Статистика ДТП показывает, что причиной значительного количества аварий является физическое состояние водителя. Ряд крупных автопроизводителей активно работает над созданием различных систем контроля состояния водителя, призванных, как минимум, оповестить об опасном состоянии человека и, как максимум, вмешаться в управление автомобилем и предупредить происшествие. Работа ведется по нескольким направлениям, среди которых контроль усталости, оценка физического напряжения, определение болезненного состояния водителя.
В настоящее время система контроля усталости водителя реализована на автомобилях Mercedes-Benz, Volvo, Lexus. Определение наступления усталости водителя осуществляется разными способами: оценкой действий водителя по управлению автомобилем,контролем характера движения автомобиля, наблюдением за лицом водителя с помощью видеокамеры.
Примером системы контроля усталости водителя является система Driver Attention System (DAS), разработанная фирмой Siemens VDO. Миниатюрная инфракрасная видеокамера сканирует лицо водителя в инфракрасном диапазоне и регистрирует частоту моргания глаз водителя и направление его взгляда (рис. 1). Информация поступает в компьютер, где после обработки по алгоритму делается вывод о степени усталости человека за рулем.
Рис. 1. Сканирование лица водителя
Компьютер выделяет из картинки глаза и вычисляет не только моргания век, но и направление взгляда, превращая их в последовательность импульсов.
Если система обнаружит, что глаза водителя закрыты больше определенного времени или его лицо занимает в поле зрения видеокамеры нестандартное положение, тогда водителя предупредит об опасности вибрация сиденья. В случае дальнейшего нестандартного поведения водителя подает сигнал звуковой зуммер.
Дальнейшие разработки направлены на плавную остановку автомобиля и включение аварийного сигнала. Однако прежде надо решить целый ряд законодательных вопросов, связанных с внезапной остановкой автомобиля, возможно, посередине полосы движения, что само по себе тоже небезопасно для остальных участников движения.
Аналогичной является система, в которой видеокамера, расположенная за зеркалом заднего вида, смотрит не на водителя, а на дорогу. Состояние водителя в этом случае оценивается по характерным изменениям в манере вождения, при этом определяется влияние рассеянности или усталости на управление автомобилем, например, если водитель засыпает, и автомобиль без включения сигнала поворота начинает смещаться из своей полосы движения или резко изменяется скоростной режим.
Как только система обнаруживает нестандартное поведение водителя, включается звуковой сигнал предупреждения, а также может загораться информация на приборной доске в виде чашечки дымящего кофе.
Другим направлением развития систем контроля является оснащение автомобиля биометрическими датчиками, с помощью которых можно следить за важными для здоровья показателями (пульсом, частотой дыхания и др.). Данные разработки являются перспективными и должны появиться на серийных автомобилях в скором времени. Ближе всех к решению задачи находится компания Ford, которая предлагает систему оценки нагрузки водителя, призванную уменьшить рассеянность и чрезмерное напряжение. Физическое напряжение водителя оценивается путем обработки множества параметров:
- движения ТС (скорости, продольного и поперечного ускорения, скорости рысканья);
- действий водителя (угла поворота рулевого колеса, положения педалей акселератора и тормоза);
- дорожных условий (плотности движения, характера дорожного покрытия);
- биометрических показателей (сердечного ритма, частоты дыхания, температуры кожи).
Если нагрузка на водителя достаточно высока, то система принимает меры для снижения напряжения, в том числе автоматически запускает функцию блокирования мобильного телефона от входящих звонков (функцию «не беспокоить»).
В работе системы оценки нагрузки водителя используются следующие биометрические датчики:
- пьезоэлектрический датчик в ремне безопасности для мониторинга частоты дыхания;
- проводящие накладки на ободе рулевого колеса для измерения пульса;
- инфракрасные датчики на ободе рулевого колеса для измерения температуры ладоней;
- инфракрасный датчик за рулевым колесом, контролирующий температуру лица.
Компания Ferrari запатентовала технологию, которая оценивает уровень напряжения водителя по изменению мозговых волн. Мозговая биоэлектрическая активность измеряется с помощью беспроводных датчиков, встроенных в подголовник водительского сиденья. В зависимости от состояния водителя производится уменьшение подачи топлива в двигатель и автоматическая стабилизация автомобиля.
Другая область использования биометрических датчиков связана с контролем физического состояния пожилых водителей, а также водителей с хроническими заболеваниями. В этом направлении работает сразу несколько автомобильных компаний.
Например, компания Ford предлагает контролировать состояние возрастных водителей с помощью датчиков сердечного ритма, встроенных в сиденье. В основу положена технология электрокардиограммы, которая осуществляет мониторинг сердечных электрических импульсов и своевременно определяет нарушения (например, сердечный приступ), а также симптомы других заболеваний (например, повышенное давление).
Компания Toyota для контроля жизненно важных показателей использует датчики на ободе рулевого колеса: электроды для мониторинга сердечного ритма и оптические датчики для оценки проводимости ладоней. Система контроля состояния водителя связана с системой экстренного торможения, что позволяет остановить автомобиль в случае сердечного приступа, а также с навигационной системой, которая автоматически прокладывает маршрут до ближайшего лечебного заведения. Система позволяет определить наступление сердечного приступа уже на ранних стадиях и тем самым предупредить аварию.
Компания BMW работает над технологией предупреждения водителей, больных диабетом, о повышении уровня сахара в крови. Устройство для измерения уровня сахара в крови подключено к смартфону, который соединен через Bluetooth с мультимедийной системой автомобиля. На экран системы выводится информация, предупреждающая водителя об опасности потери сознания из-за повышенного уровня сахара в крови. В перспективе измеряемые параметры могут автоматически передаваться лечащему врачу водителя.