SISTEME AVANSATE DE CONTROL AL VEHICULULUI

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

SISTEME AVANSATE DE CONTROL AL VEHICULULUI

FRONT COLISSION MITIGATION & LANE DEPARTURE WARNING

Sisteme Inteligente de Transport Rutier

SOAM, anul II, Transporturi

Indrumator: Studenti:

S.l.dr.ing. Dorin Buretea Clement Danila

George Dinu Andrei Draghici

Noiuni introductive Societatea modern depinde foarte mult de mobilitate, de aceea nevoia de transport de persoane i bunuri este de ateptat s creasc n continuare n viitor. n acest sens este nevoie de sisteme mai curate, mai sigure i mai eficiente de transport. Mobilitate i n special transportul rutier cauzeaz probleme sociale majore: accidente, poluarea i congestii. Mai mult de 40.000 de viei sunt pierdute in fiecare an din cauza accidentelor rutiere n Uniunea European numai, iar costurile sunt estimate la aproximativ 2% din PIB-ul su [CE, 2001].

Astzi, nu exist metode de testare acceptate public i nici modaliti stabilite pentru a comunica rezultatele testelor. Situaia este destul de diferit pentru sistemele de siguran pasiv, n cazul n care programele de testare, cum ar fi Euro NCAP (Figura 1) au stabilit metodele de testare i de impact moduri de a explica rezultatele testelor n diferite nivele de detaliere. n timp ce cumprtorii de autoturisme pot compara numrul de stele pentru sigurana pasiv ntre maini diferite, inginerii de securitate profesioniti pot compara datele de msurare de la teste.

Fig.1. Sigurana activ- Impact Siguran pasiv Marii productori de autovehicule precum i companiile prestatare n domeniul de siguran activ folosesc o serie de tehnologii noi ce duc la pregtirea pasagerilor i a autovehiculului nainte de impact, independent de deciziile i comenzile pe care acesta le executa n acel moment. Printre sistemele de siguran activ ce pot fi ntlnite pe pia se regsesc:

- sisteme radar: FCM, ACC;

- sisteme cu camer video

a.Sistemele radar

Dispozitivele radar auto sunt acum apar n vehicule de pasageri din toat lumea. Aceste dispozitive sunt utilizate n sisteme avansate de control de croazier, care poate aciona asupra sistemului de acceleraie i a celui de frnare a vehiculului, controlnd distana dintre acest vehicul i un altul.

Senzorii de radar detecteaz informaii vitale, cum ar fi distana, unghiul i viteza undelor datorit efectului Doppler. Aceste informaii sunt utilizate pentru a determina diferite moduri de conducere a autovehiculului i avertizeaz oferul n evenimentele potenial periculoase. Dac oferul nu ia msuri corespunztoare n timp i un accident este pe cale s se ntmple, sisteme avansate de radar pot prelua controlul asupra vehiculului, pentru a evita sau a reduce severitatea accidentului. Acest nivel ridicat de siguran este meninut i pe vreme rea dar i atunci cnd nu este deloc lumin afar, atunci cnd condiiile de conducere sunt cele mai rele.

Fig.2.Siguran activ-sistemele radarb. Sistem cu camera video

Sistemul cu camera video este ochiul de veghe al oferului, ca n cazul evitrii accidentelor. Acest sistem de siguran activ poate fi folosit i n cazurile premergtoare coliziunilor.

Sistemul mai poate fi folosit n urmtoarele aplicaii:

recunoaterea benzilor de rulare;

recunoaterea semnelor rutiere;

atenionarea nainte de coliziune;

detectarea pietonilor;

frnarea autovehiculului nainte de impact.

Fig.4.Sistemul de siguran activ cu camer video Sisteme avansate de control al vehiculului ( AVCS) In categoria de sisteme avansate de control al vehiculului sunt incluse toate sistemele aflate in vehicul sau pe drum care asigura conducatorului vehiculului o siguranta si un control sporit, fie prin imbunatatirea informatiilor referitoare la mediul rutier, fie prin sprijinirea soferului in dirijarea vehiculului.

