СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОСЛЕПЛЕНИЯ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
PREVENTION OF DRIVERS BLINDING AND DEVICE TO THIS END

Область техники
Изобретение относится к кибернетике. Оно предназначено, преимущественно, для предотвращения ослепления водителей автотранспортных средств.
Предшествующий уровень техники
Известен способ защиты водителей транспортных средств от ослепления их фарами с использованием защитных экранов с управляемой прозрачностью (заявка ФРГ №3319612, кл. F21M 3/24, 1991 г.).
Способ заключается в синхронизированном световом управлении работой фар и управлении прозрачностью лобового стекла автомобиля или экрана, расположенного между зрительными органами водителя и лобовым стеклом автомобиля.
Когда встречное транспортное средство формирует короткий мощный световой импульс фарами дальнего света, необходимый для освещения дороги в темное время суток, то на встречном транспортном средстве в течение этого же времени световая пропускная способность лобового стекла или экрана резко уменьшается. И водитель не ослепляется, и наоборот. Этот процесс протекает с высокой частотой и у водителей создается иллюзия, что только на их автомобиле включены фары, и поэтому они не испытывают ослепляющего эффекта.
Синхронизация световых импульсов в этом способе осуществлена посредством световых импульсов противоположно излучаемых фар и дополнительными радиосигналами.
Радиосигналы излучаются и принимаются посредством работы радиопередающих и радиоприемных устройств, установленных на каждом автотранспортном средстве. Обработка радиосигналов позволяет более точно во временной области формировать импульсы, управляющие работой экранов, с управляемой прозрачностью и в противофазе к ним формировать импульсы, управляющие работой света фар.
Недостаток способа заключается в необходимости одновременной установки аналогичных противоослепляющих устройств на все транспортные средства и сложность его использования на дорогах с неровным рельефом, поворотами и интенсивным движением.
Известен способ Active High Beam Control (AHB) защиты водителей автотранспортных средств от ослепления их фарами используемый в ряде автомобилей компании Volvo (S60, V60, ХС60), http://volvo-club.lv/novosti/na-volvo-mozhno-budet-ezdit-s-postoyanno-vkliuchennim-dalnim-svetom.
Предотвращение ослепления осуществляется за счет анализа дорожной обстановки с помощью видеокамер, устанавливаемых на зеркале заднего вида автомобиля, обработки визуального сигнала по специальной программе в бортовом компьютере автомобиля. По результатам анализа дорожной обстановки осуществляют переключение дальнего света на ближний - при регистрации автомобиля или управляют границей света и тени фар дальнего света в для оперативного формирования границ тени вокруг встречных или попутно двигающихся автомобилей от фар дальнего света.
Недостатки способа:
- владельцы автомобилей, оборудованные и не оборудованные подобными фарами и устройствами, могут подвергаться ослепляющему воздействию фар, когда попадают в область интенсивного излучения фар дальнего света в боковом направлении;
- сложность и надежность фары с управляемой границей света и тени.
Известен способ предотвращения ослепления и противоослепляющая система AntiBlendLicht (ABL), http://www.digitalangel.ru/index/146260/.
Она представляет собой светодиодную панель размером 272×110×13 мм со специальным рассеивателем молочно-белого цвета, которая крепится к солнцезащитному козырьку при помощи двух ремешков и подключается к бортовой панели или в прикуриватель.
При помощи трех датчиков, ABL следит за освещением поля зрения водителя, обеспечивая расслабляющую глаза фоновую подсветку и подстраивая зрачки к изменяющейся освещенности на дороге.
Недостатком способа и устройства является высокая инерционность работы устройства, не защищающего водителя от ослепляющего воздействия света при резком появлении ослепляющего источника, ухудшение видимости на дороге в темное время суток за счет появления в салоне транспортного средства постороннего источника света.
6
Известен способ предотвращения ослепления (патент РФ №2364528 С2,  B60Q 1/14, 25.12.2006), в котором описан робот, который за водителя оптимальным образом управляет всеми световыми устройствами автомобиля и исключает ослепление водителей от света фар автомобилей. Устройство автоматически включается в работу в темное время суток, когда уровень наружной освещенности становится ниже определенного порога. Оно также позволяет принимать телеметрические радиосигналы, которые формируются передатчиками, установленными вне транспортных средств, например, стоящих на обочинах дорог и имеющих маленький радиус действия передатчика. С их помощью можно задавать оптимальный режим работы света фар, например автоматически включать и выключать свет ближних фар при въезде автомобилей в тоннель или при выезде их из города, а также принудительно дистанционно отключать фары дальнего света на опасных дорожных участках.
