Автомобильное будущее глазами BMW Group: Connected Drive meets Efficient Dynamics. Часть 2
Системы помощи водителю в будущем – это бортовой ангел-хранитель
Благодаря достижениям в области активной и пассивной безопасности автомобилей, число смертей на дорогах развитых стран продолжает сокращаться. В Германии в 2009 году этот показатель снизился на 7,3 процента по сравнению с 2008. Но даже один несчастный случай - это уже очень много. Разработке систем безопасности в BMW Group всегда уделялось особое внимание, а их новые идеи просто вызывают ощущение фантастического фильма. Если баварцы в ближайшем будущем смогут поставить на конвейер эти системы, то автомобили с логотипом BMW помимо всех известных достоинств получает еще и что-то вроде умного и активного защитного поля.
Системы помощи водителю в будущем – это бортовой ангел-хранитель
Благодаря достижениям в области активной и пассивной безопасности автомобилей количество смертей на дорогах развитых стран продолжает снижаться. В Германии в 2009 году этот показатель сократился на 7,3% по сравнению с 2008-м годом. Но даже один несчастный случай – это уже очень много. Разработке систем безопасности в BMW Group всегда уделялось особое внимание, а их новые идеи просто вызывают ощущение фантастического фильма. Если баварцы в ближайшем будущем смогут поставить на конвейер эти системы, то автомобили с логотипом BMW, помимо всех известных достоинств, получает еще и что-то вроде умного и активного защитного поля.
Активный парктроник
Казалось бы, эта идея лежит на поверхности, но никто ее до сих пор не использовал на практике. Речь о системе Active PDC (Active Park Distance Control). Вместо привычного сейчас звукового или визуального информирования о расстоянии до препятствия, за которые отвечают парктроники, PDC действует активно – она просто не позволяет автомобилю въехать в это препятствие. По сути, Active PDC – это штатный парктроник, дополненный активной обратной связью с тормозной системой. Для обзора боковых зон спереди добавлено 4, сзади 2 дополнительных датчика (на фотографиях они черные):
Такой парктроник надежно защитит кузова автомобиля от ударов и царапин, например, в тесных парковках. Как ни хотелось, но мне так и не удалось дотронуться автомобилем до стенок тесного гаража из пластиковых блоков на испытательном полигоне – автомобиль просто останавливался на некотором расстоянии от стенки и сообщал, что дальше он не поедет. Возникало интересное ощущение, что вокруг автомобиля действует какое-то невидимое защитное поле. Вот пример непривычной реакции девушек-испытателей:
При движении задним ходом водитель, как правило, смотрит назад, но при этом активно маневрирует рулем, поэтому на тесных парковках часто происходят инциденты с царапинами в передней части кузова. Active PDC помогает контролировать эту ситуацию.
В исследовательском прототипе критическая толщина «защитного поля» в 25-30 см мне показалась достаточно большой. Ведь даже средний водитель умеет парковаться с зазорами в единицы сантиметров. Но инженеры (после традиционного «ытс э гуд квесчин!») объяснили это применением в нынешнем прототипе ультрасоников в качестве датчиков и сказали, что сейчас они как раз занимаются исследованиями и экспериментами, которые научат автомобиль парковаться с ювелирной точностью.
Дистанционная парковка
На практике это будет выглядеть примерно так: водитель подъезжает к въезду в гараж, выходит, нажимает в определенной последовательности кнопки на ключе, после чего автомобиль закрывает двери, включает ближний свет и складывает зеркала. Это служит подтверждением готовности автомобиля к парковке. Если водитель нажал и удерживает кнопку ключа, раздается сигнал и автомобиль, маневрируя, сам медленно со скоростью около 2 км/ч точно въезжает в гараж, придерживаясь центральной линии между стенами. Из соображений безопасности во время парковки кнопку на ключе нужно удерживать постоянно, если ее отпустить, автомобиль сразу же остановится. Сервопривод рулевого колеса управляет передними колесами, автоматика также управляет двигателем (задействована функция Start-Stop), трансмиссией и тормозной системой. При достижении тыльной стороны гаража датчики автоматически останавливают автомобиль и «аварийкой» сообщают владельцу автомобиля, что паковка завершена. После этого система завершает маневр парковки, переведя селектор КПП в положение «Р» и заглушив двигатель.
При выезде из гаража все происходит в обратном порядке. Для безопасности водитель все время должен оставаться в непосредственной близости от автомобиля. Это расстояние составляет несколько метров и зависит от длины автомобиля (для представленного прототипа BMW 5 – это максимум 7 м).
Алгоритм парковки работает таким образом, что автомобиль въезжает в гараж, а не сдает в него задним ходом. Это сделано по двум причинам: во-первых, при «втягивании» геометрически легче маневрировать передними колесами и, во-вторых, не требуются дополнительные маневры перед парковкой. В принципе, большинство автовладельцев именно так и паркует свои автомобили, возможно, даже не отдавая себе отчет, почему так.
Прообраз этой системы под названием «garage parker» впервые был показан инженерами BMW еще в 2006 году, правда, тогда использовались дополнительные камеры. Новый прототип будет оснащен шестью штатными ультразвуковыми датчиками Park Distance Control и системой Park Assist. Эта удобная опция позволит водителю избежать сложных гимнастических упражнений или риска поцарапать дверь даже в самых тесных гаражах или стоянках.
При внедрении системы в серийные автомобили, помимо технических задач, нужно будет решить еще и правовые – во многих странах законодательно запрещен запуск двигателя, не говоря уже о его движении, без водителя за рулем.
Современные модели BMW уже имеют систему предупреждения о возможном столкновении, а в новой BMW 5 серии также есть система автоматической подготовки к экстренному торможению. Но Active Hazard Braking идет еще дальше, осуществляя при необходимости автономное торможение. При скорости 80-130 км/ч, исследовательский прототип на базе X5 может даже избежать аварии, а не просто смягчить ее последствия. Система может обнаруживать стоящие транспортные средства, а также идет работа по распознаванию мотоциклистов.
Высокая скорость накладывает жесткие ограничения на быстродействие датчиков и алгоритмов этой системы. За доли секунд нужно оценить общую картину и на основании обработки информации различных источников данных определить есть ли реальная опасность столкновения или водитель, например, просто готовится обогнать другой автомобиль.
Для того чтобы создать как можно более точную картину происходящего вокруг измеряется не только расстояние и скорость впереди идущего автомобиля, но также определяются относительное ускорение, имеющееся для принятия решения время и траектории движения всех автомобилей в пределах дальности обнаружения. Датчики контролируют все пространство вокруг автомобиля, обнаруживая дорожные ограждения, разделители полос движения и любые другие препятствия на дороге для проверки будет ли впереди пространство для маневра. В текущем прототипе лазерные сканеры и радиолокационные датчики способны производить такие измерения на расстоянии до 160 метров впереди автомобиля и до 20 метров по сторонам.
Дополнительные радиолокационные датчики контролируют пространство до 150 метров сзади. Это позволяет инженерам исследовать и сравнивать использования различных технологий измерения. Для более точной интерпретации дорожной ситуации в расчет также принимаются данные об угле поворота рулевого колеса, демонстрирующие намерения водителя, а также сведения о те кущей полосе движения и сигнал системы контроля бдительности водителя.
Традиционно для систем безопасности BMW при обнаружении критической ситуации впереди водитель сначала предупреждается звуковыми сигналами и вибрацией рулевого колеса, а если тот не реагирует и уже невозможно выполнить объездной маневр, система сама совершает экстренное торможение. Водитель в любой момент может отменить действия системы, например, нажав педаль акселератора или повернув руль. Если водитель вовремя поворачивает руль так, что расчетная траектория автомобиля минует опасное препятствие, система также «расслабляется».
Демонстрационный заезд – за рулем один из конструкторов сстемы Active Hazard Braking (спрашивает «вы только что пообедали?» ):
Первый заезд – система видит безвыходную ситуацию и сама останавливает автомобиль перед надувным макетом автомобиля-препятствия. В следующих заездах конструктор демонстрирует интеллект системы, понимающей, что водитель контролирует ситуацию.
С типично немецкой интеллигентностью инженеры также работают над обеспечением безопасности автомобилей, следующих сзади. Для этого в расчет принимается расстояние и скорость автомобиля, следующего за вами, в результате чего если система обнаруживает, что есть еще достаточно места впереди для торможения она может начать торможение раньше, но не так резко. Таким образом, водитель следующего за вами автомобиля раньше может отреагировать на сложившуюся ситуацию, а не будет поставлен в критическую ситуацию в последний момент.
Активная защита от боковых столкновений
Системы помощи водителю автомобилей BMW уже умеют контролировать пространство перед автомобилем, по бокам и сзади. Они видят свою полосу дороги, на больших скоростях и в городском хаосе распознают пешеходов и не «разрешают» их раздавить. При многорядном движении часто также возникает риск боковых столкновения с автомобилями, следующими в соседней полосе и находящимися в «мертвой зоне» зеркал заднего вида. Чтобы защититься в таких ситуациях в BMW разрабатывают Lateral Collision Avoidance – систему предупреждения бокового столкновения.
