Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Článek pojednává o principu činnosti systému detekce chodců, zařízení, hlavních detailech a metodách provozu. Na konci článku video přehled příkladu fungování systému PDS.

Obsah článku:

  • Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

    Již od samotného názvu je zřejmé, že hlavním účelem systému detekce chodců je předcházet nehodám s chodci nebo je minimalizovat na minimální následky. Mnozí se budou ptát, jak efektivní je tato technologie? Jak ukazují statistiky, systém nemůže zaručit 100% kontrolu nad všemi druhy situací, ale údaj o 20% zachráněných životů je již dobrým pokrokem.

    To vám umožní výrazně snížit následky srážky s chodcem nebo se jí dokonce vyhnout, pokud budete dodržovat pravidla silničního provozu. O systému detekce chodců se poprvé hovořilo v roce 2010, kdy Volvo představilo funkční prototyp a výsledky testů nazvané Systém detekce chodců (PDS). Vývoj takového mechanismu byl pro inženýry velmi obtížným procesem, protože hlavním problémem bylo předpovídání růstu, charakteristik a mnohem obtížnějšího lidského chování.

    Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

    Nejprve takový aktivní mechanismus vyžadoval sílu softwaru, a tedy dobrou technickou část. Celkově to vše vyvolalo značné náklady, což také vedlo ke zvýšení celkových nákladů na auto. Inženýři také čelili problému rozpoznávání překrývajících se postav (tj. Samotné postavy chodce od jiných prvků: automobilů, různých věcí v rukou a dalších variací). Taková kombinace znesnadňovala rozpoznávání chodců, což znamená, že podstatu celého mechanismu snížila na nulu.

    Dlouhé a rozmanité možnosti vytvoření mechanismu vedly k tomu, že systém detekce chodců byl schopen nejen rozpoznávat lidi, ale také varovat řidiče a ve zlomku sekundy vypočítat různé situace, jak se vyhnout kolizi. Nejmodernější verze systému detekce chodců mohou vypočítat chování chodce, v extrémních případech převezmou kontrolu nad vozem, aby nedošlo ke kolizi.

    Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

    Vzhledem k vlastnostem a výsledkům systému detekce chodců je zřejmé, že samotné zařízení je velmi tenké a neobsahuje několik prvků. Hlavními prvky jsou kamera (v automobilech Subaru jsou dvě kamery), radar a elektronická řídicí jednotka. Moderní systémy také obsahují různé senzory a senzory v sadě a pro lepší pracovní efekt připojují další bezpečnostní systémy.

    Nejzákladnějším a nejdražším prvkem systému detekce chodců je elektronická řídicí jednotka. Je to on, kdo rozpozná chodce, vydá signály řidiči a učiní konečné rozhodnutí ohledně následných akcí automobilu. Pokud řidič nereaguje, systém aktivuje nouzové brzdění. Ukazuje se tedy, že systém detekce chodců není samostatná jednotka se specifickou sadou dílů, ale celý komplex schopný předcházet nehodám a rozhodovat samostatně.

    Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

    Navzdory skutečnosti, že Volvo jako první vyvinulo systém detekce chodců. Podobný mechanismus najdete i na jiných drahých automobilech. Název systému se tedy bude lišit:

  • Systém detekce chodců (PDS) od společnosti Volvo;
  • Pokročilý systém detekce chodců (APDS) od TRW;
  • EyeSight od výrobce automobilů Subaru.

V závislosti na výrobci se může sada dílů a prvků systému lišit. Subaru používá zejména dva fotoaparáty místo jednoho jako Volvo. Navzdory tomu je většina částí a prvků stejná, stejně jako podstata fungování celého mechanismu.

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Na první pohled se zdá, že není příliš obtížné rozpoznat chodce a dát řidiči signál, což by zvládl jakýkoli bezpečnostní systém. Ve skutečnosti je ale všechno mnohem vážnější a sebemenší chyba může stát lidský život. Inženýři proto stáli před úkolem vyvinout systém, který nezklamal a pracoval s maximální efektivitou.

Abychom pochopili, jak je vše komplikované, vezmeme v úvahu princip fungování systému detekce chodců i gradaci kritérií, při jejichž sledování lze dosáhnout nejlepšího efektu. První věcí, kterou to všechno začíná, je uznání samotného chodce. Kamera po přijetí obrazu jej přenáší do elektronické řídicí jednotky, radar současně pracuje s kamerou a také přenáší informace do řídicí jednotky. Pokud je chodec rozpoznán, oba signály z kamery a radaru to potvrdily, systém začne sledovat pohyb chodce.

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Díky vylepšením techniků nové mechanismy detekce chodců také předpovídají následné akce chodce, jeho pohyb a reakci. Paralelně se také hodnotí pravděpodobnost srážky a vypočítají se možná východiska ze situace. Výsledek detekce se okamžitě zobrazí na displeji multimediálního systému.

Kromě detekce chodců systém reaguje také na vozidla pohybující se stejným směrem nebo stojící na místě.
Pokud systém rozpozná hrozící kolizi s chodcem, je řidiči vyslán odpovídající zvukový signál pro okamžité nouzové brzdění. Poté systém znovu vyhodnotí situaci s chodcem i reakci řidiče na brzdění nebo změnu trajektorie automobilu. Pokud nereaguje, automaticky se aktivuje systém nouzového brzdění, aby se minimalizovaly následky kolize. Podle dostupných informací mohou moderní systémy PDS také vypočítat trajektorii, stav vozovky a překážky za účelem manévrování a odvádění automobilu od chodce. Dokud se vozidlo zcela nezastaví.

