Современные автомобили стремительно превращаются в высокотехнологичные системы, обеспечивающие не только комфорт, но и безопасность всех участников дорожного движения. Одним из приоритетных направлений развития автопрома стало создание интеллектуальных систем, способных отслеживать физическое и эмоциональное состояние водителя.
Первоначально забота о состоянии водителя ограничивалась лишь элементарными предупреждениями — например, звуковыми сигналами при отклонении от полосы движения. Первыми серьёзными шагами в сторону контроля состояния водителя стали исследования, проведённые в 1990-х годах японскими и немецкими инженерами, направленные на оценку уровня усталости и сонливости за рулём.
Первая коммерчески реализованная система контроля внимания появилась в 2005 году на автомобилях Mercedes-Benz. Она анализировала действия водителя — частоту поворота рулевого колеса и стиль вождения. С развитием технологий в XXI веке автопроизводители начали использовать видеонаблюдение и биометрические датчики, делая системы более точными и реагирующими не только на манеру вождения, но и на физиологическое состояние человека.
Статистические данные, собранные за последние годы, свидетельствуют о том, что значительное число дорожно-транспортных происшествий напрямую связано с физиологическим состоянием водителей. В ответ на данную проблему ведущие мировые автоконцерны активно внедряют и совершенствуют технологические решения, позволяющие отслеживать состояние водителя в реальном времени.
Главная цель этих разработок — обеспечить своевременное оповещение о потенциальной угрозе, исходящей от утомлённого или заболевшего водителя, а в отдельных случаях — предпринять автоматическое вмешательство в процесс управления автомобилем, чтобы предотвратить аварию. Современные системы контроля охватывают несколько ключевых направлений: выявление признаков усталости, анализ уровня физического напряжения, а также диагностику возможных заболеваний.
На сегодняшний день уже реализованы и широко используются на практике технологии определения усталости водителя в таких автомобилях, как Mercedes-Benz, Volvo, Lexus. Для этого применяются различные методы: от оценки поведения водителя при управлении транспортным средством до анализа параметров самого движения. Также эффективно применяется мониторинг мимики и направления взгляда водителя при помощи специальных видеокамер.
Ярким примером технологического подхода к обеспечению безопасности выступает система Driver Attention System (DAS), созданная инженерной компанией Siemens VDO. В её основе — работа компактной видеокамеры, работающей в инфракрасном диапазоне и направленной на лицо водителя. Она фиксирует частоту моргания глаз, направление взгляда и другие микродвижения (рис. 1). Вся собранная информация передаётся на вычислительный блок, где на основе встроенного алгоритма анализируется степень усталости человека за рулём.
Рис. 1. Сканирование лица водителя
Система обрабатывает изображение, выделяя зону глаз и отслеживая изменения положения век и направления взгляда, преобразуя полученные данные в импульсные сигналы. При выявлении таких признаков, как длительное закрытие глаз или необычное положение головы водителя в кадре, система активирует вибрацию водительского кресла для немедленного предупреждения. Если поведение продолжает отклоняться от нормы, включается дополнительный звуковой сигнал — зуммер, усиливающий оповещение.
Перспективные модификации подобных систем предполагают более радикальные меры — например, автоматическое снижение скорости и плавную остановку автомобиля с одновременным включением аварийной сигнализации. Однако такой подход требует учёта юридических аспектов, ведь экстренная остановка прямо на полосе движения может создать дополнительную опасность для других участников дорожного движения.
Существуют и альтернативные варианты систем мониторинга, в которых видеокамера размещена в районе внутреннего зеркала заднего вида и ориентирована не на водителя, а на дорожную обстановку. В этом случае поведение водителя оценивается по косвенным признакам: например, при засыпании человек перестаёт соблюдать полосу движения, не включая при этом поворотники, или начинает резко менять скорость без причины.
При обнаружении подобных отклонений активируется предупреждающий сигнал, а на дисплее приборной панели может появиться визуальное сообщение — символ чашки с дымящимся кофе, предлагающий сделать перерыв.
Одним из наиболее инновационных направлений в развитии технологий безопасности становится внедрение биометрических сенсоров, позволяющих контролировать физиологические параметры водителя. Среди отслеживаемых показателей: частота сердечных сокращений, дыхание, температура тела. Эти технологии пока находятся на стадии активного внедрения, но уже демонстрируют впечатляющие результаты. Особенно близка к коммерческой реализации таких решений компания Ford.
Разработка Ford предполагает интеграцию сложной системы оценки физического напряжения водителя, функционирующей на основе анализа множества параметров:
- динамики движения автомобиля (включая изменение скорости, поперечное и продольное ускорение, угловую скорость рыскания);
- действий водителя (величина угла поворота рулевого колеса, степень нажатия на педали акселератора и тормоза);
- дорожных факторов (интенсивность трафика, особенности покрытия, климатические условия);
- физиологических показателей организма (частота сердцебиения, ритм дыхания, температура кожного покрова).
В случае чрезмерной нагрузки система автоматически предпринимает шаги по снижению стресса. Одной из функций является блокировка входящих вызовов на мобильный телефон — активируется режим «не беспокоить», способствующий концентрации внимания.
Для получения данных о состоянии организма используются следующие сенсоры:
- пьезоэлемент, встроенный в ремень безопасности, фиксирующий ритм дыхания;
- контактные электроды, размещённые на рулевом колесе, измеряющие пульс водителя;
- инфракрасные элементы, определяющие температуру ладоней на рулевом ободе;
- ИК-датчик, установленный за рулём, отслеживающий температуру лица водителя.
Интересной инновацией в этой области стала разработка Ferrari, основанная на измерении биоэлектрической активности мозга. Сенсоры, встроенные в подголовник водительского кресла, считывают мозговые волны. При обнаружении признаков переутомления осуществляется снижение подачи топлива и корректировка поведения автомобиля с целью стабилизации его движения.
Особое внимание уделяется контролю состояния здоровья пожилых водителей и лиц с хроническими заболеваниями. Здесь наибольшие успехи также демонстрируют такие бренды, как Ford и Toyota.
Ford внедряет технологию, основанную на электрокардиографии: сенсоры, встроенные в сиденье, непрерывно отслеживают электрическую активность сердца. Таким образом, можно своевременно выявить симптомы серьёзных нарушений, например, сердечный приступ или гипертонию.
У Toyota применяются сенсорные электроды на рулевом колесе для мониторинга сердцебиения, а также оптические элементы, регистрирующие электрическую проводимость кожи ладоней. Эта система связана с экстренным торможением и навигационной системой: при обнаружении критических отклонений автомобиль может остановиться, а маршрут будет автоматически построен до ближайшей больницы. Благодаря этому становится возможным предотвратить аварию ещё до её возникновения.
Компания BMW также работает в этом направлении, уделяя внимание диабетикам. Разрабатывается система, контролирующая уровень сахара в крови, показания которой поступают в мультимедийную систему автомобиля через подключённый по Bluetooth смартфон. При критических значениях водителю выводится визуальное предупреждение о риске потери сознания. В будущем возможно автоматическое уведомление врача об изменениях состояния пациента.
Интересные факты:
- Система Driver Attention System от Siemens VDO способна определить усталость водителя по частоте моргания и направлению взгляда — и всё это в инфракрасном диапазоне, чтобы работать и в темноте.
- Некоторые современные автомобили отображают символ чашки кофе на приборной панели — это означает, что водителю рекомендуется сделать перерыв.
- Ferrari разработала уникальную систему оценки состояния водителя по мозговой активности, встроив датчики в подголовник — это технология из области нейрофизиологии.
- В автомобилях Toyota и Ford можно встретить датчики сердечного ритма в рулевом колесе и сиденье, а при критических показателях авто может самостоятельно прокладывать маршрут до больницы.
- BMW рассматривает возможность передачи информации о здоровье водителя в режиме реального времени врачу через подключённый смартфон.
Заключение:
Системы контроля состояния водителя становятся неотъемлемой частью концепции «умного» и безопасного автомобиля. Они уже сегодня способны распознавать усталость, стресс, симптомы болезней и даже критические состояния, такие как сердечный приступ. Благодаря быстрому развитию сенсорных технологий, биометрии и нейросетей, в ближайшем будущем машины смогут не только предупреждать водителя, но и принимать меры по предотвращению аварий полностью автономно. Эти инновации представляют собой шаг в сторону снижения числа ДТП, сохранения жизней и повышения общего уровня безопасности на дорогах. Главное — обеспечить их широкое внедрение, грамотное юридическое сопровождение и постоянное совершенствование.
Александр работал над проектами по внедрению комплексных решений для диагностики и оптимизации работы металлорежущих станков. Он регулярно публикует статьи о передовых методах резки, наплавки и покрытий, а также освещает новинки в сфере литейного производства и полимерных композиционных материалов — включая технологии контактного формования и сварку.