СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СВЕТОВЫМИ УСТРОЙСТВАМИ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD FOR MOTOR VEHICLE LIGHTING DEVICES CONTROL

Область техники
Изобретение относится к кибернетике. Оно предназначено для автоматизации процессов управления работой световых устройств, преимущественно на автотранспортных средствах.
Предшествующий уровень техники
Известны системы управления режимами работы света фар, позволяющие осуществлять анализ световой обстановки вокруг автомобиля и в автоматическом режиме управлять работой фар (патент РФ № 2097223, кл. 6 В60Q 1/14).
Посредством работы датчиков, выполненных в виде фотоприемных элементов и формирователей электрических сигналов, удается в автоматическом режиме включать свет фар в темное время суток в соответствии с правилами дорожного движения. А также предотвращать ослепление водителей путем анализа уровня встречного светового излучения и автоматического перевода автомобилей в безопасный не ослепляющий водителей режим работы света фар.
Синхронизация действий по работе световых устройств на автотранспортных средствах осуществляется путем формирования кратковременных импульсов света на автотранспортных средствах фарами дальнего света. Эти импульсы принимают посредством работы фотоэлементов и обрабатывают в блоке управления режимами работы световых устройств автотранспортных средств.
Недостаток способа заключается в том, что автоматическая система управления режимами работы фар не вполне точно соответствует изменившимся правилам дорожного движения и не обеспечивает режим работы системы автоматического управления работой фар днем в загородных условиях - с включенными фарами ближнего света.
Для реализации этого режима необходимо отключать автоматическую систему управления работой света фар, поскольку алгоритм ее работы, описанный в изобретении, предполагает автоматическое отключение ближнего света (и габаритных огней), когда уровень наружного освещения достаточно высок.
В результате не соблюдаются новые требования правил дорожного движения, предусматривающие езду на автомобиле за городом с включенными фарами ближнего света.
Известен способ (прототип) предотвращения ослепления водителей транспортных средств, заключающийся в приеме на каждом транспортном средстве световых сигналов от фар ослепляющего транспортного средства, а также радиосигналов синхронизации работы фар, их преобразовании в электрические сигналы, формировании сигнала синхронизации и сигналов управления режимами работы фар, излучении светового потока в виде световых импульсов, синхронизированных во времени (заявка ФРГ № 3319612, кл. F21М 3/24, 1991).
Синхронизация световых импульсов в этом способе осуществлена посредством приема и анализа самих световых импульсов противоположно излучаемых фар и за счет формирования, излучения, приема и обработки радиосигналов синхронизации. Радиосигналы используются для более точной синхронизации импульсов света и синхронного с импульсами света изменения светопропускающей способности стекол автомобиля.
Радиосигналы излучаются посредством работы радиопередающих устройств, установленных на каждом автотранспортном средстве.
В результате использования такой системы в короткие моменты времени излучения света на одном из сближающихся автомобилях на другом автомобиле лобовое (или заднее стекло) становится непрозрачным для светового потока.
Из-за высокой частоты формируемых импульсов света водители не успевают отследить эти импульсные процессы. Они воспринимают эти процессы, как непрерывные, подобно быстро меняющимся кадрам телевизионного изображения - будто бы фары включены только на их автомобиле, а на встречном автомобиле фары выключены.
В таких системах предъявляются жесткие требования к стабильности частоты и инерционности входящих в состав устройств.
Высокая частотная стабильность достигается здесь за счет применения кварцевого генератора, фазовой синхронизации импульсов с помощью специального радиоканала, а также за счет использования малоинерционных ламп в фарах.
Недостаток способа тот же. Система не позволяет в автоматическом режиме включать фары ближнего света в дневное время при выезде из города. Система сложна и требует единовременной установки аналогичных систем на всех автомобилях, что затрудняет ее внедрение на практике.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача повышения безопасности эксплуатации автотранспортного средства.
Технический результат, который может быть получен в результате осуществления изобретения - упрощение управления автотранспортным средством за счет автоматизации действий по установке оптимальных режимов работы световых устройств в соответствии с действующими правилами дорожного движения.
Дополнительный технический результат, который может быть получен в результате осуществления изобретения, - предотвращение ослепления водителей в темное время суток.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления световыми устройствами автотранспортного средства, заключающемся в приеме на автотранспортном средстве сигналов управления работой световых устройств, обработке этих сигналов в блоке обработки сигналов, формировании электрических сигналов, поступающих на световые устройства, согласно изобретению сигналы управления представляют собой, по крайней мере, два различных сигнала. Которые формируются посредством устройства формирования сигналов управления, находящегося вне любого из автотранспортных средств. Один из сигналов определяет момент времени включения светового устройства, а другой сигнал определяет момент времени выключения светового устройства и/или изменения режима его работы во время движения автотранспортного средства по дорогам в соответствии с действующими требованиями правил движения в отношении режима работы световых устройств при езде по этим дорогам.