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Za nejúčinnější rychlost spouštění je považována rychlost až 35 km / h, vyhýbání se kolizím je téměř 100%. Rozsah činnosti kamery a radaru je podle výrobců až 40 metrů, mimo tuto vzdálenost mohou být chyby v rozpoznávání. Od okamžiku, kdy je chodec rozpoznán, až po upozornění řidiče a reakci systému v autonomním režimu, zlomek druhého průchodu. Pokud je rychlost vyšší než 35 km / h, není řidiči zaručeno úplné zabránění kolizi, ale minimalizace následků bude jednoznačná.

Jak ukazují statistiky, při různých nehodách a výpočtech techniků je při rychlosti 65 km / h pravděpodobnost kolize chodce s automobilem 85%. Při rychlosti 50 km / h – 45% a po snížení na 30 km / h je pravděpodobnost 5%. Mnoho výrobců také začalo na automobily instalovat systém ochrany chodců, speciální elastickou kapotu a nárazník a také airbag pro chodce skrytý mezi čelním sklem a kapotou.

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Systém detekce chodců ukázal nejlepší účinek v městském cyklu, kde je rychlost pohybu nízká, ale pravděpodobnost, že chodec vyběhne na silnici, je velmi vysoká.

Systémy dosud mají dvě hlavní nevýhody, které výrobci slibují, že budou s vývojem postupovat. Systém detekce chodců je nefunkční v noci nebo za špatného počasí (zejména za deště nebo sněhu). Kamera a radar prostě nemohou rozpoznat chodce a pokaždé, když nabízejí nepřesné informace. Proto výrobce v takových okamžicích doporučuje deaktivovat a nepoužívat systém detekce chodců. Inženýři a snímače systému jsou často umístěni za středovým zrcátkem na čelním skle, i když mohou existovat výjimky.

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Jak již bylo zmíněno, provoz systému detekce chodců vyžaduje velké zdroje, výkonný procesor, bezproblémový software a samozřejmě vyladěnou technologii (metody) rozpoznávání samotných chodců. Existují 4 hlavní metody, každou podrobněji zvážíme.

Celostní detekce chodců

Toto je zpravidla nejběžnější a nejčastější metoda, kterou systém používá během tréninku. Pokud radar a kamera detekovaly pohybující se objekt, software jej orámuje podle rozměrů a obrysů objektu. Poté systém analyzuje naprogramované parametry a porovnává je s informacemi přijatými z kamery. Zdrojem pro srovnání a analýzu může být celá řada informací, například úroveň tepla (infračervené záření), která dává signál, že objekt vydává teplo, což znamená, že v 95% případů jde o živou bytost.

Alternativním způsobem celostního rozpoznávání je analýza histogramu odstínů, které spadají do rámečku. Poté systém porovná se vzorky dostupnými v databázi a učiní vhodný závěr. Velkou nevýhodou této metody je to, že do rámečku neustále padají šum nebo cizí předměty, které kazí histogram, což znamená, že výstup systému nebude nejúčinnější.

Částečná detekce (rozpoznávání) chodců

Mnoho lidí říká, že metoda není nejúčinnější, zatímco algoritmus má nižší pravděpodobnost chyby ve srovnání s předchozím. Systém analyzuje výsledný obraz z kamery na přítomnost jednotlivých fragmentů nebo sady částí a popisuje je konturou.

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Po shromáždění všech potřebných fragmentů vytvoří systém jeden společný obraz a na základě toho vyvodí závěr a porovná jej se vzorky v databázi. Nevýhodou této metody je, že vyžaduje velké technické prostředky, a proto bude cena automobilu mnohem dražší.

Rozpoznávání podle vzorů v databázi

Princip fungování této metody rozpoznávání chodců je úzce propojen s předchozím, ale má také své klady a zápory. Algoritmus je velmi čerstvý, protože byl vyvinut relativně nedávno, ale samotný princip činnosti vyžaduje vylepšení. Zpočátku je vytvořena databáze, do které se ukládají vzorky, informace o tvaru lidského těla, jednotlivé fragmenty těla i vzorky postav fotografovaných za různých podmínek (na silnici, na přechodu pro chodce, v blízkosti automobilů atd.) vstoupil.

Velkou výhodou takového systému detekce chodců je, že je schopen se naučit nebo, jak se říká, „trénovat“ v určitých situacích a reakci řidiče. Tedy zapamatování si určitých momentů, aby se v budoucnu neopakovaly chyby.

Rozpoznávání prostřednictvím více kamer

Tato metoda je vlastní vozům Subaru, která používají 2 kamery v systému detekce chodců. Kamery reagují na objekty překračující silnici, zatímco na každý detekovaný je namířena samostatná kamera (dva objekty jsou vedeny současně, bez ohledu na jejich směr).

Systém detekce chodců: zařízení, princip činnosti

Systém rozdělí výsledný obraz na fragmenty, poté je každý z fragmentů posouzen a posouzen samostatně pro přítomnost chodce. Nevýhodou této metody je, že když se objekty protínají, může systém zobrazit fragment jako celek. Ve výsledku může být nesprávný manévrování vozidla nebo brzdná dráha.

Příklad instalace systému detekce chodců lze nalézt na vozidlech Volvo S60, Subaru Legacy nebo Outback a na mnoha dalších moderních modelech. Hlavní podmínkou je přítomnost barevného displeje multimediálního systému a také schopnost instalovat všechny potřebné senzory, kameru a radar, aby systém správně fungoval. Viz také velký systém detekce zvířat.

Lze dospět k závěru, že systém detekce chodců dělá svou práci dobře, ale poslední rozhodnutí stále zůstává na řidiči. Pouze v nejextrémnějším případě se spustí automatický režim, aby se zabránilo nebo minimalizovalo kolize s chodcem.

Video příklad činnosti systému detekce chodců: