СПОСОБ И СИСТЕМА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ДОРОЖНЫХ АВАРИЙ
ROAD ACCIDENT PREVENTION METHOD AND SYSTEM

Изобретение относится к области обеспечения безопасности движения транспортных средств.
Известен аналог - система предупреждения столкновений участников дорожного движения - патент РФ №25983628, 07.04.2015, содержащая информационно-связанные между собой: датчики обнаружения участников дорожного движения, приближающихся к зоне возможного столкновения, процессорный блок-концентратор, выполненный с возможностью формирования тревожного информационного сообщения при возникновении аварийно-опасной ситуации на дороге, и по меньшей мере одно средство оповещения, отличающаяся тем, что каждый датчик обнаружения представляет собой радиолокационный измеритель, выполненный с возможностью определения дальности, азимутального угла, скорости перемещения и траекторий движения всех участников дорожного движения, зона контроля которого охватывает перекресток и участок подъездной дороги, и/или зону пешеходного перехода, причем каждый радиолокационный измеритель установлен у края проезжей части вблизи зоны повышенного риска столкновения у перекрестка и/или пешеходного перехода таким образом, что его антенна направлена в сторону приближающегося транспорта или пешехода, а процессорный блок-концентратор выполнен с возможностью анализа траекторий движения всех участников движения в зоне контроля, вычисления места и времени до возможного столкновения и формирования тревожного информационного сообщения в виде кодового сигнала, передаваемого на транспортные средства посредством односторонней связи.
Недостатком аналога является малая зона действия системы. Датчики обнаружения расположены только вблизи зоны повышенного риска столкновения у перекрестка и/или пешеходного перехода. В современных условиях при постоянном росте автомобильного трафика все больше мест становятся зонами повышенного риска. На загруженной трассе установка датчиков по всей ее длине является очень затратным способом исполнения системы и поэтому невыполнимым.
Известен аналог - способ предотвращения аварий - патент США №20160061625, 12.02.2014, включающий сбор данных о множестве уже случившихся и происходящих в данное время аварий с разделением ее для различных категорий пользователей, сбор информации об авариях, включающей причины, время и дату, категории участников, данных об автомобилях, получение данных из GPS о расположении аварии, использование алгоритма для вычисления дополнительных данных об аварии, использование внутренних часов для определения текущего времени и даты, использование алгоритмов для поиска и анализа информации о произошедших авариях, применение проверочного механизма для проверки информации, высвечивание данных об уже произошедшей аварии на дисплее, визуализация зон аварийности с применением цветов, контуров и точек, отображение сигналов тревоги и предупреждений, использование форума для обмена идеями, вопросами, информацией о запрещении парковок и изменениями правил движения для предотвращения аварий.
Известен наиболее близкий по технической сущности аналог - способ информирования водителя о наличии риска аварии - патент США №20110077028, 31.03.2011, принятый в качестве прототипа способа, включающий запуск мобильного приложения Мобильный центр безопасности на смартфоне, получение мобильным центром безопасности информации, связанной с текущей дорожной ситуацией, исполнение Мобильным центром безопасности алгоритма определения риска аварии с использованием как минимум информации о текущей дорожной ситуации для определения соответствует ли текущая дорожная ситуация одному из набора критериев риска аварии и, при наличии такого соответствия, оповещение водителя через мобильный центр информации о наличии риска аварии. Здесь и далее по тексту авария - дорожно-транспортное происшествие.
Известен наиболее близкий по технической сущности аналог - система обеспечения безопасности дорожного движения - патент США №20110077028, 31.03.2011, принятая в качестве прототипа устройства, включающая компьютерный блок анализа для создания как минимум одного алгоритма определения риска аварии, предназначенного для определения вероятности попадания водителя в аварию на основании данных об управлении водителем транспортным средством, мобильное электронное устройство, связанное с компьютерным блоком анализа для получения алгоритма определения риска аварии, выполненное с возможностью получения информации о текущей дорожной ситуацией, связанной с транспортным средством, возможностью исполнения алгоритма определения риска аварии с использованием полученной информации для определения вероятности попадания водителя в аварию и возможностью вмешательства в управление транспортным средством, если данная вероятность превышает заданный предел.