Известен способ (прототип) предотвращения водителей транспортных средств (патент РФ №2097223 С1, кл. 6 B60Q 1/14, 22.07.1993).
Способ заключается в прерывании светового потока от фар транспортных средств, распространении и синхронизации световых импульсов во времени. За счет анализа уровня интенсивности светового потока от встречных фар с помощью фотоприемника, удается сформировать в ответ на ослепляющий водителя свет, ответный световой импульс высокой интенсивности, но малой продолжительности. И автоматически, достаточно быстро перевести оба автомобиля в режим освещения дороги, не приводящий к ослепляющему эффекту водителей. Например, переключить их фары с дальнего на ближний свет.
Недостатки способа:
- не обеспечивается противоослепляющий эффект, если на автомобиле, создающем ослепляющий эффект, не установлено аналогичное противоослепляющее устройство или фары загрязнены;
- автоматическая система управления режимами работы фар совместно с обычными инерционными лампами фар, в которых применяются нити накаливания, формирует достаточно продолжительное, сильное световое излучение фарами дальнего света, которое с близкого расстояния может все же ослеплять водителей. Например, когда автомобиль с включенными фарами дальнего света появится из арки, из-за угла здания, из-за холма или из-за крутого поворота на горной дороге. В таких ситуациях оба водителя увидят синхронизирующие импульсы света высокой интенсивности, которые при близком расстоянии между автомобилями могут стать источниками аварийной ситуации.
Система имеет низкую помехоустойчивость и может иметь ложные срабатывания от других источников мощного светового излучения, например от излучения света сварочной дугой, при салюте, на рассвете.
Раскрытие изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания такого способа и такого устройства для его реализации, которые позволили бы уменьшить вероятность ослепления водителей фарами транспортных средств с различного расстояния, в различных погодных условиях и дорожных ситуациях.
Техническим результатом, который может быть получен в результате осуществления изобретения, является упрощение всей системы устройств, повышение функциональной надежности и уменьшение времени необходимого для перевода света фар в безопасный, не ослепляющий водителей режим работы.
Дополнительный технический результат, который может быть получен в результате осуществления изобретения, - организация режима автоматического предупреждения водителей транспортных средств, необорудованных подобными устройствами о возможном ослеплении водителей других транспортных средств.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе предотвращения ослепления водителей, по крайней мере двух, транспортных средств, заключающемся в установке на каждом из них устройства для предотвращения ослепления, состоящего из, по крайней мере, одного приемника и по крайней мере, одного передатчика, посредством которых осуществляют передачу, прием и обработку дополнительных сигналов, хотя бы одного типа, а также блока управления, предназначенного для управления во времени работой приемника, передатчика и, по крайней мере, фарами транспортного средства. Согласно изобретению в качестве дополнительных сигналов используют сигналы в не видимом диапазоне волн, не приводящие человека к ослеплению с любой возможной дистанции между транспортными средствами, причем передачу и прием дополнительных сигналов осуществляют на каждом транспортном средстве последовательно во времени в виде повторяющихся циклов длительностью Т0 в течение всего времени работы устройства для предотвращения ослепления так, что в каждом таком цикле Т0 время передачи Т1 и время приема Т2 дополнительных сигналов не перекрываются во времени для исключения возможности приема прямых или отраженных дополнительных сигналов, излученных с того же транспортного средства, на котором они принимаются.