Возможны варианты реализации способа такие, что:
- в качестве светового устройства используют фары ближнего света, и/или фары дальнего света, и/или фары бокового освещения, и/или фары заднего света, и/или противотуманные фары, и/или противотуманные фонари, и/или габаритные огни, и/или стоп-сигналы, и/или огни аварийной остановки, и/или лампы освещения салона автомобиля;
- сигналы управления работой световых устройств автотранспортного средства представляют собой радиосигналы;
- сигналы управления работой световых устройств автотранспортного средства представляют собой инфракрасные сигналы;
- сигналы управления работой световых устройств автотранспортного средства представляют собой сигналы магнитного или электрического поля, сформированного на проезжей части или вблизи от нее;
- устройства формирования сигналов управления работой световых устройств автотранспортного средства установлены вблизи от дорог на столбах освещения, дорожных знаках, рекламных щитах, мостах или эстакадах;
- устройство формирования сигналов управления работой световых устройств автотранспортного средства и блок обработки сигналов управления на автотранспортном средстве входят в состав навигационной или телематической системы;
- дополнительно осуществляют анализ наружной освещенности автомобиля - "день или ночь", при этом блок обработки сигналов выполнен с возможностью автоматического включения световых устройств автотранспортного средства при уровне наружного освещения ниже порогового, например в ночное время суток;
- режим включения световых устройств автотранспортного средства при уровне наружного освещения ниже порогового, например в ночное время суток, является приоритетным по отношению к режиму работы световых устройств, сформированного посредством принятых сигналов управления режимом работы световых устройств автотранспортного средства;
- осуществляют анализ световой обстановки вокруг автотранспортного средства "спереди" и/или "сзади", передачу электрических сигналов световой обстановки на входы блока обработки сигналов; их обработку, при этом блок обработки сигналов выполнен с возможностью формирования режима работы световых устройств автотранспортного средства, предотвращающих ослепляющий эффект;
- осуществляют анализ световой обстановки вокруг автотранспортного средства и формирование электрических сигналов световой обстановки "день или ночь", а также анализ световой обстановки вокруг автотранспортного средства "спереди" и/или "сзади", передачу электрических сигналов световой обстановки на входы блока обработки сигналов, их обработку, при этом блок обработки сигналов выполнен с возможностью автоматического включения фар ближнего света при уровне наружного освещения автомобиля ниже порогового, например в ночное время суток, а также с возможностью формирования режима работы световых устройств автотранспортного средства, предотвращающих ослепляющий эффект при наружной освещенности автотранспортного средства ниже порогового, например в ночное время суток на неосвещенной или плохо освещенной дороге;
- блок обработки сигналов выполнен в виде ЭВМ с программным обеспечением.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 схематично показан участок дороги, по которому движутся автомобили, оборудованные системами согласно изобретению.
На Фиг.2 изображена обобщенная структурная схема устройства управления световыми устройствами автотранспортного средства согласно изобретению.
На Фиг.3 изображена обобщенная структурная схема устройства управления световыми устройствами автотранспортного средства, дополненная фотоэлементом наружного освещения.
На Фиг.4 изображена структурная схема устройства управления световыми устройствами автотранспортного средства, дополненная фотоэлементами наружного освещения и схемой предотвращения ослепления.
Лучший вариант осуществления изобретения
Анализ работы автоматических систем управления работой световых устройств автотранспортных средств показывает неточное соответствие ряда алгоритмов работы этих систем изменившимся за последние годы правилам дорожного движения в отношении работы осветительных приборов автотранспортных средств.
В последние годы в РФ появились новые требования правил дорожного движения: а) о необходимости обязательного включения света фар ближнего света в городе в вечернее и ночное время суток; б) о необходимости включения света фар ближнего света за городом как в ночное, так и дневное время суток.
Кроме того, в настоящее время остается практически нерешенной задача предотвращения ослепления водителей транспортных средств.
Автомобили, сходящие с конвейеров автозаводов, не имеют автоматических систем, управляющих работой света фар, которые точно соответствовали бы требованиям правил дорожного движения и исключали возможность ослепления водителей.
Известные системы автоматического управления работой света фар, например устанавливаемые на автомобилях фирмы Mercedes-Benz высокой ценовой категории, имеют в своем составе датчики (фотоэлементы) наружной освещенности "день-ночь" и узлы системы автоматического включения света фар ближнего света, когда уровень освещенности автомобиля становится ниже порогового. Автомобиль также имеет инфракрасную камеру обзора дороги, которая совместно с монитором, установленным на передней панели автомобиля, позволяет лучше ориентироваться на местности водителю в ночное время суток.
Известно, что ряд фирм-производителей автомобилей из скандинавских стран изготавливают автомобили, у которых одновременно с моментом включения зажигания, включаются фары ближнего света.
Как показал анализ, можно усовершенствовать общеизвестный способ управления режимами работы фар автотранспортных средств, заключающийся в приеме на автотранспортном средстве сигналов управления работой фар, обработке этих сигналов в блоке обработки, формировании электрических сигналов, поступающих на световые устройства автотранспортного средства.
Для этого необходимо, чтобы сигналы управления работой световых устройств представляли собой, по крайней мере, два различных сигнала.
Эти сигналы должны формироваться посредством устройства формирования сигналов управления работой световых устройств, находящегося вне любого из автотранспортных средств. Причем один из сигналов определяет момент времени включения светового устройства. А другой сигнал определяет момент времени выключения и/или изменения режима его работы.
Эти действия должны осуществляться во время движения в точном соответствии с действующими требованиями правил дорожного движения в отношении режима работы световых устройств автотранспортного средства при езде по этим дорогам. А в вариантах и с учетом реально существующей освещенности дороги и/или возможного ослепления фарами других автотранспортных средств.
Такой принцип формирования сигналов управления может быть распространен практически на все известные световые устройства транспортного средства. Он допускает возможность реализации любой их комбинации совместной работы.
Например, возможны варианты, когда один из сигналов управления включает фары ближнего света или одновременно фары ближнего света и габаритные огни, а другой сигнал соответственно выключает их. Или, например, один из сигналов включает фары, другой - выключает, а третий сигнал определяет угол наклона фары к горизонту или определяет уровень напряжения подаваемого на лампы фар.
Если в системе реализуется принцип независимого управления всеми наружными и внутренними осветительными устройствами, например фарами ближнего света, фарами дальнего света, задней фарой, габаритными огнями, подсветкой номера, фонарями освещения салона, стоп-сигналами, противотуманными фарами и фонарями, то общее число сигналов управления определяется выбранным числом световых устройств и конкретными вариантами работы световых устройств.
Посредством приема этих сигналов во время движения автомобиля можно в автоматическом режиме предельно быстро сформировать любой требуемый правилами дорожного движения вариант или режим работы световых устройств в соответствии с конкретной дорогой, по которой движется автотранспортное средство, и временем суток.
Например, можно автоматически понижать интенсивность светоизлучения стоп-сигналов в ночное время, а в туман автоматически включать противотуманные фонари или фары и т.д.
Возможен также комбинационный вариант, при котором посредством управляющих сигналов для ночного режима работы световых устройств автомобиля происходит одновременное включение фар ближнего света, габаритных огней автомобиля, а также, например, понижение интенсивности светоизлучения стоп-сигналов, выполненных на светодиодах.
Снижение интенсивности светоизлучения стоп-сигналов автомобиля может осуществляться путем снижения уровня напряжения, подаваемого на стоп-сигналы. Например, с 12.6-14,2 до 5-8 В. Пониженная интенсивность излучения стоп-сигналов в ночное время исключает ослепление водителей на малом расстоянии от стоп-сигналов впереди стоящего автомобиля. Технически это можно реализовать посредством реле, подключающего в цепь питания стоп-сигналов резистор или стабилизатор напряжения низкого уровня.
В качестве сигналов управления работой фар и других световых узлов и устройств автомобиля могут быть использованы любые общеизвестные сигналы и устройства, которые позволяют обеспечить принцип беспроводной, помехоустойчивой передачи сигналов.
Например, сигналы управления работой световых устройств автотранспортного средства могут представлять собой сигналы магнитного или электрического поля.
Например, в асфальт автомобильных дорог могут быть вмонтированы магниты или формирователи магнитных или электрических полей. Проезжая над этими излучателями на автотранспортных средствах, можно осуществлять прием этих полей и в соответствии с числом принятых импульсов формировать соответствующий режим работы света фар.
В качестве сигналов управления работой световых устройств автотранспортных средств может также использоваться оптический канал передачи информации, например, с использованием светодиодов или лазеров. Однако световой канал связи в ненастную погоду может не обеспечить надежной передачи информации.
В качестве сигналов управления работой световых устройств автотранспортных средств могут также использоваться радиоканал или несколько радиоканалов.
На Фиг.1 схематично показан участок дороги 1, по которому движутся автотранспортные средства 2, 3, снабженные системами автоматического управления работой света фар согласно изобретению. Автомобиль 2 выезжает из города, а автомобиль 3 въезжает в город. На обочине дороги 1 установлены устройства 4 формирования сигналов управления работой фар. Они находятся вне автомобилей 2, 3 и разнесены друг от друга на некоторое расстояние.
Устройства 4 формирования сигналов управления работой фар могут быть установлены на столбах освещения, дорожных знаках, рекламных щитах, мостах, эстакадах, деревьях, дорожных столбах, отбойниках.
Сигналы управления работой световых устройств могут представлять собой любые известные сигналы. Например, радиосигналы, которые формируются посредством радиопередающих устройств, связанных с радиопередающими антеннами и источниками питания устройств 4.
В качестве источников питания устройств 4 могут использоваться блоки питания, подключенные к линиям электропередачи, например, обеспечивающих освещение улиц, тоннелей, мостов. Возможно использование автономных источников питания. Например, с использованием фотоэлементов преобразования света в электрическую энергию и аккумуляторов.
Мощность радиопередатчиков устройств 4, устанавливаемых вдоль дорог, может быть небольшой. Она должна обеспечивать уверенный прием радиосигнала в движущемся автомобиле в небольшой локальной зоне R (Фиг.1), например, в радиусе R=10-50 м от места установки устройства 4.
