Headlight Control) и обнаружения дорожных знаков TSR на основе мониторинга и предупреждения ухода с полосы LDW. Азиатские страны разрабатывают системы обзора вокруг автомобиля.
Системы LDW и предупреждение о переднем столкновении Forward Collision Warning (FCW) — в поле зрения American OEM, так как NHTSA (National Highway Traffic Safety
Administration) планирует поместить в новую программу NCAP (New Car Assessment Program) процедуры испытания данных технологий. Существует предположение, что NHTSA в недалеком будущем может потребовать обязательное оснащение легковых автомобилей системами LDW и/или FCW.
Insurance Institute for Highway Safety (IIHS) идентифицировал 5 технологий предотвращения аварий и, изучив аварии с 2002 по 2006 год с целью определения числа аварий по каждой технологии, заключил, что именно системы FCW и LDW имеют наибольший потенциал для избежания или смягчения аварий (фатальных), в сравнении с системами помощи в чрезвычайном торможении (Emergency Brake Assist), мониторинга «мертвых зон» (Blind-Spot Detection) и адаптивным освещением (Adaptive Headlights).
Согласно данным IIHS, по крайней мере 18 автомобильных брендов предлагают одну или более из 5 технологий. Среди компаний выделяется Volvo, помещающая версии всех пяти технологий в некоторые модели. Компания Volvo в 2008 году ввела пакет избежания аварий, включающий LDW, ACC, предупреждение столкновений с автоматическим торможением CWAB, дистанционное и водительское предупреждение. О разработках Volvo далее будет рассказано более подробно в связи с применением в них видеопроцессора EyeQ MobileEye, многофункциональной камеры и реализацией технологии слияния данных.
Как показано и ранее на примерах многофункциональных камер Opel Eye и HDR CMOS Continental для BMW 7-й серии, множественные применения могут быть осуществлены на основе одной камеры. LDW, автоматический контроль фар, TSR, SLM — примеры успешной интеграции. Поэтому логично предполагается объединение функций FCW и LDW с одним автономным датчиком, размещаемым в передней части автомобиля.
В проекте NHTSA также проведена стандартизация обнаружения пешеходов и дорожных знаков. Все эти функции может выполнить одна камера, но в новых проектах прорабатывается интеграция различных датчиков в один блок — например, камеры и лидаров и технологии слияния сенсорных данных — для достижения оптимальных сенсорных характеристик. Параллельно автопроизводители, системные разработчики, поставщики компонентов видят возможность и для дифференциации полученной посредством датчиков информации — в так называемых «продвинутых» системах ADAS, основанных на камерах.
В связи с большим числом и необходимостью предотвращении детских травм и смертей от аварий при заднем ходе автомобиля backover, NHTSA разработала стандарт характеристик задней видимости в виде поправки текущего FMVSS № 111 Rearview Mirrors. Поправка была инициирована актом в отношении детской безопасности The Kids and Safety Act в феврале прошлого года.
Для обзора автомобиля сзади широко используются зеркала, видеосистемы, ультразвуковые технологии, хотя имеются и решения на основе радарной или инфракрасной технологий. Исследования NHTSA показывают, что функции обнаружения пешеходов и особенно маленьких детей наилучшим образом обеспечивают мультисенсорные технологии — видеотехнологии в комбинации с другими типами технологий обнаружения препятствий.
Будущее технологий для обеспечения задней видимости связывается NHTSA с комбинированием видеокамер с активной ИК-тех-нологией.
Специалисты IMS Research's Automotive Group считают, что исследования и поправки NHTSA активируют новый бизнес для камер заднего вида и других датчиков изображений и оценивают увеличение автомобильного рынка СПВ/DAS, основанных на камерах, от $941 млн в 2010 году до $2,6 млрд в 2014 году. В пресс-релизах компании отмечается, что введение камеры заднего вида в каждом новом автомобиле может стать в США в самое ближайшее время требованием, обязательным к исполнению. Отмечается, что расширение и образование нового бизнеса возможно для таких компаний, как Panasonic, Sensata, Sony.
Можно, впрочем, отметить ряд других производителей автомобильных видеодатчиков: Aptina (ранее Micron), StMicro, OmniVision, Melexis.
Специалисты IMS Research оценили, что камеры для систем помощи при парковке да-
же больше были распространены в Японии в предшествующие годы, чем в Северной Америке: менее 2% новых легковых автомобилей США были оснащены ими в 2007 году, в сравнении с 16% в Японии.
Также исследователи IMS оценили, что 21% автомобилей, произведенных в Северной Америке, оснащены системами помощи при парковке, но только 9% используют камеры заднего вида. Но автопроизводители уже практически готовы к осуществлению новых рекомендаций стандарта, все еще находящегося в стадии проработки. Ford планирует введение камер заднего вида как стандартных или опционных средств уже в 75% автомобилей к концу 2009 года.
Ежегодно примерно 300 человек, и многие из них дети в возрасте до 5 лет, травмируются в США в результате инцидентов при заднем ходе автомобиля. Наиболее многообещающей для предотвращения таких инцидентов технологией является именно камера заднего вида. IMS Research прогнозирует, что увеличение производства таких камер влечет за собой развитие технологий отображения видеоданных.
Новые применения, как следствие, означают увеличение многофункциональности дисплеев — использование тех же самых устройств отображения для навигационных или телевизионных систем. Насколько правильно то или иное объединение, станет ясно из анализа следующего этапа эволюции автомобильных дисплейных систем, спрос на ко-
торые в связи с этой ситуацией также будет расти. Для обозрения заднего вида может использоваться и отдельный дисплей. Gentex и Magna Electronics, например, предлагают зеркала заднего вида с интегрированными видеодисплеями.
Автомобильная эволюция происходит в направлении от простых камер — датчиков изображений — до систем обработки изображений, предупреждающих водителя
об аварии и потенциально опасных ситуациях.
Маркетинговые направления в развитии видеотехнологии включают увеличение степени интеграции, возникновение новых применений безопасности для камер, таких как FCW, или мониторинг водителя.
Новые системы строятся на основе одной камеры, но известны и мультикамерные предложения.
Компания HCL разработала проекты LDW, BSD, панорамного заднего вида с системой предупреждения об аварии. Решение HCL основывается на 4 камерах — по две камеры заднего и бокового вида, а также алгоритмах для обеспечения панорамного вида. Фирма создала также системы обнаружения дорожных и номерных знаков, а также автоматического контроля фар.
Еще одно мультикамерное решение — для мониторинга водителя, разработанное компаниями SmartEye и Visteon. О нем будет рассказано в следующей части статьи, ■
Окончание следует