Возможны варианты реализации изобретения такие, что:
- мощность передатчика и чувствительность приемника выбирают так, чтобы прием дополнительных сигналов, излученных с одного транспортного средства, мог быть осуществлен на другом транспортном средстве с расстояния между транспортными средствами не менее максимального расстояния, с которого возможно ослепление фарами транспортного средства данного типа;
- в качестве дополнительных сигналов используют радиосигналы, в качестве передатчика используют управляемое, по крайней мере, одноканальное, радиопередающее устройство с передающей антенной, а в качестве приемника используют управляемое, по крайней мере, одноканальное, радиоприемное устройство с приемной антенной;
- в качестве дополнительных сигналов используют инфракрасные сигналы, в качестве передатчика используют генератор инфракрасных сигналов с излучающим устройством выполненным виде инфракрасного светодиода или инфракрасного лазера, а в качестве приемника используют устройство для приема инфракрасного сигнала, выполненного в виде фотоэлемента или видеокамеры с устройством обработки инфракрасных сигналов;
- в передатчиках сигналов применяют шифрацию сигналов, а в приемниках осуществляют их дешифрацию;
- после включения устройства для предотвращения ослепления, на каждом из транспортных средств, блок управления обеспечивает реализацию следующего алгоритма: в блоке управления формируют управляющий сигнал в течение времени Т1, запускающий в работу передатчик на одном из транспортных средств, в течение этого времени осуществляют излучение дополнительного сигнала во внешнее по отношению к этому транспортному средству пространство, по истечение времени Т1 осуществляют прием и обработку дополнительных сигналов в течение времени Т2, которые могут быть излучены с другого, хотя бы одного, транспортного средства в течение времени Т1, и так дальше, и так на каждом транспортном средстве, на котором установлено и включено устройство для предотвращения ослепления, если в течение времени Т2 приема дополнительного сигнала его уровень не превышает заданный порог, то режим работы света фар на этом транспортном средстве не изменяют, например остаются включенными фары дальнего света, если в течение времени Т2 уровень дополнительного сигнала превышает заданный порог, то в блоке управлении формируют управляющий сигнал в течение времени Т3, управляющий работой фар и переводящий их в режим не приводящий других водителей транспортных средств к ослеплению, например, переключают фары с дальнего света на ближний свет и/или изменяют интенсивность света фар и/или диаграмму их излучения в пространстве относительно транспортного средства, по истечение времени Т3 указанные действия повторяются на каждом транспортном средстве, и так дальше до выключения устройства для предотвращения ослепления;
- временные параметры Т1, Т2, Т3 и/или мощность передатчика постоянны;
- хотя бы один из временных параметров Т1, Т2, Т3 и/или мощность передатчика изменяется;
- выбирают следующие соотношения временных параметров: Т1 меньше Т2, Т2 меньше Т3;
- длительность цикла Т0 передачи и приема дополнительных сигналов постоянна.
- длительность цикла Т0 передачи и приема дополнительных сигналов изменяется во времени;
- блок управления выполнен в виде компьютера с программным обеспечением, к которому подключены управляемый приемник и управляемый передатчик дополнительных сигналов и, по крайней мере, фары транспортного средства;
- дополнительно осуществляют анализ световой обстановки вокруг транспортного средства посредством фотоэлемента, выполненного с возможностью приема световых сигналов, передачу электрических сигналов световой обстановки на вход блока управления, выполненного с возможностью их обработки и автоматического включения, по крайней мере, фар транспортного средства и/или устройства для предотвращения ослепления, когда уровень наружной освещенности транспортного средства становится ниже порогового;
- дополнительно осуществляют анализ световой обстановки вокруг транспортного средства посредством, хотя бы одного, фотоэлемента и/или видеокамеры, подключенных к соответствующему входу блока управления, выполненных с возможностью приема световых сигналов, блок управления выполняют с возможностью обработки сигналов с фотоэлемента или видеокамеры и автоматического включения в работу, по крайней мере, фар транспортного средства и/или устройства для предотвращения ослепления, когда уровень наружной освещенности транспортного средства становится ниже порогового, а также выполненного с возможностью включения импульсного режима работы фар дальнего света для предупреждения водителя транспортного средства, создающего ослепление о необходимости переключения фар в режим их работы не создающий ослепляющего эффекта;
- посредством работы приемника дополнительных сигналов осуществляют прием на транспортном средстве вторых дополнительных сигналов, которые излучаются с помощью устройств, расположенных вне транспортных средств, предназначенных для автоматического формирования режима работы фар в соответствии с конкретной дорогой, по которой движется транспортное средство, и временем суток и/или для приема телеметрической информации о дорожных знаках, и/или разметке на дороге, и/или состоянии работы светофора, и/или информации о приближающихся к железнодорожному переезду поездов;
- вторые дополнительные сигналы принимаемые на транспортном средстве представляют собой радиосигналы, а формирующие их устройства находятся вблизи дороги или в космосе.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для предотвращения ослепления водителей транспортных средств, состоящем из, хотя бы одного, приемника и, хотя бы одного, передатчика, посредством которых осуществляют передачу, прием и обработку дополнительных сигналов хотя бы одного типа, а также блока управления, предназначенного для управления во времени работой приемника, передатчика и, по крайней мере, фарами транспортного средства. Согласно изобретению в качестве дополнительных сигналов используют сигналы в не видимом диапазоне волн, не приводящие человека к ослеплению с любой возможной дистанции между транспортными средствами, причем передачу и прием дополнительных сигналов осуществляют последовательно во времени в виде повторяющихся циклов длительностью Т0 в течение всего времени работы устройства для предотвращения ослепления так, что в каждом таком цикле Т0 время передачи Т1 и время приема Т2 дополнительных сигналов не перекрываются во времени для исключения возможности приема прямых или отраженных дополнительных сигналов, излученных с того же транспортного средства, на котором они принимаются.
Возможны варианты выполнения устройства такие, что:
- мощность передатчика и чувствительность приемника выбирают так, чтобы прием дополнительных сигналов, излученных с одного транспортного средства, мог быть осуществлен на другом транспортном средстве с расстояния между транспортными средствами не менее максимального расстояния, с которого возможно ослепление фарами транспортного средства данного типа.
Возможны варианты выполнения устройства, такие что:
- дополнительно вводят, хотя бы один, фотоэлемент или видеокамеру, подключенные к соответствующему входу блока управления, блок управления выполняют с возможностью обработки сигналов с фотоэлемента или видеокамеры и автоматического включения в работу, по крайней мере, фар транспортного средства и/или устройства для предотвращения ослепления, когда уровень наружной освещенности становится ниже порогового, а также выполненного с возможностью включения импульсного режима работы фар дальнего света для предупреждения водителя транспортного средства, создающего ослепление о необходимости переключения фар в режим их работы не создающий ослепления;
- посредством работы других каналов приемника дополнительных сигналов осуществляют прием на транспортном средстве вторых дополнительных сигналов, которые излучаются с помощью устройств, расположенных вне транспортных средств, предназначенных для автоматического формирования режима работы фар в соответствии с конкретной дорогой, по которой движется транспортное средство, временем суток, и/или для приема телеметрической информации о дорожных знаках, разметке на дороге, состоянии работы светофора, информации о приближающихся к железнодорожному переезду поездов;
- посредством работы других каналов передатчика и приемника дополнительных сигналов осуществляют передачу и прием дополнительной телеметрической информации, передаваемой с других транспортных средств, например о режимах работы их фар, их скорости движения, временных и/или энергетических параметров работы передатчика и/или приемника устройства предотвращения ослепления согласно первому пункту формулы изобретения для оптимизации работы устройства предотвращения ослепления.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 а), б) служит для пояснения способа предотвращения ослепления согласно изобретению.
На Фиг. 2 показана блок-схема устройства согласно изобретению.
На Фиг. 3 изображены графики, поясняющие процесс формирования сигналов и их обработки во времени.
Лучший вариант осуществления изобретения
Анализ работы устройств для предотвращения ослепления водителей транспортных средств (аналогов) показывает, что в ряде дорожных ситуаций эти способы и устройства для их реализации не обеспечивают своевременную, надежную защиту водителей от ослепления их фарами других транспортных средств.
Отличие предлагаемого способа предотвращения ослепления водителей транспортных средств от ближайшего аналога-прототипа, описанного в патенте РФ №2097223, заключается в использовании новых дополнительных, синхронизирующих сигналов и новых условий при организации процессов их излучения, приема и обработки, а также новых условий на выбор временных и энергетических параметров для этих сигналов.
Для пояснения этих отличий воспользуемся Фиг. 1 а), б).
На Фиг. 1 символами R2 и R3 обозначены расстояния, с которых возможно ослепление фарами 9 дальнего света других водителей с соответствующего транспортного средства 2 или 3 с учетом конкретной конструкции фар 9 транспортного средства 2, 3 данного типа, их загрязненности, типа используемых ламп в фарах 9 и погодных условий.
max
Буквами R обозначено максимальное расстояние, с которого возможно ослепление самыми мощными фарами 9 с транспортного средства 2, 3 данного типа.
max
max
Понятно, что в таком классе транспортных средств 2, 3 как, например, автомобили 2, 3, можно экспериментально установить этот параметр для самых мощных, чистых автомобильных (например, ксеноновых) фар 9, в условиях хорошей видимости, на загородной, пустынной дороге, в ночное и безлунное время при отсутствии смога, тумана, дождя или снега. Соответственно для всех других автомобилей 2, 3 с фарами 9 других конструкций, расстояния с которых возможно ослепление других водителей фарами 9 будет всегда меньше либо равно этой величины, то есть R2≤R и R3≤R.
Точно также можно определить этот параметр для других типов транспортных средств, например для поездов 2, 3.
На Фиг. 1 а) схематично показан участок дороги 1, по которому движутся, например, с включенными фарами 9 дальнего света на встречу друг другу транспортные средства 2 и 3 (например, автомобили 2 и 3), каждое из которых снабжено устройством 4 предотвращения ослепления согласно изобретению.
max
На Фиг. 1 б) показан тот же участок дороги 1 в момент времени, при котором автомобили 2, 3 сближаются на опасное расстояние R, при котором становится возможным ослепление фарами 9 дальнего света водителей транспортных средств 2, 3, и при котором включаются в работу устройства 4 для предотвращения ослепления.
max
Согласно изобретению устройство 4 для предотвращения ослепления выполняют так, что оно позволяет определять опасную дистанцию R во время сближения транспортных средств 2, 3 с любой скоростью, при любом числе транспортных средств 2, 3, при любых погодных условиях и при любом рельефе местности, по которой проходит дорога 1. А также автоматически переводить работу фар 9 в безопасный, не ослепляющий режим их работы. Например, путем отключения фар 9 дальнего света, излучающие мощные световые лучи, ослепляющие водителей других транспортных средств 2, 3 с расстояний R2 и R3. И путем включения фар 9 ближнего света, излучающих специально сфокусированные, не ослепляющие водителей световые лучи на меньшее расстояние r2 и r3, как это показано на Фиг. 1 б).
После переключения фар 9 в безопасный режим работы, автомобили 2, 3 сближаются с автоматически переключившимися фарами 9, не создавая друг другу ослепляющий эффект.
После того как автомобили 2, 3 разъедутся, устройство 4 для предотвращения ослепления автоматически осуществляет обратное переключение режима работы света фар 9 с ближнего света на дальний и так далее.
Рассмотрим более подробно работу устройств 4 для предотвращения ослепления и формируемые ими сигналы.
На Фиг. 2 показана структурная схема устройства 4 для предотвращения ослепления согласно изобретению.
Подобно прототипу, устройство 4 для предотвращения ослепления (Фиг. 2) состоит из, хотя бы одного, приемника 5 и, хотя бы одного, передатчика 6, посредством которых осуществляют передачу, прием и обработку дополнительных сигналов 7, хотя бы одного типа, а также блока 8 управления, предназначенного для управления во времени работой приемника 5, передатчика 6 и, по крайней мере, фарами 9 транспортного средства 2, 3.
Как будет показано ниже блок 8 управления может иметь также ряд других - дополнительных функций, которые целесообразно отобразить в зависимых пунктах формулы изобретения и более подробно рассмотреть ниже. Сразу отметим, что блок 8 управления может быть выполнен в виде отдельного электронного функционального узла или он может быть реализован виртуально - в виде программы для бортового компьютера транспортного средства 2, 3.
В различных вариантах выполнения изобретения могут использоваться один или несколько одноканальных или многоканальных приемников 5 и один или несколько одноканальных или многоканальных передатчиков 6. С помощью них могут передаваться один или несколько типов дополнительных сигналов 7.
Совокупность указанных выше существенных признаков и соответствующие им действия целесообразно включить в ограничительную часть первого пункта формулы изобретения, в котором описан способ предотвращения ослепления. Все эти признаки содержатся в прототипе и заявленных технических решениях и являются укрупненными, общими существенными признаками изобретений.
