Система определения расстояния до идущего впереди автомобиля

Содержание

Соблюдай дистанцию без лишних хлопот
От фантазии к готовому решению
Для чего это нужно
Из чего состоит система
Как работает адаптивный круиз-контроль
Что предлагают производители
Дистанционный смотритель
Бортовая электроника автомобиля уже готова брать ситуацию под контроль, но пока не готова нести ответственность
Однажды в Америке
Свет или звук?
Руководство пользователя
Человеческий фактор

Соблюдай дистанцию без лишних хлопот

От фантазии к готовому решению

С момента изобретения автомобиля прошло много времени, но работы над его совершенствованием не только не прекращаются, но и набирают темп. В начале XX века было сложно представить, что с увеличением скорости и маневренности автомобилей самым важным станет соблюдение скоростного режима и дистанции для предотвращения ДТП.

В то время только писатель-фантаст мог предположить, что автомобиль будет обладать возможностью управления без нажатия на педаль газа, при этом двигаться он будет с определенной скоростью и поддерживая заданное расстояние до следующего впереди автомобиля. Тем не менее, с появлением опции Адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control), такая возможность стала реальностью.

Для чего это нужно

Что же на самом деле представляет собой опция АСС? Производители автомобилей не остались в стороне от повсеместного применения в нашей жизни передовых цифровых технологий и алгоритмизации систем управления. В сущности, управление автомобилем — это стандартный набор несложных действий: поворот руля, нажатие педали акселератора и тормоза с разным скоростным показателем. Если есть процессор, который может выполнять множество задач одновременно, так почему он не сможет осуществлять контроль и управление такими функциями, как управление разгоном и торможением автомобиля, определение расстояния до движущегося впереди автомобиля, распознавание его скорости движения и положения, соблюдение дистанции, установленной водителем.

Из чего состоит система

Современный круиз-контроль состоит из трех основных элементов, каждый из которых отвечает за выполнение определенных функций:

Датчик расстояния. Главная его задача — определение расстояния до автомобиля, следующего впереди, и измерение его скорости. Используются два типа приборов. Первый тип приборов — радары — приборы, работающие по принципу эхолота. Они излучают электромагнитный сигнал, относящийся к радиодиапазону. Получив назад отраженный сигнал, прибор обрабатывает полученные данные. Расстояние рассчитывается, исходя из времени возвращения импульса, скорость рассчитывается по частотным изменениям отраженной волны. Второй тип приборов — лидары. Принцип работы аналогичен радарам, но взамен электромагнитных сигналов используется луч лазера инфракрасного спектра оптического диапазона. Получаемые результаты преобразовываются и передаются в управляющий блок. Первый тип приборов более дорогой, но и более надежный в использовании, в отличие от второго типа, который подвержен атмосферным воздействиям, но стоит дешевле. Для большей точности современные системы оснащаются несколькими датчиками дальнего и ближнего диапазона действия.
Управляющий блок. Своеобразный коммуникационный центр, который принимает и обрабатывает данные датчиков расстояния, следит за данными систем автомобиля для расчета его скорости и расстояния до следующей впереди машины, учитывает боковое ускорение и угол поворота. С таким базовым центром возможно добавление либо удаление дополнительных программных реакций. К примеру, можно оставить только функцию торможения и полной остановки при возникновении препятствия, либо добавить дополнительную функцию ограничения движения по максимальной скорости до 40 км/ч. Продавцы обычно предлагают купить эти функции дополнительно, однако эти программы входят в набор устройств Адаптивного круиз-контроля.
Исполнительные устройства. Ввиду того, что собственных устройств управления в системе АСС нет, она использует электросистемы автомобиля: электромагнитную дроссельную заслонку, автоматическую коробку передач, систему курсовой устойчивости.

Как работает адаптивный круиз-контроль

Современные системы АСС работают в диапазоне скорости от 0 до 200 км/ч и поддерживают функцию старта и торможения в потоке движения с повышенной плотностью. Движение автомобиля обеспечивается в трех режимах: ускорение, замедление, постоянная скорость. На свободной дороге система обеспечивает скорость движения, заданную водителем. Если следующий впереди автомобиль производит ускорение или совершает маневр перестроения, ускорение также происходит до заданной водителем скорости. Если автомобиль, следующий впереди, замедляет свою скорость или перестраивается в соседний ряд, система контроля расстояния замедляет автомобиль до дистанции, заданной водителем, активно используя на больших скоростях снижение мощности двигателя, а на низких скоростях — тормозную систему.

