Jalakäijatuvastussüsteem: seade, tööpõhimõte
Artiklis käsitletakse jalakäijatuvastussüsteemi tööpõhimõtet, seadet, peamisi detaile ja töövõtteid. Artikli lõpus on videoülevaade PDS-süsteemi näitest.
Artikli sisu:
-
Nimest endast selgub, et jalakäijate tuvastamise süsteemi peamine eesmärk on vältida jalakäijatega juhtuvaid õnnetusi või minimeerida need minimaalsete tagajärgedeni. Paljud küsivad, kui tõhus on tehnoloogia? Nagu statistika näitab, ei suuda süsteem 100% tagada igasuguste olukordade kontrolli, kuid 20% päästetud elude näitaja on juba hea edasiminek.See võimaldab teil oluliselt vähendada jalakäijaga kokkupõrke tagajärgi või isegi vältida seda, kui järgite liikluseeskirju. Esimest korda mainiti jalakäijate tuvastamise süsteemi 2010. aastal, kui Volvo esitles töötavat prototüüpi ja katsetulemusi nimega Pedestrian Detection System (PDS). Sellise mehhanismi väljatöötamine oli inseneride jaoks väga keeruline protsess, kuna suureks probleemiks oli inimese kasvu, omaduste ja palju keerulisema käitumise ennustamine.
Esiteks nõudis selline aktiivne mehhanism tarkvara võimsust ja seega ka head tehnilist osa. Kokku tõi see kõik märkimisväärseid kulutusi, mis tõi kaasa ka auto kogumaksumuse kasvu. Insenerid seisid silmitsi ka probleemiga, kuidas tuvastada üksteise peale asetatud kujundeid (st jalakäija kuju ise teistest elementidest: autodest, erinevatest kätes olevatest asjadest ja muudest variatsioonidest). See kombinatsioon muutis jalakäijate äratundmise keeruliseks ja vähendas seetõttu kogu mehhanismi töö olemust nullini.Pikad ja mitmekesised võimalused mehhanismi loomiseks viisid selleni, et jalakäijate tuvastamise süsteem ei suutnud mitte ainult inimesi ära tunda, vaid ka juhti hoiatada ning sekundi murdosa jooksul arvutada mitmesuguseid vältimisolukordi. Jalakäijatuvastussüsteemi kõige arenenumad versioonid suudavad arvutada jalakäija käitumist, äärmuslikel juhtudel võtta auto üle kontrolli, et vältida kokkupõrget.
Arvestades jalakäijatuvastussüsteemi omadusi ja tulemust, saab selgeks, et seade ise on väga õhuke ega sisalda paari elementi. Põhielementideks peetakse kaamerat (Subaru autodel on kaks kaamerat), radarit ja elektroonilist juhtplokki. Kaasaegsed süsteemid sisaldavad ka erinevaid andureid, komplektis olevaid andureid ning ühendavad parema tööefekti huvides teisi turvasüsteeme.Jalakäijatuvastussüsteemi kõige elementaarsem ja kallim element on elektrooniline juhtseade. Just tema tunneb jalakäija ära, annab juhile signaale ja teeb lõpliku otsuse auto edasise tegevuse kohta. Kui juht ei reageeri, rakendab süsteem hädapidurdust. Seega selgub, et jalakäijate tuvastamise süsteem ei ole eraldiseisev üksus, millel on kindel detailide komplekt, vaid terve kompleks, mis on võimeline õnnetusi ära hoidma ja iseseisvalt otsuseid langetama.
Vaatamata sellele, et esimese jalakäijate tuvastamise süsteemi töötas välja Volvo. Sarnase mehhanismi leiate ka teistelt kallitelt autodelt. Sellest lähtuvalt on süsteemi nimi erinev:
- Volvo jalakäijate tuvastamise süsteem (PDS);
- TRW täiustatud jalakäijate tuvastamise süsteem (APDS);
- EyeSight autotootjalt Subaru.
Olenevalt tootjast võib süsteemi osade ja elementide komplekt erineda. Eelkõige kasutab Subaru ühe kaamera asemel kahte nagu Volvo. Sellest hoolimata on enamik detaile ja elemente samad, nagu ka kogu mehhanismi töö olemus.
Esmapilgul tundub, et jalakäija äratundmine ja juhile signaali andmine pole kuigi keeruline ning sellega saaks hakkama iga turvasüsteem. Kuid tegelikult on kõik palju tõsisem ja vähimgi viga võib maksta inimelu. Seetõttu seisid insenerid silmitsi ülesandega töötada välja süsteem, mis ei ebaõnnestunud ja töötas maksimaalse efektiivsusega.
Et mõista, kui keeruline kõik on, kaaluge jalakäijate tuvastamise süsteemi tööpõhimõtet ja kriteeriumide gradatsiooni, mille järgimisel saate saavutada parima efekti. Esimene asi, millest kõik algab, on jalakäija enda äratundmine. Kaamera, olles pildi vastu võtnud, edastab selle elektroonilisele juhtplokile, samal ajal töötab radar paralleelselt kaameraga ning edastab infot ka juhtplokile. Kui jalakäija tuvastatakse, kinnitavad seda nii kaamera kui ka radari signaalid, siis hakkab süsteem jälgima jalakäija liikumist.
Tänu inseneride täiustustele ennustavad uued jalakäijatuvastusmehhanismid ka jalakäija edasist tegevust, tema liikumist ja reaktsiooni. Samuti hinnatakse paralleelselt kokkupõrke tõenäosust ning arvutatakse välja võimalikud variandid hetkeolukorrast väljumiseks. Tuvastamistulemus kuvatakse koheselt multimeediumisüsteemi ekraanil.
Lisaks jalakäijate tuvastamisele reageerib süsteem ka samas suunas liikuvatele või paigal seisvatele sõidukitele.
Kui süsteem tuvastab eelseisva kokkupõrke olukorra jalakäijaga, saadetakse juhile vastav helisignaal koheseks hädapidurduseks. Pärast seda hindab süsteem uuesti olukorda jalakäijaga, samuti juhi reaktsiooni pidurdamisel või sõiduki trajektoori muutmisel. Kui reaktsiooni ei toimu, aktiveerub hädapidurdussüsteem automaatselt, et minimeerida kokkupõrke tagajärgi. Kaasaegsed PDS-süsteemid suudavad olemasoleva info kohaselt arvutada manööverdamiseks ka trajektoori, teeolusid ja takistusi, viies auto jalakäija eest ära. Kuni sõiduki täieliku peatumiseni.
Kõige efektiivsemaks käivitamise kiiruseks loetakse kuni 35 km/h, kokkupõrke vältimine on peaaegu 100%. Kaamera ja radari tööulatus on tootjate sõnul kuni 40 meetrit, selle vahemaa pealt võib esineda tuvastusvigu. Teise läbisõidu murdosa hetkest, mil jalakäija tuvastatakse, kuni juhi hoiatamiseni ja võrguühenduseta süsteemi reaktsioonini. Kui kiirus on suurem kui 35 km/h, ei saa juht kokkupõrget täielikult vältida, kuid tagajärgede minimeerimine kindlasti väldib.
Nagu statistika näitab, on erinevatest õnnetustest, aga ka inseneride arvutustest, kiirusel 65 km / h jalakäija ja auto vahelise kokkupõrke tõenäosus 85%. Kiirusel 50 km / h – 45% ja vähendades kiirust 30 km / h, on tõenäosus 5%. Samuti hakkasid paljud tootjad autodele paigaldama jalakäijate kaitsesüsteemi, spetsiaalset elastset kapoti ja kaitseraua, samuti tuuleklaasi ja kapoti vahele peidetud jalakäija turvapatja.
Jalakäijatuvastussüsteem näitas parimat efekti linnasõidus, kus kiirus on väike, kuid tõenäosus näha jalakäijat teele jooksmas on väga suur.
Seni on süsteemil kaks peamist puudust, mida tootjad lubavad arenduse edenedes parandada. Jalakäijatuvastussüsteem ei tööta öösel või halva ilmaga (eriti vihma või lume korral). Kaamera ja radar lihtsalt ei tunne jalakäijat ära, pakkudes iga kord valeinfot. Seetõttu soovitab tootja sellistel aegadel jalakäijatuvastussüsteemi välja lülitada ja mitte kasutada. Insenerid asetavad andurid ja süsteemiandurid sageli esiklaasi keskpeegli taha, kuigi võib olla ka erandeid.