Dezvoltarea tehnologiilor de control si automatizare ale vehiculului a fost posibila datorita producatorilor si furnizorilor de vehicule, care au intuit o potentiala piata pentru noi produse si datorita guvernelor care au incurajat utilizarea acestor tehnologii pentru imbunatatirea sigurantei si a altor performante ale sistemelor de transport.

Printre tehnologiile utilizabile in sisteme de tip AVCS ( Advance Vehicle Control Systems ) se numara sisteme de antiblocare a rotilor, controlul tractiunii, sisteme de recunoastere a indicatoarelor, detectarea nivelului de atentie ( odihna, concentrare ) a soferului, sisteme de prevenire a coliziunilor frontale si/sau din spate si sisteme de prevenire a parasirii accidentale a benzii de circulatie.

In cuprinsul acestei lucrari vor fi tratate doua din tehnologiile dezvoltate si adaptate pentru industria auto, sistemele de atenuare a impactului frontal si cel de avertizare la parasirea benzii de circulatie. Sunt sisteme moderne ce echipeaza vehicule din gama premium ( Forward Collision Mitigation si Lane Departure Warning).

Sistemul FCM ( Forward Collision Mitigation ) Generalitati Sistemul este construit pentru ca n cazul n care poate s apar o coliziune se va transmite avertizare vizual, mesaje acustice i diferite cereri de frnare depinznd de situaia premergtoare coliziunii n scopul de a evita sau a reduce daunele n caz de impact. Pana la viteze mai mari de 30 km/h acest sistem franaeaza automat, in cazul unui impact iminent. La viteze mai mari doar emite semnale de avertizare acustice si luminoase. Acest incovenient este cauzat de faptul ca, la viteze mari, sistemul nu poate determina cu exactitate daca obstacolul se afla pe traiectoria vehiculului sau nu ( pe banda de mers sau langa).

Fig.5. Etapele funcionrii sistemului FCM Schema constructiv a sistemului. Sistemul este compus din radarul ce emite semnale pentru a detecta dac sunt obiecte pe direcia de deplasare a autovehiculului i recepioneaz semnalul emis transformat de calculatorul FCM care este corp comun cu radarul. Pe lng aceste componente mai ntlnim traductorul de poziie a volanului, unitatea hidraulic, calculatorul autovehiculului, elemente de avertizare.

1.buton FCM ON/OFF

2.Radar

3.Comutatorul lmpii oprit4.Traductor de poziie a volanului5.Unitate hidraulic6.Conector pentru diagnoz7./FCM-ECU

8.ASC-ECU

9.Afisaj bord10.ETACS-ECUFig.6. Schema bloc a componentelor sistemului FCM

Mod de funcionare

FCM-ECU foloseste radarul pentru a analiza mprejurimile sale. Radarul trimite un impuls sub form de und electromagnetic de la o anumit frecven. Atunci cnd aceast energie electromagnetic lovete un obiect solid, o parte din acea energie va fi reflectat napoi la radar.

Timpul ntre trimiterea i primirea (mprit la doi), d distana dintre radar si obiect.

Dac obiectul are o diferen de viteza fa de vehiculul cu FCM, frecvena de ecou se va schimba. Aceasta se numete efectul Doppler i d viteza relativ a obiectelor.

Cu transmitoare multiple imobilizate si modularea faza putem schimba direcia de unde electromagnetice. Aceasta tehnica se numeste reea fazat de radare i trasnmite coordonate unghiulare relativ la radar.

Fig.7. Modul de determinare a distanei dintre autovehicule Modul de calcul al distanei dintre autovehicule se realizeaz cu ajutorul urmtoarei formule matematice:

Fig.6.Modul de percepere al semnalului cu ajutorul efectului Doppler.