Для удобства сравнительного анализа прототипа и заявленных технических решений, напомним кратко, какие именно устройства действия и сигналы являются существенными признаками в прототипе, чтобы потом перейти к описанию существенных признаков, отличающих заявленные технические решения от прототипа.
В прототипе в качестве приемника 5 использовался хотя бы один фотоприемник, позволяющий принимать и обрабатывать сигналы в световом диапазоне длин волн, формируемые фарами 9 транспортных средств 2, 3. Например, фарами 9 дальнего света с встречно движущегося транспортного средства 2, 3 (или с транспортного средства 2, 3, движущего сзади и создающего ослепляющий эффект для водителя через зеркало заднего вида).
В качестве передатчика 6 в прототипе использовались формирователи импульсных электрических сигналов, которые поступали на фары 9 дальнего света транспортного средства 2, 3 (в варианте и на фару 9 заднего света). С их помощью во внешнее пространство излучались мощные, дополнительные импульсные сигналы светового диапазона длин волн длительностью τ1.
Существенным моментом, определяющим алгоритм работы устройства 4 предотвращения ослепления, описанного в прототипе, является то, что прием и обработка импульсных световых сигналов на транспортном средстве 2, 3 осуществлялись постоянно в течение всего времени работы устройства. В том числе и во время излучения с этого транспортного средства 2, 3 дополнительных импульсных световых сигналов τ1. В прототипе не было необходимости разделять во времени процессы передачи и приема световых импульсных сигналов τ1, поскольку они были хорошо развязаны в пространстве и вероятность приема своих же излученных и отраженных импульсных световых сигналов на транспортном средстве 2, 3 была минимальна.
Эти дополнительные импульсные сигналы 7 не были модулированы (кодированы) для повышения помехоустойчивости. Поэтому система имела высокий уровень ложного срабатывания). Они позволяли осуществлять синхронизацию работы устройств 4 для предотвращения ослепления с относительно большой дистанции между транспортными средствами 2, 3 когда уровень этих импульсных сигналов (плотность потока мощности световых импульсов длительностью τ1) превышал определенный порог чувствительности фотоэлемента приемника 5.
Реальная дальность дистанции, с которой автомобили 2, 3 могли входить в режим синхронизации определялась текущей светоизлучающей способностью фар 9 дальнего света и установленным порогом чувствительности фотоэлемента. Она, в основном, определялась степенью загрязненности фар 9, их конструктивными особенностями, а также типом ламп, установленных в фарах 9. Эта дистанция синхронизации была не постоянна для различных автомобилей 2, 3 и могла меняться для одного и того же автомобиля в очень больших пределах от сотен до десятков метров.
В результате обмена такими импульсными световыми сигналами, во время сближения транспортных средств 2, 3 и их обработки, формировались сигналы управляющие работой света фар 9 и осуществлялся автоматический перевод фар 9 в безопасный, не ослепляющий режим их работы. Например, отключались фары 9 дальнего света и включались фары 9 ближнего света или изменялась их диаграмма излучения (более подробно работу прототипа можно посмотреть в описании патентов РФ №2097223, 2364528).
В результате реализации указанных действий по излучению и приему световых сигналов, в процессе сближения транспортных средств 2, 3, например, по прямой с включенными фарами 9 дальнего света их водители вынуждены были наблюдать, как правило, в течении некоторого времени ослепляющий эффект от действия фар 9.
Например, водитель автомобиля с чистыми фарами мог наблюдать импульсные сигналы от фар 9 дальнего света с транспортного средства 2, 3, на котором фары 9 были загрязнены или имели меньшую плотность светового потока в силу конструктивных отличий фар 9.
А водитель автомобиля с грязными фарами испытывал постоянный ослепляющий эффект от фар 9 дальнего света со встречного автомобиля, поскольку плотности мощности светового потока от его грязных фар не хватало, чтобы превысить порог чувствительности фотоэлемента на другом автомобиле и дистанционно, принудительно отключить, таким образом, этот источник ослепляющего света.
Такой процесс мог продолжаться достаточно длительное время (порядка нескольких секунд или даже десятков секунд), пока автомобили не сблизятся и уровень светового потока от загрязненных фар 9 не превысит необходимый порог для дистанционного отключения фар 9 дальнего света на автомобиле с более чистыми или мощными фарами 9.