Nagu juba mainitud, nõuab jalakäijate tuvastamise süsteemi toimimine suuri ressursse, võimsat protsessorit, tõrgeteta tarkvara ja loomulikult kohandatud tehnoloogiat (meetodeid) nende samade jalakäijate äratundmiseks. Seal on 4 peamist meetodit, millest igaüks käsitleb üksikasjalikumalt.
Terviklik jalakäijate tuvastamine
Reeglina on see kõige levinum ja sagedasem meetod, mida süsteem kaevandamisel kasutab. Kui radar ja kaamera tuvastavad liikuva objekti, ümbritseb tarkvara selle vastavalt objekti mõõtmetele ja kontuuridele raami. Seejärel analüüsib süsteem programmeeritud parameetreid ja võrdleb neid kaamerast saadud teabega. Võrdlemise ja analüüsi allikaks võib olla mitmesugune info, näiteks soojustase (infrapunakiirgus), mis annab signaali, et objekt kiirgab soojust, mis tähendab, et 95% juhtudest elusolend.
Alternatiivne viis terviklikuks tuvastamiseks on analüüsida kaadrisse langevate varjundite histogrammi. Pärast seda võrdleb süsteem andmebaasis saadaolevate proovidega ja teeb vastava järelduse. Selle meetodi tohutu puudus on see, et kaadrisse satuvad pidevalt häired või võõrkehad, mis rikuvad histogrammi, mis tähendab, et süsteemi väljund ei ole kõige tõhusam.
Jalakäijate osaline tuvastamine (äratundmine).
Paljud ütlevad, et meetod ei ole kõige tõhusam, samas on algoritmi vea tõenäosus väiksem kui eelmisel. Süsteem analüüsib kaamerast vastuvõetud pilti üksikute fragmentide või osade kombinatsiooni olemasolu suhtes, tuues need välja.
Olles kogunud kõik vajalikud fragmendid, genereerib süsteem ühe ühise pildi ja teeb selle põhjal järelduse, võrdleb seda andmebaasis olevate näidistega. Selle meetodi puuduseks on see, et see nõuab vastavalt suuri tehnilisi ressursse ja auto hind on palju kallim.
Tuvastamine andmebaasi mustrite järgi
Selle jalakäijate tuvastamise meetodi tööpõhimõte on eelmisega tihedalt läbi põimunud, kuid sellel on ka oma plussid ja miinused. Algoritm on väga värske, kuna see töötati välja suhteliselt hiljuti, kuid tööpõhimõte ise vajab täiustamist. Algselt luuakse andmebaas, kuhu sisestatakse näidised, teave inimkeha kuju, üksikute kehakildude kohta, aga ka mitmesugustes tingimustes (teel, ülekäigurajal, lähedal) pildistatud kujundite näidised. autod jne).
Sellise jalakäijate tuvastamise süsteemi tohutu pluss on see, et see on võimeline õppima või, nagu öeldakse, "koolitatud" teatud olukordades ja juhi reaktsioonis. Seega teatud hetkede meelespidamine, et mitte tulevikus vigu korrata.
Tuvastamine läbi mitme kaamera
See meetod on omane Subaru sõidukitele, mis kasutavad jalakäijate tuvastamise süsteemis 2 kaamerat. Kaamerad reageerivad teed ületavatele objektidele ja iga tuvastatud on suunatud eraldi kaameraga (kahte objekti jälgitakse korraga, olenemata nende suunast).
Süsteem jagab saadud pildi fragmentideks, misjärel hinnatakse iga fragmenti ja vaadeldakse eraldi jalakäija olemasolu. Selle meetodi puuduseks on see, et objektide ületamisel suudab süsteem kuvada fragmenti tervikuna. Seetõttu võib sõiduki manöövri variant või pidurdustrajektoor olla vale.
Jalakäijatuvastussüsteemi paigaldamise näite võib leida Volvo S60, Subaru Legacy või Outbacki, aga ka paljude teiste kaasaegsete mudelite puhul. Peamine tingimus on multimeediumisüsteemi värviekraani olemasolu, samuti võimalus paigaldada süsteemi korrektseks tööks kõik vajalikud andurid, kaamerad ja radar. Vaata ka Suurloomade tuvastamise süsteem.
Võime järeldada, et jalakäijatuvastussüsteem teeb oma tööd hästi, kuid lõpliku otsuse teeb siiski juht. Ainult kõige äärmuslikumal juhul aktiveeritakse automaatrežiim, et vältida või minimeerida kokkupõrget jalakäijaga.