Недостатком аналога и двух прототипов является отсутствие возможности применения информации об уже произошедших авариях в местах, имеющих конкретные координаты, для оценки риска аварий для других мест и других участников дорожного движения. В прототипе вычисление рисков аварий осуществляется на основе информации об авариях на данной территории, информации об истории вождения конкретного водителя. Поэтому требуется время для набора соответствующей базы данных перед полноценным осуществлением способа, потребуется время каждому пользователю для набора информации, характеризующей его стиль вождения, потребуется время для набора информации об авариях на всех участках дорог, где предполагается применять способ. Поэтому способ не обеспечивает возможность его быстрого внедрения большим количеством пользователей. Вторым недостатком прототипа является ограниченная производительностью смартфона скорость вычисления рисков аварий, что снижает скорость реакции на возникающие опасные дорожно-транспортные ситуации и является сдерживающим фактором для внедрения способа большим количеством пользователей. Из-за этого скорость внедрения способа будет низкой. Кроме этого в прототипе не указан конкретно алгоритм анализа риска аварии и параметры, которые используются при анализе.
Технической задачей изобретения является увеличение скорости внедрения способа и системы предотвращения аварий для большого количества пользователей.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности применения способа пользователями, никогда не участвовавшими в авариях на территории, на которой еще не случались аварии, с обеспечением минимальных требований к аппаратной части применяемых мобильных устройств для осуществления способа. Дополнительным техническим результатом является создание применимого на практике алгоритма анализа вероятности аварии с перечислением необходимых для анализа данных.
Решение технической задачи в способе предотвращения дорожных аварий, включающем запуск водителем приложения оповещения о риске аварии на мобильном электронном устройстве, передачу связанных с текущей дорожной ситуацией данных для анализа риска аварии, исполнение алгоритма анализа риска аварии с использованием данных о текущей дорожной ситуации для определения соответствует ли текущая дорожная ситуация одному из набора критериев риска аварии и, при наличии такого соответствия, оповещение водителя через приложение оповещения о риске аварии о наличии риска аварии, достигается тем, что перед запуском приложения оповещения о риске аварии в течении заданного времени осуществляют создание базы данных на удаленном сервере о происходящих авариях, каждая из ячеек базы данных содержит перечень данных об аварии, включающий временные ряды значений расстояний между транспортными средствами - участниками аварии, их скоростей и ускорений за заданный временной промежуток до возникновения аварии, массу и габариты транспортных средств, данные о неподвижных дорожных объектах, ландшафт местности, температуру, состояние дорожного покрытия в виде коэффициентов трения с колесами, освещенность сцен, доступных для обзора водителю, наличие осадков, их интенсивность, осуществляют сбор данных текущего состояния участника движения, перечень которых соответствует перечню данных об аварии, исполнение алгоритма определения риска аварии осуществляют на удаленном сервере, алгоритм определения риска аварии включает поиск среди перечней данных об авариях перечня с данными, наиболее близкими к соответствующим данным перечня данных текущего состояния участника движения, при совпадении данных этих перечней на заданную величину, направляют информирующий об опасности аварии сигнал на приложение оповещения о риске аварии на мобильном электронном устройстве, в случае попадания транспортного средства в аварию, осуществляют запись в ячейку базы данных о происходящих авариях нового перечня данных об аварии.
При совпадении данных перечня данных текущего состояния участника движения с данными перечня данных об аварии на заданную величину, информирующий об опасности аварии сигнал могут направлять на блок управления автомобиля с автопилотом, выполняющего функции водителя, осуществлять запись данных текущего перечня данных об аварии в блок управления автомобиля с автопилотом.
При совпадении данных перечня данных текущего состояния участника движения с данными перечня данных об аварии на заданную величину, информирующий об опасности аварии сигнал могут направлять на блок управления автономного транспортного средства, выполняющего функции водителя, осуществлять запись данных текущего перечня данных об аварии в блок управления автономного транспортного средства.
Информирующий об опасности аварии сигнал могут направлять учащемуся вождению на тренажере, являющемуся водителем в виртуальной реальности, при отсутствии реакции учащегося на информирующий об опасности аварии сигнал, могут начислять ему штрафные баллы.
Решение технической задачи в системе предотвращения дорожных аварий, включающей вычислительный блок анализа, выполненный с возможностью получения данных о текущей дорожной ситуации, связанной с транспортным средством, мобильное электронное устройство, связанное с вычислительным блоком анализа, выполненное с возможностью вмешательства в управление транспортным средством, если вероятность попадания водителя в аварию превышает заданный предел, достигается тем, что вычислительный блок анализа является удаленным сервером и выполнен с возможностью исполнения алгоритма определения риска аварии, имеется блок мониторинга, выполненный с обеспечением получения данных о временных рядах значений расстояний между транспортными средствами, их скоростях и ускорениях за заданный временной промежуток до возникновения аварии, данных о неподвижных дорожных объектах, ландшафте местности, температуре, состоянии дорожного покрытия в виде коэффициентов трения с колесами, освещенности сцен, доступных для обзора водителю, наличии осадков, их интенсивности, блок мониторинга выполнен с возможностью оцифровки получаемых данных и передачи их для анализа риска аварии на удаленный сервер, мобильное электронное устройство связано с вычислительным блоком анализа с возможностью получения информирующего об опасности аварии сигнала и передачи его водителю транспортного средства.
Мобильное электронное устройство может быть смартфоном.
Мобильное электронное устройство может быть блоком управления автомобиля с автопилотом.
Мобильное электронное устройство может быть блоком управления автономного транспортного средства.
Мобильное электронное устройство может быть электронным блоком тренажера обучения вождению автомобиля.
На рис. 1 изображена схема системы предотвращения дорожных аварий.
На рис. 2 изображена схема аварийной ситуации, в которой столкнулись два транспортных средства.
На рис. 3 изображена схема, на которой представлены траектории транспортных средств до аварии и их положения в различные моменты времени t1, t2 … t5 до аварии.
На рис. 4 изображена схема положения транспортных средств в момент времени t1 до вероятной аварии.
На рис. 5 изображен алгоритм определения риска аварии.
На рис. 6 изображен алгоритм пополнения базы данных об авариях.
Система предотвращения дорожных аварий, схема которой представлена на рисунке 1, включает вычислительный блок анализа 1, выполненный с возможностью получения данных о текущей дорожной ситуации, связанной с транспортным средством, мобильное электронное устройство 2, связанное с вычислительным блоком анализа 1, выполненное с возможностью вмешательства в управление транспортным средством, если вероятность попадания водителя в аварию превышает заданный предел, вычислительный блок анализа 1 является удаленным сервером и выполнен с возможностью исполнения алгоритма определения риска аварии, имеется блок мониторинга 3, выполненный с обеспечением получения данных о временных рядах значений расстояний между транспортными средствами, их скоростях и ускорениях за заданный временной промежуток до возникновения аварии, данных о неподвижных дорожных объектах, ландшафте местности, температуре, состоянии дорожного покрытия в виде коэффициентов трения с колесами, освещенности сцен, доступных для обзора водителю, наличии осадков, их интенсивности, блок мониторинга выполнен с возможностью оцифровки получаемых данных и передачи их для анализа риска аварии на удаленный сервер 1.
Рассмотрим пример конкретной реализации системы предотвращения дорожных аварий. Вычислительный блок анализа 1 является удаленным сервером, имеющим повышенную вычислительную мощность и повышенный объем устройства хранения данных. Он расположен в выделенном помещении и имеет доступ к сети Интернет. Мобильное электронное устройство 2 является смартфоном, владельцем которого является водитель транспортного средства, оно имеет доступ в Интернет. Смартфон 2 связан с сервером 1 посредством беспроводной GSM связи, а с блоком мониторинга посредством беспроводной связи WiFi. Блок мониторинга 3 представляет из себя контроллер, к которому подключены устройства считывания данных: акселерометр 4, датчик дождя 5, датчик освещенности 6, камера 7, GPS приемник 8. GPS приемник 8 служит для сбора данных о месторасположении транспортного средства в пространстве. Камера 7 служит для получения данных о неподвижных дорожных объектах и других участниках движения. Контроллер 3 осуществляет сбор и оцифровку данных, поступающих с устройств считывания данных 4, 5, 6, 7, 8.
Рассмотрим пример реализации способа предотвращения дорожных аварий с использованием описанной выше системы предотвращения дорожных аварий. Сначала собирают данные о происходящих авариях с накоплением базы данных о временных рядах значений расстояний между транспортными средствами участниками аварии, их скоростях и ускорениях за заданный временной промежуток до возникновения аварии, информации о неподвижных дорожных объектах, ландшафте местности, температуре, состоянии дорожного покрытия в виде коэффициентов трения с колесами, освещенности сцен, доступных для обзора водителю, наличии осадков, их интенсивности. Данные о каждой аварии и ее участниках 9 поступают в базу данных на сервере 1, как показано на рисунке 2. Временные ряды значений перечисленных выше параметров соответствуют предшествующим аварии промежуткам времени t1, t2 … t5, как показано на рисунке 3. Данные о значениях расстояний между транспортными средствами интерпретируются на сервере 1 как траектории 10, приводящие транспортные средства 9 к аварии. Данные собирают из различных источников: из установленных в транспортных средствах 9 блоков мониторинга, из других подобных устройств, направленных на фиксацию данных об аварии, из полицейских отчетов, моделей аварий, трасологических экспертиз. После этого будущие пользователи способа предотвращения дорожных аварий устанавливают приложение оповещения о риске аварии на свои смартфоны 2. Блоки мониторинга 3 уже имеются у многих автомобилей, в скором будущем ими будут оснащаться подавляющее число автомобилей. Следующим этапом пользователи запускают приложения оповещения о риске аварии и начинают его активное использование в процессе вождения транспортного средства. Данные о текущей дорожной ситуации из блока мониторинга 3 постоянно транслируют в смартфон 2 посредством WiFi, а оттуда на сервер 1 посредством GSM и Интернет. На сервере 1 выполняют алгоритм определения риска возникновения аварии, который включает поиск среди перечней данных об авариях перечня с данными, наиболее близкими к данным перечня данных текущего состояния участника движения. При совпадении соответствующих данных этих перечней на величину 80%, например, в момент времени t1, показанный на рисунке 4, равный 10 сек до аварии, направляют информирующий об опасности звуковой сигнал водителю на смартфон 2. Описанный алгоритм представлен на рисунке 5. Параллельно осуществляется алгоритм пополнения базы данных произошедших аварий, который представлен на рисунке 6. В случае попадания транспортного средства в аварию, осуществляют запись в ячейку базы данных нового перечня данных об аварии. В случае, когда мобильное электронное устройство 2 является блоком управления автомобиля с автопилотом или автономным транспортным средством, посылаемый сигнал об опасности генерирует сигнал на отклонение транспортного средства 9 от опасной траектории. В транспортном средстве с автопилотом имеется водитель, но управление предоставлено автопилоту. В автономном транспортном средстве водитель отсутствует, его заменяет блок управления, который функционально является водителем. В случае, когда мобильное электронное устройство 2 является электронным блоком тренажера обучения вождению автомобиля, при отсутствии реакции обучающегося на информирующий об опасности сигнал, ему начисляют штрафные баллы.
Достижение технического результата в способе предотвращения дорожных аварий, достигается благодаря тому, что
- перед запуском приложения оповещения о риске аварии в течении заданного времени осуществляют создание базы данных на удаленном сервере о происходящих авариях, каждая из ячеек базы данных содержит перечень данных об аварии, включающий временные ряды значений расстояний между транспортными средствами - участниками аварии, их скоростей и ускорений за заданный временной промежуток до возникновения аварии, массу и габариты транспортных средств, данные о неподвижных дорожных объектах, ландшафт местности, температуру, состояние дорожного покрытия в виде коэффициентов трения с колесами, освещенность сцен, доступных для обзора водителю, наличие осадков, их интенсивность, благодаря чему создается база данных с набором опасных ситуаций, которую в дальнейшем используют пользователи, никогда не участвовавшие в дорожно-транспортных происшествиях на территории, на которой еще не случались дорожно-транспортные происшествия, как универсальную "библиотеку" опасных режимов вождения, благодаря этому множество новых пользователей могут начать применять данную базу данных, ведь она не привязана к конкретным территориям и конкретным водителям,
- исполнение алгоритма определения риска аварии осуществляют на удаленном сервере, благодаря чему обеспечивается условие минимальных требований к аппаратной части применяемых мобильных устройств для осуществления способа, ведь в этом случае вычисления рисков осуществляется мощным сервером, что позволяет множеству новых пользователей начать использовать способ,
- алгоритм определения риска аварии включает поиск среди перечней данных об авариях перечня с данными, наиболее близкими к соответствующим данным перечня данных текущего состояния участника движения, при совпадении данных этих перечней на заданную величину, направляют информирующий об опасности аварии сигнал на приложение оповещения о риске аварии на мобильном электронном устройстве,
- информирующий об опасной ситуации сигнал направляют на блок управления автомобиля с автопилотом, выполняющего функции водителя, осуществляют запись базы данных об авариях в блок управления автомобиля с автопилотом, что расширяет применение способа на автомобили с автопилотом, обеспечивая тем самым возможность применения способа сразу после приобретения автомобиля,
- информирующий об опасной ситуации сигнал направляют учащемуся вождению на тренажере, являющемуся водителем в виртуальной реальности, при отсутствии реакции обучающегося на информирующий об опасности сигнал, начисляют ему штрафные баллы, обеспечивая применение способа даже для водителей, еще не получивших водительского удостоверения и не начавших самостоятельно водить, тем самым увеличивая скорость внедрения способа.
Достижение технического результата в системе предотвращения дорожных аварий, достигается благодаря тому, что
- вычислительный блок анализа является удаленным сервером, благодаря этому исполнение алгоритма определения риска возникновения аварии осуществляют вычислительным блоком анализа, а не мобильным электронным устройством, благодаря чему обеспечивается условие минимальных требований к аппаратной части применяемых мобильных устройств для осуществления способа, что позволяет множеству новых пользователей начать использовать способ и систему предотвращения дорожных аварий,
- имеется блок мониторинга, выполненный с обеспечением получения данных о временных рядах значений расстояний между транспортными средствами, их скоростях и ускорениях за заданный временной промежуток до возникновения аварии, данных о неподвижных дорожных объектах, ландшафте местности, температуре, состоянии дорожного покрытия в виде коэффициентов трения с колесами, освещенности сцен, доступных для обзора водителю, наличии осадков, их интенсивности, блок мониторинга связан с мобильным электронным устройством, благодаря этому осуществляется разделение функций вычисления, получения данных для анализа и анализа, что обеспечивает минимальные требования к аппаратной части применяемых мобильных устройств,
- мобильное электронное устройство может быть смартфоном, блоком управления автомобиля с автопилотом, электронным блоком тренажера обучения вождению автомобиля.
Все перечисленные пункты способа и системы предотвращения аварий направлены на предотвращение аварий на дорогах.