Система обнаружения пешеходов: устройство, принцип работы

12 января 2019 / 03:22232
В статье рассмотрен принцип работы системы обнаружения пешеходов, устройство, основные детали и методы работы. В конце статьи видео-обзор примера работы системы PDS.

Система обнаружения пешеходов

Содержание статьи:

Безопасность в современном автомобиле одна из главных деталей, за которую не редко приходится платить высокую стоимость. Специалисты разделяют два основные направления систем безопасности – пассивные и активные. Именно к активному классу относят систему обнаружения пешеходов. В зависимости от производителя, система может иметь разные называния, поэтому рассмотрим более подробно её предназначение и основные детали.

Для чего нужна система обнаружения пешеходов



Основное предназначение системы обнаружения пешеходов

С самого названия становится понятно, что основным предназначением системы обнаружения пешеходов является избежание ДТП с пешеходами, или его минимизация к минимальным последствиям. Многие спросят, насколько эффективна технология? Как показывают данные статистики, система не может на 100% гарантировать контроль всевозможных ситуаций, но показатель в 20% спасенных жизней это уже хороший прогресс.

Это позволяет в значительной мере сократить последствия наезда на пешехода, или же вовсе избежать такового, если придерживаться правил дорожного движения. Впервые о системе обнаружения пешеходов заговорили в 2010 году, когда компания Volvo представила рабочий прототип и результаты тестирования под названием Pedestrian Detection System (PDS). Разработка такого механизма было весьма нелегким процессом для инженеров, так как предсказать рост, характеристики и куда сложней поведение человека было основной проблемой.

Система PDS на современных автомобилях

В первую очередь такой активный механизм требовал мощностей программного обеспечения, а значит и хорошую техническую часть. Суммарно все это тянуло немалые затраты, что так же вело к увеличению общей стоимости автомобиля. Так же перед инженерами была проблема распознавания наложенных фигур (то есть самой фигуры пешехода от других элементов: машин, разных вещей в руках и прочих вариаций). Такая комбинация существенно затрудняла распознавание пешеходов, а значит, сводила суть работы всего механизма к нулю.

Долгие и самые разнообразные варианты создания механизма привели к тому, что система обнаружения пешеходов смогла не только распознавать людей, но и предупреждать водителя, а так же рассчитывать за доли секунды самые разные ситуации ухода от столкновений. Самые современные варианты системы обнаружения пешеходов могу просчитать поведение пешехода, в крайнем случае, взять на себя управление автомобилем, чтоб избежать столкновения.

Как устроен механизм обнаружения пешеходов



Как устроена система обнаружения пешеходов

Учитывая свойства и результат работы системы обнаружения пешеходов, становится понятно, что само устройство весьма тонкое и включает в себя не пару элементов. Основными элементами считаются камера (в автомобилях Subaru две камеры), радар и электронный блок управления. Современные системы включают в набор так же разные датчики, сенсоры и подключают иные системы безопасности, для лучшего эффекта работы.

Самым основным и самым дорогим элементом системы обнаружения пешеходов считается электронный блок управления. Именно он распознает пешехода, подает сигналы водителю и принимает окончательное решение относительно последующих действий автомобиля. Если от водителя нет никакой реакции, то система задействует экстренное торможение. Таким образом, получается, что система обнаружения пешеходов, это не отдельный узел с определенным набором деталей, а целый комплекс, способный предотвращать ДТП и самостоятельно принимать решения.

Как еще называют систему обнаружения пешеходов



Автоматическая система обнаружения пешеходов

Несмотря на то, что первой систему обнаружения пешеходов разработала компания Volvo. Найти подобный механизм можно и на других дорогих автомобилях. Соответственно, и название системы будет отличаться:
  • Pedestrian Detection System (PDS) от компании Volvo;
  • Advanced Pedestrian Detection System (APDS) от компании TRW;
  • EyeSight от производителя автомобилей Subaru.