Что предлагают производители

На сегодняшний день существует пять лидеров среди производителей систем Адаптивного круиз-контроля:

Mercedes-Benz с системой Distronic — первый вариант, Distronic Plus — вариант с максимальным расширением опций, актуальный по сей день.

Компанию можно смело называть основоположником развития и внедрения системы АСС в автомобиле. Созданная в 1998 году модель S-класса была оснащена системой Disctronic, которая имела возможность осуществлять контроль расстояния до автомобиля, следовавшего впереди, в скоростном диапазоне от 30 до 160 км/ч. Торможение автомобиля система производила с использованием 20% мощности тормозной системы, при этом информируя водителя звуковым и световым сигналом на приборной доске.

Позже система была доработана инженерами компании, были внесены изменения в скоростной режим, и появилась опция полной остановки автомобиля, что особенно удобно при движении в пробках. Автомобиль фактически останавливается и начинает движение сам.

BMW с системой Active Cruise Control.

Система прекрасно выполняет свою задачу как при длительных поездках, так и в плотном потоке автотранспорта при движении в городе. Система оснащена памятью на четыре значения скорости с вызовом одним нажатием кнопки и полностью автоматическим следованием за идущим впереди автомобилем. Нажатие на педаль тормоза необходимо только при остановке на красный свет светофора в случае подъезда к нему первым.

Toyota с системой Radar Cruise Control.

Сохранив аналогичные функции АСС от BMW и Mercedes-Benz, специалисты компании уделили особое внимание возможности следования за впереди идущей машиной со скоростью ниже 30 км/ч. При остановке передней машины срабатывает звуковой сигнал и тормозная система.

Mitsubishi с системой Preview Distance Control.

Audi, Volkswagen, Honda с системой Adaptive Cruise Control.

Можно сделать заключение, что в наши дни такую полезную опцию, как Адаптивный круиз-контроль, можно и увидеть на серийно выпускаемых моделях, и заказать как дополнительную на понравившийся вам автомобиль. По-настоящему оценить все плюсы системы можно в любом автосалоне, заказав тест-драйв. Приобретая автомобиль с системой АСС, помните, что все дополнительно предлагаемые функции — это программируемые возможности одного и того же устройства.

Источник статьи: http://365cars.ru/remont/sistema-podderzhanija-rasstojanija-do-avtomobilja.html

Дистанционный смотритель

Бортовая электроника автомобиля уже готова брать ситуацию под контроль, но пока не готова нести ответственность

Благодаря активным системам безопасности, которые устанавливаются на современных авто, от водителя требуется всё меньше действий. Активный круиз-контроль может сам управлять скоростью движения автомобиля не только на автомагистралях, но и в городской пробке. Фото: BMW AG

Активный круиз-контроль однажды изобрели для того, чтобы уменьшить количество действий, предпринимаемых человеком за рулём. Так был сделан первый шаг на пути к автомобилям, не нуждающимся в водителе.

Писатели-фантасты прошлого века и не представляли, что движение по превращению водителя в чистую пассивную формальность может быть столь скорым. Впрочем, до наступления эпохи беспилотных автомобилей у нас ещё есть немного времени. «Разрабатывая активные системы безопасности, мы руководствуемся главным принципом — эти системы не должны брать на себя управление автомобилем или заменять водителя», — уверяет Сильвия Гюльсдорф (Silvia Gullsdorf), директор проекта S80 Volvo Cars.

Законы рынка требуют от производителей делать безопасные, мощные, комфортные и экономичные автомобили… одновременно. Лет десять назад все четыре компонента физически не могли сочетать в одной машине — как максимум довольствовались тремя. Сегодня «четыре в одном» — реальность. И одну из главных ролей в этом сыграло развитие и совершенствование систем активной безопасности, то есть устройств, способных предотвратить аварию. Обычный круиз-контроль — систему автоматического поддержания заданной скорости — к таковым не отнести. Но активный круиз-контроль вполне того заслуживает.

Однажды в Америке

Впервые на серийном автомобиле круиз-контроль появился в 1958 году на американском Chrysler Imperial. Эта система считывала скорость вращения карданного вала и контролировала подачу топлива в камеру сгорания. Таким образом, у водителя пропадала необходимость постоянно давить на педаль газа, чтобы держать постоянную, «крейсерскую» скорость («крейсерская» на английском языке звучит как «cruise», «круиз»).

Круиз-контроль особенно хорош на длинных пустых дорогах, особенно на американских трассах, соединяющих штаты. Но в плотном потоке, когда машины движутся с разными скоростями, водителю не расслабиться. А каждое нажатие на педаль тормоза непременно отключает систему. Эта проблема дала конструкторам повод задуматься и разработать такую систему, которая бы не беспокоила человека за рулём каждый раз, когда впереди возникало препятствие. Фантастика? Как бы не так!