Весной этого года баварцы отметили 25-летие своего инжинирингового подразделения BMW Technik GmbH, в рамках которого представили систему Narrow-passage Assistant, которая помогает на узких участках дороги предотвратить столкновение в ограниченном с двух сторон пространстве. Особенно удобна такая система на участках дороги, где идут ремонтные работы.
Lateral Collision Avoidance является дальнейшим развитием этой системы, но теперь она не просто подсказывает водителю об опасности сбоку, а активно «подталкивает» водителя отвернуть в нужную сторону, что позволяет избежать бокового столкновения. Сначала при появлении в опасной близости активного соседа по дорожному движению водитель видит соответствующий символ на приборном щитке, символ меняется в зависимости от расстояния и скорости сближения автомобилей, позволяя водителю контролировать ситуацию, не отрывая глаз от дороги.
Когда расстояние становится критическим, руль короткими импульсами активно подталкивает водителя к нужному маневру и, если водитель следует этой тактильной рекомендации, столкновения можно избежать. При сужении пространства с обеих сторон автомобиля, импульсы руля помогают водителю держаться по центру, а если автомобиль никак не «вписывается» в свободное пространство, система его притормозит.
С помощью тестов исследователи установили, что такая форма обратной связи с водителем является ненавязчивой, естественной и интуитивно понятной, поскольку соответствует одному из основополагающих принципов философии компании BMW относительно вспомогательных систем: обратная связь с водителем осуществляется тогда, когда необходимо действовать.
При испытании системы у водителя возникает ощущение, что два приближающихся автомобиля отталкиваются как одноименные полюсы магнитов:
Система Lateral Collision Avoidance отлично комбинируется с системой Lane Change Warning System, контролирующей «мертвую зону». Для мониторинга ситуации по сторонам используются мощные ультразвуковые датчики впереди и сзади автомобиля, которые в зависимости от скорости контролируют пространство размером до четырех метров. В прототипе на базе X5 система отлично справляется со своей задачей при скорости до 130 км/ч. Это рекомендуемая скорость на немецких автобанах, ограничения скорости у них, как известно, нет. Поэтому инженеры работают над совершенствованием системы для более высоких скоростей.
Кроме чисто функций безопасности система предупреждения боковых столкновений также повышает уровень комфорта. Отображение расстояния до объектов слева и справа от автомобиля на приборной панели или в прекционнике Head-Up позволяет водителю постоянно видеть эту полезную информацию прямо в поле зрения. Это в критических ситуациях вселяет уверенность и ощущение безопасности. Всегда ведь спокойно и комфортно, когда контролируешь ситуацию.
На ум приходит цитата БГ: «Я знаю уют вагонов метро, когда известны законы движения»..
Автоматический помощник в пробках и тянучках
Активный круиз-контроль с функцией Stop&Go не только умеет поддерживать желаемое расстояние до «спонсора» (так мой знакомый называет летящий впереди автомобиль «прикрытия»). Он умеет останавливаться и трогаться вслед за впереди идущим автомобилем. Такую опцию и сейчас можно заказать для престижных моделей BMW. Но представьте себе, как было бы удобно, если б автомобиль при этом еще и сам рулил? Фантастика? В рамках проекта Traffic Jam and Queuing Assistant BMW разрабатывает такую систему! С ее помощью автомобиль будет сам удерживать безопасное расстояние за ведущим автомобилем и оставаться в своей полосе движения даже при небольших, как на немецких автобанах, изгибах дороги. Баварцы как-то очень скромно назвали эту систему, ведь она может управлять автомобилем в полностью автоматическом режиме даже на больших скоростях – она может упростить жизнь водителю и снянть с него усталость в самом распространенном диапазоне скоростей – от 0 км/ч до 130 км/ч.
Инженеры BMW скрестили активный круиз-контроль с системой слежения за полосой движения (технология основана на распознавании линий дорожной разметки с помощью камер слежения). Благодаря такой комбинации теперь, грубо говоря, «сев на хвост» удобному автомобилю водитель сможет немного расслабиться. Ведь, помимо сохранения безопасной дистанции, автомобиль также сохраняет свою полосу движения, поворачивая в нужных ситуациях руль. Это ни в коем случае не означает, что водитель может совсем бросить руль и не принимать никакого участия в управлении автомобилем, система лишь помогает ему выполнять эту задачу. Поэтому, она активна только когда руки водителя лежат на рулевом колесе (хотя на испытательных заездах инженеры разрешали журналистам ненадолго убрать руки и выглядело это фантастически, автомобиль ехал сам в окружении нескольких автомобилей и сам поворачивал руль следуя поворотам дороги!!). Как только водитель убирает руки с руля, система автоматически отключается, а водитель получает четкое предупреждение. Функция помощника может быть возобновлена в любой момент, но только когда водитель положит руки обратно на рулевое колесо. Эта мера безопасности предохраняет водителя от соблазна убрать руки, но готова к работе в любой момент. По этой же причине, каждый раз, когда автомобиль останавливается, система требует от водителя подтвердить возобновление движения. Водитель легко может отключить автоматического рулевого выключателем или, например, начав менять полосу движения.