В зависимости от производителя, набор деталей и элементов системы может отличаться. В частности компания Subaru использует две камеры вместо одной, как у Volvo. Несмотря на это большая часть деталей и элементов одинаковы, аналогично, как и суть работы всего механизма.

Как работает система обнаружения пешеходов



Распознаные пешеходы и транспорт

На первый взгляд, кажется, что распознать пешехода и подать сигнал водителю весьма не сложно и с таким смогла б справиться любая система безопасности. Но на самом деле все намного серьезней и малейшая ошибка может стоить человеческой жизни. Поэтому перед инженерами стала задача разработать систему, которая не давала сбой и работала с максимальной эффективностью.

Чтоб понять, насколько все сложно устроено, рассмотрим принцип работы системы обнаружения пешеходов, а так же градацию критериев, соблюдая которые можно добиться лучшего эффекта. Первое с чего все начинается, это распознавание самого пешехода. Камера, получив изображение, передает его в электронный блок управления, в это же время параллельно с камерой работает радар и так же передает информацию в блок управления. Если пешеход распознан, оба сигнала с камеры и радара подтвердили это, то система начинает отслеживать движение пешехода.

Датчики системы PDS на ветровом стекле автомобиля

Благодаря доработкам инженеров, новые механизмы обнаружения пешеходов так же прогнозируют последующие действия пешехода, его перемещение и реакцию. Так же параллельно оценивается вероятность столкновения, и рассчитываются возможные варианты выхода из состоявшейся ситуации. Результат обнаружения мгновенно выводится на дисплей мультимедийной системы.

Помимо обнаружения пешеходов, система так же реагирует на транспортные средства, двигающиеся в попутном направлении или стоящие на месте.

В случае, если система распознала неизбежную ситуацию столкновения с пешеходом, водителю посылается соответственный звуковой сигнал о немедленном, экстренном торможении. После чего система снова оценивает ситуацию с пешеходом, а так же реакцию водителя на торможение или изменение траектории автомобиля. Если же нет никакой реакции, автоматически задействуется система экстренного торможения, чтоб минимизировать последствия столкновения. По имеющейся информации, современные системы PDS, могут так же просчитывать траекторию, состояние дороги и помехи, чтоб маневрировать, уводя автомобиль от пешехода. Вплоть до полной останови транспортного средства.

Датчики на переднем стекле

Самой эффективной скоростью для срабатывания считают до 35 км/час, избежание столкновения практически равно 100%. Дальность срабатывания камеры и радара, по словам производителей, до 40 метров, свыше этого расстояния могут быть ошибки в распознавании. От момента распознавания пешехода, до оповещения водителя и реакции системы в автономном режиме проходят доли секунды. Если же скорость будет выше 35 км/час, водителю не гарантируют полное предотвращение столкновение, но минимизация последствий будет однозначно.


Как показывает статистика, с разных ДТП, а так же расчеты инженеров, при скорости 65 км/час вероятность столкновения пешехода с автомобилем составляет 85%. При скорости 50 км/час – 45%, а снизив до 30 км/час, вероятность составляет 5%. Так же многие производители начали устанавливать на автомобили систему защиты пешеходов, специальный эластичный капот и бампер, а так же подушку безопасности для пешеходов, спрятанную между ветровым стеклом и капотом.

Принцип распознавания пешеходов

Лучший эффект работы система обнаружения пешеходов показала в городском цикле, где скорость движения небольшая, а вот вероятность увидеть пешехода, выбежавшего на дорогу, очень большая.

Пока что в системы есть два основных минуса, которые производители обещают исправить по мере разработок. Система обнаружения пешеходов неработоспособная в ночное время суток или же в плохую погоду (особенно во время дождя или снега). Камера и радар попросту не могут распознать пешехода, при этом каждый раз предлагая недостоверную информацию. Поэтому в такие моменты производитель рекомендует отключать и не пользоваться системой обнаружения пешеходов. Зачастую датчики и сенсоры системы инженеры располагают за центральным зеркалом на ветровом стекле, хотя могут быть исключения.

Методы распознавания пешехода



Методы распознавания пешеходов на дороге

Как уже говорили, для работы системы обнаружения пешеходов требуются большие ресурсы, мощный процессор, безотказное программное обеспечение и, конечно же, настроенная технология (методы) распознавания тех самых пешеходов. Выделяют 4 основные методы, рассмотрим каждый более подробно.

Целостное обнаружение пешехода



Как правило, это самый распространенный и частый метод, который использует система во время отработки. Если радар и камера засекли движущийся объект, программное обеспечение заключает его в рамку, согласно габаритам и контуров объекта. Далее система анализирует запрограммированные параметры и сравнивает с информацией полученной с камеры. Источником для сравнения и анализа может быть самая разная информация, например уровень тепла (инфракрасное излучение), дающее сигнал о том, что объект излучает тепло, а значит в 95% случаев живое существо.

Альтернативный способ целостного распознавания – анализ гистограммы оттенков, попавших в рамку. После чего система сравнивает с имеющимися в базе образцами и делает соответственный вывод. Огромный минус такого метода в том, что в рамку постоянно попадают помехи или посторонние предметы, которые портят гистограмму, а значит и вывод системы будет не самым эффективным.

Частичное обнаружение (распознание) пешеходов



Многие поговаривают, что метод не самых эффективный, между тем алгоритм имеет меньшую вероятность ошибки, в сравнении с предыдущим. Полученное изображение с камеры система анализирует на наличие отдельных фрагментов или совокупность частей, обводя их контуром.

Расположение элементов системы

Собрав все необходимые фрагменты, система формирует одно общее изображение и на его основе делает вывод, сравнивает с образцами в базе данных. Минус такого способа в том, что он требует больших технических ресурсов, соответственно и цена автомобиля будет значительно дороже.

Распознавание по образцам в базе



Принцип работы данного метода распознавания пешеходов, тесно переплетается с предыдущим, но так же есть свои плюсы и минусы. Алгоритм весьма свежий, так как разработали его относительно недавно, но вот сам принцип работы требует доработок. Изначально создается база данных, в которую вносят образцы, информация о форме тела человека, отдельные фрагменты тела, а так же образцы фигур, сфотографированные в самых разных условиях (на дороге, на пешеходном переходе, возле машин и прочее).

Огромный плюс такой системы обнаружения пешеходов в том, что она способна обучатся, или как говорят «натаскивается» на определенные ситуации и реакцию водителя. Таким образом, запоминая те или иные моменты, чтоб в дальнейшем не повторять ошибок.

Распознавание за счет нескольких камер



Такой метод присущий автомобилям компании Subaru, которые используют 2 камеры в системе обнаружения пешеходов. Камеры реагируют на переходящие дорогу объекты, при этом на каждый обнаруженных, наводится отдельная камера (одновременно ведется два объекта независимо от их направления).

Рамка для выделение пешехода

Система разбивает полученную картинку на фрагменты, после чего каждый из фрагментов оценивается и рассматривается отдельно на наличие в нем пешехода. Минус такого метода, в том, что при пересечении объектов система может вывести фрагмент, как одно целое. В результате вариант маневра автомобиля или же траектория торможения может быть неправильной.

Пример установки системы обнаружения пешеходов можно найти на автомобилях Volvo S60, Subaru Legacy или Outback, а так же множества других современных моделей. Главным условием считается наличие цветного дисплея мультимедийной системы, а так же возможность установки всех необходимых датчиков, камеры и радара для правильной работы системы.

Можно сделать итог, что система обнаружения пешеходов неплохо справляется со своей задачей, но последнее решение все же остается за водителем. Только в самых крайних срабатывает автоматический режим, чтоб избежать или минимизировать столкновение с пешеходом.

Видео пример работы системы обнаружения пешеходов:

Теги
0
Интересные статьи:
Добавление комментария
Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Вы случайно не робот? *