Несладкий сон
По мнению многих экспертов дорожного движения, долгие поездки на автомобиле без остановок таят в себе риск избыточной усталости и перенапряжения сил. Водители, и в первую очередь это касается драйверов большегрузных автофургонов, автобусов и владельцев легковых автомобилей, отправляющихся в отпуск, этого, как правило, не замечают. Согласно научным исследованиям и статистике немецкого Совета обеспечения транспортной безопасности, каждый четвертый случай с тяжкими последствиями и смертями на автодорогах объясняется банальной усталостью водителей. Неоспоримым остается тот факт, что избыточная усталость может оказывать негативное влияние на поведение водителей на дороге, такое же сильное, как и алкогольное опьянение. Поэтому ученые-исследователи давно работают над темой «Распознание усталости автомобилистов».
Приборы, распознающие усталость в поездке, позволяют наблюдать за поведением водителей и требуют через соответствующую индикацию «сделать ПЕРЕРЫВ и ПОПИТЬ КОФЕ». Такое решение реализовано в системе контроля за состоянием водителя от Bosсh.
В настоящее время на современных автомобилях устанавливаются системы – «ассистенты водителя». Они помогают водителям безаварийно парковать автомобиль, соблюдать скоростной режим движения и обеспечивать безопасную дистанцию между транспортными средствами. Также они способны при необходимости включать аварийное торможение в случае появления на дороге пешеходов, или если это предписано дорожным знаком. Специалисты по дорожному движению давно задаются вопросом – не могли бы эти «ассистенты водителя» предотвращать или хотя бы понижать риски ДТП в связи с усталостью водителя?
Такие системы сегодня устанавливаются пока еще не повсеместно. Сегодняшние изыскания в этом направлении движутся не в сторону подмены роли водителя, а к его предупреждению и помощи в концентрации внимания для принятия верного и своевременного решения. Если водитель игнорирует симптомы начинающейся усталости, то через какое-то мгновение он может на несколько секунд заснуть – впасть в «микросон». Такой сон, как правило, продолжается от одной до пяти секунд. На этой фазе водитель даже держит глаза открытыми, но он уже спит и не может отреагировать на дорожную ситуацию. А автомобиль за секунду проезжает более 28 м, а за пять секунд – более 140! И это однозначно слишком много! Именно для того чтобы предотвратить или уменьшить риск ДТП в таких ситуациях, разрабатываются устройства, которые называются «ассистент поддержания внимания водителя».
Такую систему некоторые производители называют «системой распознавания усталости водителя». Фирмы – производители таких разработок используют различные подходы, чтобы приблизиться к решению проблемы усталости водителя на дороге. Например, у компании Volvo имеется система отслеживания потери траектории движения (потеря колеи), которая предупреждает водителя, что он вильнул на дороге, поддерживает его, не давая это сделать еще раз, и оставляет ТС в заданной траектории дороги. Это происходит, как правило, с помощью контроля за вибрацией рулевого колеса. При этом фронтальная видеокамера контролирует маркировку разметки дороги слева и справа и отслеживает ежесекундные изменения в поведении водителя на дороге. В основе этого подхода лежит понимание того, что уставший водитель начинает терять контроль в движении между маркировками «слева» и «справа» – практически незаметно для глаза.
Другие системы, такие, например, как у BMW, Mercedes или Wolksvagen, все разработки фирмы Bosсh, анализируют наряду с другими параметрами управленческое поведение водителя и распознают при этом отклонения от его нормальных характеристик вождения. Например, у Wolksvagen система оценивает, начиная со скорости 65 км/ч, характеристики водительского поведения. Если начинается «уставание водителя», то такая система оптическим и звуковым сигналом показывает, что нужно остановиться и сделать паузу. Такой ассистент внимания «рекомендует» делать паузу водителям автомобилей Mercedes, BMW и Wolksvagen. Подробнее рассмотрим работу «ассистента внимания» на примере автомобиля Mercedes.
Итак, «ассистент внимания» – «Attention Assist». Согласно исследованиям фирмы Mercedes, риск секундного засыпания выше всего при монотонном длительном вождении на большие расстояния в темное время суток, при движении на больших перегонах по прямой. Монотонность движения оказывает негативное воздействие и снижает внимание водителя, повышая опасность засыпания. Уже после четырех часов езды без пауз реакция водителя ухудшается на 50%, при этом удваивается риск аварии.
Программа с самого начала каждой поездки «формирует» индивидуальный профиль поведения водителя за рулем, «наблюдая» за его нормальным управлением ТС в бодром состоянии. «Ассистент внимания» активизируется, начиная со скорости 80 км/ч. Плавный переход водителя в состояние усталости распознается «ассистентом», и водитель своевременно информируется и предупреждается. Система регистрирует основные величины управления автомобилем во время нормального бодрого состояния водителя, записывает скорость движения, продольное и поперечное ускорение и вращения рулевого колеса. Одновременно в систему заносятся данные о работе поворотников, управления педалями и другие действия, а также влияние на автомобиль бокового ветра или неровностей дороги.
Все эти данные регистрируются в системе и далее сравниваются с последующими действиями водителя для выявления изменений в его поведении. Но самыми информативными и точными являются системы сенсорного распознавания и анализа управления автомобиля водителем с помощью сенсоров, встроенных в рулевое колесо. Они позволяют быстро распознать усталость водителя. Как? Уставший сверх меры водитель не держит траекториию движения – автомобиль начинает вилять (не держит колею). Большое количество мелких погрешностей в управлении может фиксироваться программным обеспечением автомобиля и корректироваться по ходу движения по выработанному во время движения алгоритму.