В слишком крутых поворотах или когда камера «потеряла» линию разметки помощник подсказывает водителю взять управление на себя и автоматически выключается. Состояние системы и предупреждающие сигналы выводятся непосредственно в поле зрения водителя (на приборной панели и в дисплее Head-Up). Для нашей страны, где разметка на дорогах не совсем типичное явление, а там, где она есть, часто пропадает или даже может просто уйти к обочине, эти меры предосторожности гиперактуальны. Хотя, возможно, в будущем ситуация исправится и на наших дорогах.
Теперь о будущем. Хотя система все еще находится на стадии научно-исследовательского проекта, она позволяет инженерам получить важный опыт и постепенно изучить пределы ее возможностей. Но направление разработки очевидное: в будущем, автомобили будут иметь режим полного «автопилота», который на скоростных магистралях снимет усталость, а в условиях пробок и тянучек на небольших скоростях даст возможность водителю работать с электронной почтой, разговаривать по телефону или развлекаться с помощью описанных выше мультимедийных приложений. Объединение разнородных избыточных датчиков (т.е. одновременное использование радаров, камер и лазерных сканнеров) сможет создавать высокоточные цифровые карты, что позволит воплотить все эти идеи в реальность.
Аварийная остановка в чрезвычайных ситуациях
К сожалению, у водителей иногда прямо за рулем случаются сердечные приступы. И это может произойти на высокой скорости в крайнем левом ряду автомагистрали. Причиной потери сознания может быть и другая болезнь, но в любом случае автомобиль становится неуправляемым и представляет серьезную угрозу для окружающих.
В рамках научно-исследовательского проекта «SmartSenior – Intelligent Services for Senior Citizens» (интеллектуальная помощь пожилым людям) инженеры BMW работают над системой аварийной остановки автомобиля Emergency Stop Assistant. «Почувствовав» серьезные проблемы со здоровьем водителя, система берет на себя полное управление автомобилем, осуществляя контролируемую аварийную остановку. Партнерами BMW в этом проекте являются компания Siemens и берлинская Charite University Clinic, которые совместно работают над созданием регистраторов приступа у водителя.
Для безопасной работы система должна сначала «увидеть» автомобили вокруг себя и «понять» их поведение. Как и в других системах, здесь используются датчики, работающие на разных принципах: лазерные дальномеры, радары и камеры. Системе «помогают» активный круиз-контроль и датчик смены полосы.
В отличие от описанных выше систем, эта не просто помогает водителю, а в критической ситуации берет на себя полный контроль над автомобилем. Выглядит это так.
При обнаружении потери сознания у водителя автомобиль включает аварийку и сначала едет в своей полосе, поддерживая безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля. Затем перестраивается в правую полосу (или полосы, если их несколько), съезжает на обочину, останавливается и вызывает скорую помощь.
При перестроениях вправо автомобиль пропустит автомобили, которые движутся с большей скоростью – он просто будет двигаться в своей полосе, пока правый ряд не освободится. Во время всей этой операции автомобиль рулится автоматически, поэтому если дорога не совсем прямая, он будет повторять ее изгибы.
Наличие в бортовой навигационной системе высокоточных цифровых карт не только позволяет автомобилю постоянно помнить в какой полосе он едет, но и дает точную информацию о дороге – сколько здесь полос движения, есть ли примыкающие дороги и обочина, где можно безопасно остановиться. Все эти данные позволяют системе принять оптимальное решение для безопасного сценария аварийной остановки.
Сейчас в исследовательском прототипе сердечный приступ «моделируется» нажатием кнопки на руле, но в будущем сигнал тревоги подаст специальный датчик, например, в виде браслета на кисти руки больного человека.
Читайте также:
Подключение автомобиля и его пассажиров к внешнему миру при помощи системы Connected Drive дает владельцам BMW повышенный уровень комфорта и информационно-развлекательных возможностей (Часть 1)
Для желающих купить новый BMW в Украине – самая актуальная подборка предложений на Автобазаре