Fig.7. Modurile de recepionare a semnalului n funcie de poziionarea obstacolelor fa de vehicul. Pentru ca dispozitivul s funcioneze trebuie sa ndeplineasc urmtoarele conditii

- sistemul de frnare automat trebuie s funcioneze;

- sistemul s poat trimite semnale de avertizare;

- n cazul n care sistemul detecteaz un obstacol, s permit ncetinirea;

Sistemul calculeaz distana i viteza relativ dintre vehiculul care se deplaseaz nainte i vehiculul din care se face msurarea. n cazul n care sistemul stabilete c o coliziune este iminenta , se va evita sau reduce intensitatea impactului prin realizarea controalelor menionate n imaginea de mai jos:

Fig.8. Etapele premergtoare impactului i modul de pregtire a acestuia de ctre sistemele active. Sistemul LDW ( Lane Departure Warning )Generalitati

Directia de deplasare a vehiculului este monitorizata de o camera amplasata langa oglinda retrovizoare din interior. Daca vehiculul se apropie de marcaj, conducatorul auto este avertizat acustic si vizual. Fig.9. Amplasare camera LDW

Fig.10. LDW- generalitati

Schema constructiva:

Fig.11. Componente

Figura 12. Elemente componente ale camerei si calculatorului LDW Principii de functionare Cand vehiculul se apropie de marcaj, sistemul este activat si avertizeaza soferul timp de maxim 10 secunde. Chiar daca vehiculul revine pe traiectoria corecta, avertizarea continua timp de 3 secunde. Durata avertizarii si timpul de incepere a acesteia depind de viteza si unghiul de deviere fata de traiectoria corecta. Dupa prima avertizare, sistemul memoreaza datele si la urmatoarea situatie, daca datele sunt identice, avertizarea este anulata (exemplu: drum cu gropi si soferul se apropie de marcaj pentru evitarea acestora). Acest sistem este functional doar la viteze mai mari de 65 km/h, daca sunt detectate marcajele drumului si daca latimea benzii de circulatie este mai mare de 2,6 m. Detectarea marcajelor poate fi influentata de calitatea vopselei, intuneric, ceata, zapada, ploaie abundenta.

Fig. 13. Conditii de activare LDW

Fig. 14. Mod de avertizare vizuala Avertizarile sistemului LDW sunt inhibate in urmatoarele conditii:

este actionat sistemul de semnalizare / avarii

este actionata pedala de frana

Fig. 15. Constructia camerei video Camera video capteaza imagini alb-negru si sunt analizate de LDW- ECU. In baza diferentei de contrast sunt identificate liniile de marcaj si traiectoria corecta. In functie de viteza de deplasare sunt calculate zonele de avertizare. In functie de viteza de apropiere de marcaj este determinat si timpul de incepere a avertizarii. Unghiurile maxime de functionare sunt 38 orizontal si 36 vertical. Observaii i concluzii

n ceea ce reprezint viitorul acestor sisteme, sunt in faza incipienta si echiparea cator mai multe autovehicule de transport persoane ar spori i mai mult sigurana rutier iar numrul accidentelor i al victimelor ar scdea considerabil.

Aceste sisteme sunt foarte importante, date colectate de acestea putand fi utilizate si de alte echipamente si servicii din categoria Sistemelor Inteligente de Transort. De exemplu, informatiile memorate de sistemul FCM pot fi transmsise prin sistemul eCall catre centrul de meanagement al serviciilor de urgenta. Furnizand astfel date despre viteza vehiculului in cauza si viteza relativa intre vehicul si obstacol se poate asigura o estimare timpurie a gravitatii impactului. Datele memorate de sistemul LDW (impreuna cu sistemele de monitorizare a soferului ) pot oferi informatii despre starea si comportamentul acestuia inaintea impactului.Bibliografie1. C.M. Alexandrescu, Sisteme inteligente de transport, Ed. Tehnica Bucuresti, 20012. portal Volkswagen sectiune informatii tehnice3. intranet Renault sectiune informatii tehnice4 . portal Mitsubishi sectiune informatii tehniceForward collision situations

Collision is unavoidable

Collision is imminent

Collision is possible

Observe forward situation

Distance (+)

Elevation (-)

Elevation (+)

Azimuth angle (+)

Azimuth angle (-)