В вариантах устройства 4 могут содержать дополнительные узлы для дистанционного программирования их работы (радиоприемные устройства для приема радиосигналов перепрограммирования работы устройств 4).
В варианте устройства 4, устанавливаемые на городских улицах, могут быть конструктивно выполнены в виде патрона для электрических ламп освещения дорог, туннелей, эстакад. Эти устройства могут содержать в своем составе блок питания, радиопередатчик, передающую антенну и схему совпадения, обеспечивающую автоматическое переключение радиосигналов управления в дневное и в вечернее время - синхронно с моментом времени включения дорожного освещения.
Селекция излучаемых радиосигналов на автотранспортных средствах 2 (3) может осуществляться за счет пространственного разноса устройств 4, поляризационных или частотных свойств сигналов, их кодирования.
В качестве радиопередающих антенн устройств 4 могут использоваться различные антенны, имеющие широко или узко направленные диаграммы излучения сигналов, например, антенны рамочного типа, вибраторы или антенные решетки, выполненные с использованием микрополосковых технологий, антенны рупорного типа, щелевые, спиральные антенны и т.д.
Для приема этих сигналов на автомобилях 2 (3) используются радиоприемные антенны 5, связанные с радиоприемными устройствами 6. С выхода радиоприемного устройства 6 электрические сигналы управления поступают на один из входов блока 7 обработки сигналов (Фиг.2). На другие входы блока 7 поступают сигналы от штатных узлов или устройств 9 автотранспортного средства - от ручных переключателей световых устройств автотранспортного средства (на Фиг.1 эти цепи схематично показаны в виде широкой стрелки - штатных электрических цепей) и сигнал, управляющий включением блока 7 в работу. В качестве сигнала, управляющего включением блока 7 в работу, может быть использован, например, сигнал включения зажигания, формируемый штатным ключом зажигания 9 автотранспортного средства. На Фиг.1 эта цепь показана в виде отдельной связи.
Сигналы, формируемые на выходах блока 7, поступают на световые устройства 8 автотранспортного средства 2 (3).
Блок обработки 7 может быть выполнен в виде отдельного функционального устройства, который может быть установлен на станции технического обслуживания автомобилей подобно системе охранной сигнализации автомобиля, или функции блока 7 могут быть реализованы виртуально - в бортовой, многофункциональной ЭВМ автомобиля, формирующей сигналы управления для различных узлов и агрегатов автомобиля 2 (3), в частности управляющей работой световых устройств 8 автомобилей 2 (3).
Связи между блоком 7 и световыми устройствами 8 могут быть выполнены в виде обычной электрической проводки или в виде шин для передачи цифровых данных (сигналов).
Работа системы осуществляется в соответствии с конкретным алгоритмом работы блока 7 или программным обеспечением бортовой ЭВМ автотранспортного средства.
Программное обеспечение этой ЭВМ или алгоритм работы блока 7 обработки сигналов обеспечивает последовательно во времени анализ сигналов, поступающих на входы блока 7, и в соответствии с их текущей комбинацией формирование тех или иных выходных сигналов блока 7.
В вариантах реализации блока 7 может также производиться анализ наружной освещенности автомобиля и, например, автоматическое включение света фар в ночное время или формирование режима управления световыми устройствами 8 автотранспортного средства, предотвращающего эффект ослепления водителей.
Возможно большое число различных алгоритмов управления световыми устройствами 8 автотранспортного средства 2 (3).
Например, алгоритм управления работой света фар ближнего света (алгоритм работы блока 7) может быть следующим.
В момент времени, когда поворачивают ключ зажигания 9 и заводят автомобиль 2 или 3, сигнал зажигания 9 поступает на один из входов блока 7 и блок 7 включается в работу. На его выходах формируется определенная комбинация сигналов, поступающих на световые устройства 8.
В блоке 7 обработки сигналов также осуществляется анализ сигналов, поступающих на его входы с выхода радиоприемного устройства 6, и сигнала зажигания 9, например, посредством работы схемы сравнения, компаратора и т.д.
Сигнал с выхода схемы сравнения поступает на вход коммутатора 11 и определяет его работу. Посредством коммутатора 11 формируется определенная комбинация сигналов на выходе блока 7. Например, после включения зажигания 9 всегда включаются фары ближнего света (или, например, включаются фары ближнего света и габаритные огни автомобиля).
Если сигнал с выхода радиоприемного устройства 6 отсутствует (например, автомобиль завели в металлическом или подземном гараже, куда не могут проникнуть радиосигналы от устройств 4), то на выходе блока 7 сформированные сигналы сохраняются до того момента времени, пока не будут приняты и обработаны сигналы управления с выхода радиоприемного устройства 6.
И так до очередного поступления сигнала управления с выхода радиоприемного устройства 6.
Если зажигание 9 выключают, то на выходе блока 7 формируются сигналы, автоматически отключающие световые устройства 8 автотранспортного средства.
Процесс отключения световых устройств 8 может протекать во времени по-разному в соответствии с конкретной программой работы блока 7. Например, сначала выключаются фары ближнего света, затем с некоторой задержкой - габаритные огни автомобиля и освещение салона автотранспортного средства 2 или 3. Этот процесс переключений световых устройств 8 может начаться не сразу после выключения зажигания 9, а с некоторой задержкой, например, через 1-3 минуты.
Такой вариант организации управления работой осветительных устройств 8 автомобиля позволяет исключить разрядку аккумуляторной батареи, если водитель забудет выключить фары или габаритные огни, и в то же время исключает создание аварийной ситуации, например в ночное время на плохо освещенной дороге, если автомобиль вдруг заглох.
За время 1-3 минут водитель может вновь завести автомобиль и продолжить движение или отключить автоматическую систему управления световыми устройствами 8 автомобиля и в ручном режиме включить сигналы аварийной остановки автомобиля.
Для отключения системы автоматического управления световыми устройствами может быть предусмотрен специальный выключатель (на Фиг.1 он не показан) выполненный, например, в виде интерактивной голосовой команды выключения.
После повторного включения зажигания 9 и начала движения по дорогам 1 (Фиг.1), например в дневное время суток в городе, автомобиль 2 проезжает вблизи от устройства 4 - в зоне R приема излучения сигнала от устройства 4. Этот сигнал принимается антенной 5, обрабатывается в радиоприемном устройстве 6 и устанавливается соответствующий режим работы световых устройств. Например, режим езды в дневное время суток для автомобиля 2 с выключенными фарами ближнего света в городе.
Фары ближнего света (и габаритные огни) на автомобиле 2 автоматически выключаются, например, до того момента времени, пока автомобиль 2 не подъедет к устройству 4, излучающему сигнал на включение света фар ближнего света.
В дневное время суток в городе это может иметь место, например, при въезде в тоннель или при выезде автомобиля 2 из города.
Определенный разнос в пространстве наземно расположенных устройств 4 обеспечивает множество локальных зон уверенного приема сигналов управления работой света фар вдоль дорого 1 и четкое, во времени и пространстве выполнение команд, управляющих состоянием фар или иных световых устройств 8 автомобилей 2 (3) в соответствии с маршрутом их следования по дорогам 1.
Например, в соответствии с новыми правилами дорожного движения в РФ, устройство 4, излучающее сигналы для выключения света фар ближнего света, в дневное время суток должно быть расположено на дороге 1 ближе к городу, чем устройство 4, осуществляющее формирование сигналов для принудительного включения света фар (фиг.1). В этом случае у автомобиля 3, въезжающего в город, фары ближнего света будут выключаться, а у автомобиля 2, выезжающего из города, фары будут автоматически включаться после проезда вблизи соответствующих устройств 4 в четком соответствии с требованиями новых правил дорожного движения для РФ.
Таким образом, удается повысить безопасность дорожного движения и исключит для владельца автомобиля 2 (3) проблемы, связанные с нарушением правил дорожного движения в отношении режима работы света фар или иных световых устройств 8 автотранспортного средства, например, в результате его невнимательности.
Для удобства водителя все состояния световых приборов могут дублироваться на специальном табло, дисплее или формироваться в виде голосовых сообщений телематической системы.
С наступлением сумерек устройства 4, расположенные в городе, могут также переводиться в режим принудительного включения света фар автомобилей. Эти действия по перепрограммированию режима работы устройств 4 могут осуществляться с использованием дополнительного управляющего канала связи. В качестве такого канала может использоваться городская система дорожного освещения или, например, специальный радиоканал управления работой устройств 4.
На начальном этапе внедрения системы устройства 4 могут быть установлены только на дорогах 1 при выезде и въезде в города и другие населенные пункты, а также на наиболее опасных участках движения, например в тоннелях.
При соответствующем числе сигналов управления, формируемых в устройствах 4, может осуществляться дистанционная передача на автотранспортные средства 2 (3) любых других полезных для водителей информационных (телематических) сигналов, повышающих безопасность и комфортность эксплуатации автотранспортных средств.
Например, с помощью дополнительных сигналов управления может осуществляться передача информации о дорожных знаках, режиме работы светофора, информация о заправочных станциях, кафе, отелях.
Наиболее рациональным вариантом выполнения системы можно считать использование уже существующих каналов передачи информации в навигационных системах автотранспортных средств 2 (3), например, с использованием спутниковой системы GPS или Глонас.
Для этого необходимо дополнить базы данных навигационной системы информацией касательно необходимого режима работы световых устройств 8 автотранспортных средств 2 (3) на дорогах 1.
Эти базы данных несложно сформировать и оперативно корректировать в соответствии с вносимыми изменениями и дополнениями в правила дорожного движения.
Кроме того, с учетом времени суток можно реализовать вышеуказанный принцип дистанционного, автоматического управления работой световыми устройствами 8 автотранспортных средств практически на всех дорогах 1 в мире.
Программное обеспечение блока 7 обработки сигналов, установленного на автотранспортном средстве 2 (3), должно содержать соответствующую программу, позволяющую обрабатывать информацию, поступающую от радиопередатчиков, установленных на спутниках (или ретрансляторах) навигационной системы в соответствии с определенным протоколом формирования сигналов.
Для сопряжения различных навигационных и телематических систем целесообразно выработать единый международный протокол в отношении сигналов для управления работой световых устройств 8 автотранспортных средств 2 (3).
Такой способ управления режимом работы света фар и других световых устройств 8 автомобилей 2 (3) позволяет быстро создать глобальную сеть виртуальных устройств 4 для соответствующих дорог 1 и стран. В данном случае устройства 4 расположены также вне любого из транспортных средств 2 (3) - в космическом пространстве.
Использование узлов навигационной системы позволяет внедрить предлагаемую систему с минимальными издержками, поскольку значительная часть современных автомобилей 2 (3) уже имеет навигационные системы, бортовой компьютер, связанный с различными узлами и агрегатами автомобиля 2 (3), в том числе и со световыми устройствами 8.
Путем доработки программного обеспечения (перепрограммирования) автомобильных компьютеров и внесения изменений в программное обеспечение, управляющее работой навигационной системы в соответствии, например, с вышеописанными алгоритмами работы блока 7, можно за 1-2 года решить задачу изобретения на практике.
В варианте целесообразно, чтобы информация о последнем сигнале управления работой световых устройств 8, принятом от устройства 4, сохранялась в памяти блока 7 некоторое время после выключения зажигания 9 автомобиля 2 (3). Например, на время 0.5-1 часа.
Целесообразен вариант выполнения способа, при котором посредством фотоэлемента 10 (Фиг.3) осуществляют анализ световой обстановки вокруг автомобиля 2 (3) преимущественно в направлении верхнего полупространства. Этот режим анализа и соответственно электрические сигналы на выходе фотоэлемента 10 условно можно назвать "день-ночь" или "светло-темно".
Посредством анализа сигнала с выхода фотоэлемента 10 на выходе блока 7 могут формироваться сигналы включения света фар при уровне наружного освещения автомобиля 2 (3) ниже порогового, например, в вечернее и ночное время суток. Или когда недостаточный уровень наружной освещенности вызван погодными условиями (в грозу, при высокой облачности, при солнечных затмениях, при въезде в плохо освещенный туннель или гараж и т.д.).
Этот режим целесообразно выбрать приоритетным по отношению к режиму работы света фар, сформированного посредством принятых сигналов управления режимом работы фар.
Для реализации этого приоритета блок 7 может содержать в своем составе схему анализа сигналов и управляемый коммутатор 11, который осуществляет, например, включение фар ближнего света и габаритных огней автомобиля, когда на выходе фотоэлемента 10 есть сигнал, соответствующий низкому уровню наружной освещенности автомобиля.
Такая установка приоритета в управлении световыми устройствами 8 автомобиля и, прежде всего, фарами ближнего света и габаритными огнями дополнительно повышает безопасность эксплуатации автотранспортных средств. А также исключает езду на автомобиле, например, в сумерках или при плохой, ненастной погоде, когда устройства 4 еще не переключены в ночной режим формирования сигналов для управления работой света фар или отсутствуют на данной дороге 1, а водитель не догадался включить габаритные огни и фары ближнего света.
Коммутатор 11 может быть выполнен на электронных ключах или реле. Он также может быть реализован виртуально - программным способом в виде, например, соответствующих конкретному языку программирования условных операторов перехода.
Описанные выше технические решения целесообразно дополнить системой предотвращения ослепления водителей автотранспортных средств 2 (3).
В качестве противоослепляющей системы может использоваться любая общеизвестная система. Например, система, описанная в патенте РФ № 2097223.
Эта система предотвращения ослепления проста и эффективна в работе и лучше всего совместима с описанным выше способом управления работой световых устройств 8 автотранспортных средств.
Алгоритм работы схемы 13 предотвращения ослепления, описанной в патенте РФ № 2097223 (Фиг.4), следующий.
1. Осуществляется анализ уровня светового излучения с направления наиболее вероятного ослепления водителя. Например, "спереди" или "сзади" по ходу движения автомобиля 2.
1
1
1
1
2. Если уровень светового воздействия с этого направления выше определенного порога, то в схеме 13 начинается формирование электрических импульсов, длительностью τ. Они с выхода схемы 13 (коммутатора 11) поступают на фары дальнего света (в варианте на фару заднего света). Так осуществляется формирование импульсов света τ высокой интенсивности в сторону ослепляющего автомобиля 3. Каждый импульсный сигнал τ не приводит к ослеплению водителей за счет своей непродолжительности. Его длительность выбирается меньше, чем длительность импульса τmах, при которой уже может возникнуть ослепляющий эффект. Длительность каждого импульса выбирается также исходя из инерционности ламп фар и, например, переключающих реле (например, τ=0.05-0.5 сек).
1
2
2
2
3. После завершения каждого импульса света высокой интенсивности τ, начинается формирование паузы на время τ. Она также выбирается исходя из инерционных свойств фар автомобилей 2, 3 - исходя из временной длительности задержки отключения или включения фар (например, τ=0.1-0.7 сек). В течение паузы τ осуществляется анализ уровня ослепляющего сигнала.
Если этот уровень стал ниже порога, то формирование очередного импульса света
1
τ прекращается и устанавливается безопасный режим работы световых устройств 8 автотранспортного средства 2. Например, включаются фары ближнего света.
1
1
Если уровень светового сигнала с анализируемого направления все еще выше порога, то начинается формирование очередного импульса света τ. Эта ситуация означает, что на ослепляющем автомобиле 3 не удалось принять импульс света τ (большая дальность или не установлена аналогичная система предотвращения ослепления).
1
1
2
4. Если на автомобиле 3, являющемся источником ослепления, установлена аналогичная система предотвращения ослепления и посредством фотоэлемента удается принять световой импульсный сигнал τ, то в ответ также формируется аналогичный импульсный световой сигнал τ с последующей паузой τ. Он является своеобразным сигналом ответной синхронизации (сигналом "ответа" на "запрос") и дистанционного включения схемы 13 предотвращения ослепления в режим работы света фар, не приводящий к ослеплению водителей.
1
0
0
5. В результате на обоих автомобилях 2, 3 прекращается формирование импульсных сигналов τ. Режим работы фар или в общем случае световых устройств автотранспортного средства на время τ(например, τ=10-60 сек) переводится в безопасный режим работы, при котором невозможно или маловероятно возникновение ослепляющего эффекта. Например, на автомобиле 3, являющимся источником ослепления, фары дальнего света автоматически отключаются и включаются фары ближнего света. А на автомобиле 2, водитель которого подвергся ослеплению, фары ближнего света остаются во включенном состоянии.
1
6. Если на автомобиле 3, являющемся источником ослепления, не удается сразу принять ответный световой импульс τ, то формирование импульсных сигналов с ослепляемого автомобиля 2 будет продолжаться до тех пор, пока интенсивность светового, импульсного воздействия не достигнет порога включения схемы 13 предотвращения ослепления, установленной на ослепляющем автомобиле 3. Или водитель автомобиля 3, являющегося источником ослепления, не догадается в ручном режиме осуществить переключение света фар с дальнего на ближний свет.
1
Подобная ситуация может иметь место на практике из-за неровного рельефа дороги или из-за того, что у автомобиля 2, водитель которого подвергается опасности ослепления, излучающая способность света фар дальнего света ниже. И соответственно дальность передачи синхронизирующего светового сигнала τ меньше. Например, из-за того, что фары дальнего света на автомобиле 2 неправильно отрегулированы или забрызганы грязью.
Описанный алгоритм работы схемы предотвращения ослепления может быть представлен в символьном виде в виде следующего условия на длительность формируемых импульсов света:
0
где τ - время излучения непрерывного светового потока (например, фарами ближнего света),
mах
τ - максимальное значение временной длительности дополнительно излучаемого светового импульса высокой интенсивности, не вызывающего ослепления,
1
τ - временная длительность дополнительного излучаемого светового импульса,
2
τ - временная длительность пауз между каждым дополнительно излучаемым световым импульсом,
з
τ - временная длительность задержки отключения или включения фар.
mах
mах
mах
Следует пояснить, что условие τ>τ1 является более жестким условием, чем условие τ≥τ1, поскольку длительность импульса τ неодинакова для различных людей и зависит также от уровня наружной (фоновой) световой обстановки. Поэтому условие на длительность формируемых световых импульсов целесообразно задать с некоторым запасом, гарантированно обеспечивая отсутствие ослепляющего эффекта практически в любой реальной дорожной ситуации.
В качестве безопасного режима наружного освещения может использоваться не только режим езды с включенными фарами ближнего света, но и ряд новых режимов: а) режим ближнего света и света фар бокового излучения; б) режим регулируемого направления излучения света фар относительно горизонта (осуществляется посредством работы управляемого опорно-поворотного устройства фары): в) режим регулируемой интенсивности светового излучения фар (осуществляется посредством работы управляемого электронного устройства).
Анализ уровня света с лобового направления осуществляется посредством фотоэлемента 12 (Фиг.4). В частности, анализ может быть многопороговым, например, для реализации режима дискретного управления интенсивностью света фар или угла их наклона.
Посредством электрического сигнала, сформированного фотоэлементом 12, запускаются в работу электронные узлы (формирователи импульсов) схемы 13 предотвращения ослепления в соответствии с вышеописанным алгоритмом ее работы. И посредством работы коммутатора 11 выходные сигналы блока 7 определяются работой схемы 13 предотвращения ослепления.
Если на автомобиле 3, являющемся источником ослепления, нет подобной системы предотвращения ослепления, то импульсы света будут восприниматься водителем автомобиля 3 как световые сигналы предупреждения об ослеплении, которые обычно формируются водителями вручную.
Получив подобное предупреждение, водитель догадается, что необходимо переключить свет фар с дальнего на ближний свет и предотвратит создание аварийной ситуации на дороге 1. В противном случае ему самому будет некомфортно ехать, когда навстречу ему "мигает" фарами дальнего света другой автомобиль 2.
В вариантах могут использоваться фотоэлемент 14, посредством которого осуществляют анализ световой обстановки "сзади" автотранспортного средства. А также фотоэлемент 15, посредством которого осуществляют анализ световой обстановки "сбоку" от автотранспортного средства.
Более подробно с работой различных вариантов реализации схемы 13, обеспечивающей обработку этих сигналов, можно ознакомиться в патенте РФ № 2097223.
Таким образом, работу автоматической системы (схемы 13) предотвращения ослепления можно образно рассматривать как работу некоторого робота, который заменяет собой традиционные действия водителя и выполняет их предельно возможно быстро и четко.
Понятно, что описанный выше способ автоматического управления работой световых устройств 8 автотранспортного средства может быть использован на полностью автоматизированном транспортном средстве.
Например, описанная система может использоваться в составе робота-такси, робота-автобуса, робота-троллейбуса, робота-грузовика и т.д. Для этих устройств также актуальна задача предотвращения ослепления. Например, для предотвращения прерывания процесса слежения за разделительной разметкой дороги 1 и возможного вследствие этого съезда в кювет или выезда на полосу встречного движения на дороге 1.
Возможен также вариант предотвращения ослепления за счет приема сигналов от устройств 4, включающих на некоторое время безопасный режим работы света фар и исключающий на это время возможность ручного регулирования режима работы света фар. В этом (телематическом) варианте не требуется использования специальной схемы 13 предотвращения ослепления (Фиг.2).
Устройства 4, формирующие такие сигналы, целесообразно устанавливать, например, перед поворотами или перед въездом на вершину холма - на участках наиболее вероятного ослепления.
Описанные выше принципы предотвращения ослепления могут быть также реализованы виртуально - в качестве подпрограммы бортовой ЭВМ автомобиля, управляющей работой световых устройств 8.
Целесообразно в дереве программы работы блока 7 обработки сигналов (ЭВМ) предусмотреть приоритет запуска подпрограммы управления работой света фар (схемы 13) для предотвращения ослепления по отношению к режиму света фар, установленному посредством сигналов принятых от устройств 4 в вечернее (темное) время суток, когда уровень наружной освещенности автомобиля ниже порогового.
Этот приоритет может быть реализован посредством работы схемы анализа сигналов (которая анализирует сигналы с выхода радиоприемного устройства 6, фотоэлементов 10, 12, 14, сигнала зажигания 9) и которая задает приоритетный режим посредством работы коммутатора 11 (Фиг.4). Или, например, программным способом - в виде условных переходов в соответствии с конкретным языком программирования и выбранным приоритетом работы основных функциональных узлов блока 7.
В дневное время суток схема 13 предотвращения ослепления может отключаться коммутатором 11 от световых устройств 8. В это время суток ее работа может также блокироваться сигналами с выхода радиоприемного устройства 6.
Формирование электрических сигналов световой обстановки с различных направлений может осуществляться посредством фотоэлементов, имеющих узкую диаграмму направленности. Для этого фотоэлементы 10, 12, 14, 15 могут быть выполнены с узкими диаграммами направленности за счет использования, например, небольшой трубки, с одной стороны которой вклеен фотоэлемент. Эта трубка может иметь элементы крепления и опорно-поворотное устройство, позволяющее быстро закрепить ее вблизи резиновой прокладки стекла автомобиля 2 (3) и сориентировать фотоэлемент в требуемую сторону. Например, горизонтально или под углом к горизонту для пространственно избирательного анализа уровня освещенности автотранспортного средства соответственно "спереди", "сзади", "сбоку" или для анализа световой обстановки "день-ночь".
Выбирая постоянные времени анализа сигналов, поступающих с фотоэлементов в блок 7, можно оптимизировать работу системы и исключить, например, ложные срабатывания световых устройств 8, вызванные краткосрочными световыми процессами (молнией, салютом, световыми рекламными щитами и т.д.).
Понятно, что конкретный алгоритм работы блока 7 должен быть согласован с действующими требованиями правил дорожного движения в каждой конкретной стране и рекомендациями компетентных органов (дорожной полиции или ГИБДД), детально прописывающих оптимальную работу всех световых устройств в различных дорожных ситуациях.
Например, специалисты научно-исследовательских институтов, занимающихся оптимизацией дорожного движения и разработкой правил дорожного движения, могут подготовить свои рекомендации в виде официально утвержденного регламента работы световых устройств 8 для производителей автотранспортной техники и международных организаций, работающих в этой области.
Работа автоматических систем управления световыми устройствами 8 автотранспортных средств может ежегодно проверяться на станциях технического обслуживания автомобилей на специальном стенде, имитирующем различные типовые ситуации.
Автомобилям, не оборудованным подобными автоматическими устройствами или не прошедшим проверку, целесообразно не выдавать талон технического осмотра как потенциально опасным автотранспортным средствам.
Таким образом, предложенные технические решения позволяют решить задачу изобретения и соответствуют всем критериям патентоспособности изобретения по новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.
Промышленная применимость
Изобретение применимо в автомобилестроительной промышленности для оснащения различных транспортных средств (легковых, грузовых автомобилей, автобусов, мотоциклов и т.д.) автоматическими системами для управления режимами работы световых устройств.