Этот эффект дает о себе знать уже на ранних фазах проявления усталости водителя, и система включает аварийное оповещение и профилактически предупреждает водителя о том, что он на несколько секунд начинает засыпать.Предупреждение водителя осуществляется через акустический аварийный сигнал, а также визуальную индикацию на щитке приборов, которая рекомендует водителю немедленно, срочно: СДЕЛАЙТЕ ПАУЗУ!
Наряду с системами, которые разрабатывают и устанавливают заводы – производители автомобилей, на рынке присутствуют и другие устройства от независимых производителей. Так, можно отметить устройство FAS100, которое отслеживает изменения траектории движения на базе видеокамеры. Оно представляет собой видеокамеру и модуль управления, которые оснащены легким для монтажа креплением. При этом идет постоянная регистрация ситуации на проезжей части и оценивается при помощи видеопроцессора ASIC.
В прямо противоположном направлении двигаются системы, которые концентрируют свое внимание не на проезжей части, а на глазах водителя. Фирма OSRAM Opto Semiconductors (Siemens) разработала специальный инфракрасный световой диод, который совместно с сенсорной камерой CMOS в состоянии распознать опасное секундное засыпание водителя. Невидимые для человеческого лучи «IRLED» светодиодной лампы освещают водителя без отбрасывания тени, а сенсор камеры CMOS фиксирует положение глаз водителя при длине волны в 850 нм и даже в полной темноте. Программное обеспечение оценивает полученные изображения и распознает степень усталости водителя.
Подобным же образом работает «Трекер движения глаз», разработанный институтом Фрауенхофер. Аварийная предупреждающая система работает с двумя камерами и блоком управления. Она регистрирует положение и движение лица водителя в трехмерном измерении. Система распознает и предупреждает, если глаза водителя закрываются больше, чем на одну секунду. Но распознавание усталости водителя должно осуществляться еще раньше.
Немного проще, но подобным же образом работает система «Опталерт». Распознавание усталости водителя осуществляется при помощи специальных очков (Drowsiness Detection Glasses). При помощи этих очков через встроенные в оправу светодиодные лампы LED500 раз в секунду осуществляется мониторинг и регистрация движения век глаз водителя. На основе этих сигналов принимается решение – наличествует ли усталость у водителя? Это измерение пересчитывается по шкале от 0 (бодрость) до 10 (очень сильная усталость) и подается в виде световой индикации, которую водитель автомобиля может видеть на поверхности стекла очков «Опталерт».
По-другому работает «Пилот-антисон». Распознание усталости водителя здесь осуществляется через расчет, где водитель после длительного нахождения за рулем получает команду вновь и вновь нажать определенную кнопку. При помощи «Теста времени реакции» прибор рассчитывает предположительную степень усталости водителя. При этом еще и требуется сохранять высокий уровень внимания. Прибор может как работать в режиме регистрации усталости водителя, так и подавать команды о необходимости сделать паузу и выйти из-за руля.
Другой прибор – «Стоп-сон» (Stop Sleep) или VIGITON – распознает через электропроводимость кожи (электродермальная активность EDA) усталость водителя. Затем может фиксировать гальваническую электропроводимость кожи и интерпретировать отражение этих параметров как активность мозга водителя. Скука, сонливость либо засыпание могут регистрироваться обратным сигналом в систему. Система «Стоп-сон» надевается как браслет на руку водителя еще в то время, когда он бодрствует. Электропроводность кожи измеряется в течение 3–5 минут, и после этого прибор готов к регистрации усталости водителя во время движения.
На рынке имеют место и другие приборы предупреждения засыпания водителя. Например, такие, которые подают аварийный сигнал, если голова водителя слишком сильно склоняется в ту или иную сторону. Прибор устанавливается за ухом водителя. Опускание головы означает в большинстве случаев, что водитель на секунду заснул. Устройство мгновенно подает аварийный сигнал, хотя, с нашей точки зрения, это уже поздно.
Установить большинство этих приборов и осуществлять их технический уход и обслуживание могут специалисты-мехатроники на СТОА. Распознавание и индикация явлений чрезмерного уставания водителей – это очень важная функция системы «ассистент функций водителя». Какая система на поверку окажется лучшей, зависит в конце концов от многих факторов, и сегодня однозначно ответить на этот вопрос весьма трудно. Ответственное поведение водителя автомобиля не может заменить никакая поддерживающая система.
Что в любом случае должен знать водитель автомобиля – так это то, что ни кофе, ни энергетическими напитками накапливающуюся усталость и утомление не победить, их можно только чуть-чуть снизить. Ни открытые окна, ни громкая музыка ни в коем случае не предотвратят секундное засыпание. Некоторые также считают, что смогут заметить, когда начнут засыпать. К сожалению, люди замечают только симптомы засыпания (зевоту, тяжелые веки, проблемы с концентрацией внимания), но сам факт секундного засыпания заметить невозможно – это физиология, и ее нужно воспринимать как данность.
Источники: VW, BMW, Mercedes, Volvo, Siemens, OsramOptoSemiconductors, FraunhoferInstitut, Bosch, Wikipedia, StopSleep, Optalert
Александр Леонидович Шмайлов, подборка и перевод с немецкого,
Владимир Смольников