Американский Chrysler Imperial 1958 года — первый серийный автомобиль, на который устанавливался круиз-контроль

Уже в 1998 году у роскошного седана Mercedes-Benz S-класса появилась активная (адаптивная) система круиз-контроля Distronic, способная распознавать впереди идущие автомобили и снижать скорость, держа безопасную дистанцию. Но та, первая, версия имела дальность действия всего 80 м и не могла вновь разогнать автомобиль после того, как препятствие скрылось из поля зрения, и не обеспечивала торможения до полной остановки.

Практически одновременно с Mercedes аналогичными системами обзавелись флагманы премиум-брендов: BMW седьмой серии, Audi A8, Jaguar XJ. А тремя годами позже произошло знаковое событие. Компания FIAT выпустила на рынок компактный Fiat Stilo (хэтчбек гольф-класса), который в качестве опции оснащался активным круиз-контролем. Таким образом, с нового тысячелетия даже владельцы небольших и не очень дорогих моделей получили возможность пользоваться привилегиями люксовых машин: двигаться в оживленном потоке и предоставить электронике разгон и торможение.

В 2010 году количество автомобильных компаний, использующих активный круиз-контроль, выросло в несколько раз. Изменились и сами системы: возросла дальность действия датчиков дистанции, расширился диапазон поддерживаемых скоростей, улучшилось «взаимопонимание» бортовой автомобильной электроники и непосредственно «мозгов» электронного «контролёра» дистанции.

Свет или звук?

Активный круиз-контроль состоит из электронного блока управления и одного или нескольких датчиков, определяющих местоположение и скорость перемещения окружающих предметов. Блок анализирует скорости и дистанцию до впереди идущих объектов, скорость управляемого автомобиля, радиус кривой, угол поворота руля, боковое ускорение и множество других параметров. Кроме того, в соответствии с этой информацией блок управления вносит корректировки в работу двигателя, тормозов, трансмиссии, вспомогательной электроники, а по необходимости — и других узлов автомобиля.

Систем слежения за движением впереди идущего транспорта существует немало, но определяющее отличие между ними — в датчиках расстояния. Датчики могут работать по принципу радаров или их оптических аналогов лидаров ( LiDAR ). Принципы действия у первого и второго очень похожи: излучаемые электромагнитные волны отражаются от объекта и регистрируются приёмной антенной, по времени задержки отражённого сигнала и изменению его спектра рассчитываются расстояние до объекта и его скорость. Преимущества таких устройств заключаются в дальности действия, широкой зоне обзора и способности функционировать в сложных погодных условиях. В адаптивных круиз-контролях радары применяют компании Continental, Delphi, Mitsubishi Electric, Elesys, Tyco Electronics и Bosch.

Пользоваться круиз-контролем совсем просто, нужно всего лишь нажать пару кнопок на руле, установив тем самым желаемую скорость. Фото ( Creative Commons license ): Dylan Ashe

Лидар измеряет расстояние исходя из времени, которое необходимо для полёта лазерного луча до объекта и обратно. Короткий световой инфракрасный импульс исходит от источника, отражается от объекта и регистрируется электронным блоком. В автомобильной промышленности преимущества радаров над лидарами — в меньшей подверженности влиянию осадков и большей надёжности. Фактический недостаток один — более высокая стоимость. Лидары используют те же Continental, Omron Automotive, Hella.

Руководство пользователя

Пользоваться адаптивным круиз-контролем так же просто, как и обычным: сперва водителю нужно набрать стартовую скорость — большая часть систем начинают работать с 30–40 км/ч. Затем нужно включить систему и привести её в «боевую готовность», нажав соответствующую клавишу на руле, подрулевом рычажке или отдельном пульте — в зависимости от того, где производитель сочтёт нужным её разместить. После чего нужно набрать скорость движения либо при помощи педали газа, либо нажатием другой кнопки круиз-контроля — «Accelerate», «ускорение» (обычно пишут сокращенно «Accel»). Теперь правая нога может отдыхать. Когда стрелка (либо цифровое табло) спидометра покажет нужную скорость, нажимаем клавишу «Set» — «установить». Всё, теперь скорость установлена.

Возникает логичный вопрос: в чём же разница между адаптивным и «классическим» круиз-контролем? Ни в чём, пока вы двигаетесь по пустой дороге или не пытаетесь внести корректировки в алгоритм работы системы. Но в «настройках» адаптивного КК можно указать дистанцию до впереди идущего автомобиля, на которой водитель планирует держаться от других участников движения.

Отличие современных систем активного круиз-контроля от первых версий в способности электроники управлять движением не только на высоких скоростях в режиме автомагистрали, но и в плотной городской толчее. Это стало возможным благодаря тому, что, помимо «дальнобойных» датчиков дистанции, в системы стали интегрировать и устройства ближнего действия, отслеживающие объекты на расстоянии в несколько десятков сантиметров.

Возьмём в качестве примера систему активного круиз-контроля Distronic, устанавливаемую в автомобили Mercedes-Benz. Дистанцию до впереди идущих объектов контролирует ультразвуковой датчик, работающий на частоте 77 ГГц. Для контроля объектов, находящихся ближе 30 м, в Mercedes применяют радары ближнего «боя», использующие частоту 24 ГГц (эти датчики появились в новом поколении активных КК — Distronic Plus). Именно благодаря этим радарам автомобили с трёхлучевой звездой «научились» поддерживать дистанцию не только на трассе, но и в городе и даже в пробках.

Но здесь-то и скрывается проблема эксплуатации подобных устройств в российских условиях: диапазон радара ближнего действия Mercedes (и многих других аналогичных систем) приходится на частоту, зарезервированную радиоастрономической и радиолокационной службами. Кроме того, злополучная частота попадает на рабочие каналы милицейских измерителей скорости (они функционируют на частоте 24,150 ГГц) и на диапазон нелегальных (но используемых) средств по борьбе с ними — «радар-детекторов» и «антирадаров».

Cистема DISTRONIC на машинах «Мерседес» поддерживает необходимо расстояние до впереди идущего автомобиля. Если расстояние уменьшается, то активируется тормозная система. Если впереди не едет ни один автомобиль, то DISTRONIC поддерживает установленную водителем скорость. Фото: Daimler AG

В связи с этим российские автомобили не оснащают активным круиз-контролем целый ряд именитых мировых автоконцернов; а компании Mercedes, к примеру, приходится ставить на наши машины систему Distronic предыдущего поколения с радаром исключительно дальнего действия. Зато Audi не испытывает проблем с нашим законодательством: их радары работают на частоте 200 ГГц и не мешают ни радиолокационной службе, ни МВД. Нет проблем с законом и у Infiniti: активный круиз-контроль ICC, разработанный японскими инженерами, использует лидарные датчики, а значит — не занимает радиочастоты.

Человеческий фактор

Сегодня практически все крупные автопроизводители имеют в своем активе автомобили, оснащённые активным круиз-контролем. Легче перечислить не использующих систему с датчиками дистанции. В наши дни подобного рода девайс вышел за грань «забавной вещицы» и стал опорной точкой для появления целого ряда других вспомогательных систем. Те же радарные и лидарные датчики используются в модулях контроля за дорожной разметкой, помогают при парковке (в том числе помогают автомобилю найти и занять место почти без помощи водителя), видят людей и животных в темноте, читают дорожные знаки. Если все эти системы найдут общий язык с бортовой электроникой автомобиля (что частично уже происходит), «подружатся» с точными картами и GPS-навигацией, то человеку останется только выбрать из ниспадающего списка точку назначения и нажать «ОК» на мониторе с заднего сидения.

Но пока не обходится без досадных промахов. В середине мая 2010 года Интернет обошёл необычный видеоролик. Он был снят кем-то из журналистов на презентации компании Volvo, собиравшейся продемонстрировать прессе системы безопасности своего нового седана S60. Сами создатели гордо заявляли об автомобиле как о самом безопасном в мире, только вот шведский суд быстро запретил компании делать столь дерзкие заявления без веских оснований. И, к удивлению автопроизводителя, сама презентация это только подтвердила.

Volvo XC60. Сенсорные датчики и камера установлены вверху лобоого стекла. Фото: Volvo Car Corporation

Новый Volvo S60, в котором не было водителя, разогнали до 35 км/ч и направили в сторону стоящего грузовика. Установленный в автомобиле активный круиз-контроль должен был остановить транспортное средство непосредственно перед контактом. Но перед десятками пар глаз и дюжиной объективов, ожидавших небольшого технологического чуда, произошло рядовое ДТП: легковушка попросту «впечаталась» в грузовик. Позже представители Volvo объяснили происшествие человеческим фактором: незадачливые техники просто забыли зарядить аккумулятор, поэтому система и не сработала. Из-за подобных инцидентов многие до сих пор с опаской ждут времён, когда компьютер возьмёт на себя чрезмерную долю ответственности за человеческую жизнь.

Источник статьи: http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/technics/1180/