Уменьшения вероятности ослепления водителей мощными импульсными сигналами фар 9 дальнего света в прототипе достигали за счет уменьшения их длительности τ1. Длительность импульсов τ1 выбиралась минимально возможной и, в основном, определялась инерционными свойствами фар 9 дальнего света с лампами, содержащими нить накаливания (τ1 составляла порядка 0,2-0,5 сек).
При относительно большой дальности между автомобилями 2, 3 (например, порядка сотни метров и чистых фарах 9), эти импульсы не приводили к ослеплению водителей. Но при небольших расстояниях между транспортными средствами 2, 3, например, на холмистой, горной, извилистой дороге или во дворах городских микрорайонов, эти мощные импульсы света все же могли привести к ослеплению водителей или испугать их. Поскольку их длительность τ1 (порядка 0,2-0,5 сек) сопоставима или даже больше времени τ max (0,15-0,2 сек) психофизиологической реакции человека на мощное световое излучение с близкого расстояния.
Для борьбы с указанными выше недостатками прототипа согласно изобретению предлагается:
- в качестве дополнительных сигналов 7 использовать не световые сигналы, а дополнительные сигналы 7 в не видимом для глаз человека диапазоне волн, не приводящие человека к ослеплению с любой возможной дистанции между транспортными средствами 2, 3. Причем передачу и прием дополнительных сигналов 7 осуществляют на каждом транспортном средстве 2, 3 по иному алгоритму, чем у аналогов и прототипа, а именно:
- передачу и прием, дополнительных сигналов осуществляют на каждом транспортном средстве последовательно во времени в виде повторяющихся циклов длительностью Т0 в течение всего времени работы устройства 4 для предотвращения ослепления так, что в каждом таком цикле Т0 время передачи Т1 и время приема Т2 дополнительных сигналов 7 не перекрываются во времени для исключения возможности приема прямых или переоотраженных дополнительных сигналов 7, излученных с того же транспортного средства 2, 3, на котором они принимаются.
Сразу поясним возможные варианты реализации этих признаков, которые целесообразно более подробно раскрыть в зависимых пунктах формулы изобретения.
В качестве дополнительных сигналов 7 можно использовать радиосигналы 10, в качестве передатчика 6 можно использовать, по крайней мере, одноканальное, управляемое радиопередающее устройство 11 с передающей антенной 12, а в качестве приемника 5 - управляемое, по крайней мере, одноканальное, радиоприемное устройство 13 с приемной антенной 14 (Фиг. 2).
Один из каналов приемника 5 и передатчика 6 обязательно используется для передачи и приема указанных выше дополнительных сигналов 7. Другие каналы могут использоваться для приема и/или передачи дополнительной телеметрической информации в более сложных вариантах реализации изобретения или как дублирующие сигналы 7 на другой (запасной частоте). Например, передача и прием дополнительных радиосигналов 7 может осуществляться на частотах работы охранных автомобильных сигнализаций или других устройств мобильной связи и телеметрии на частотах 433, 868 или 915 мГц.
В простейшем варианте реализации изобретения, передатчик 6 обеспечивает слабонаправленное излучение вокруг транспортного средства 2, 3, например с круговой диаграммой направленности передающей антенны 12, как показано на Фиг. 1, 2. Приемник 5, в простейшем варианте, также может быть выполнен с возможностью приема дополнительных сигналов со всех сторон от транспортного средства 2, 3, так, что излучение и прием дополнительных радиосигналов 7 может быть осуществлен примерно на одинаковом расстоянии R от транспортного средства 2, 3, как по направлению движения, так и назад.
В варианте, целесообразно прием дополнительных сигналов 7 осуществлять преимущественно с одного направления - вперед по ходу движения транспортного средства 2, 3, а передачу в перед и назад.
max
Очевидно, что если расстояние R передачи и приема дополнительных сигналов 7 будет больше или равно, чем максимальное расстояние R возможного ослепления. То при любых погодных условиях, при любом состоянии фар 9 транспортных средств 2, 3, а также при любом рельефе местности, по которой проходит дорога 1 вход в режим синхронизации на любом числе транспортных средств 2, 3, оборудованных устройствами предотвращения ослепления произойдет раньше, чем создастся ситуация, при которой возможно ослепление водителей с любого транспортного средства 2, 3 данного типа.
Этот эффект связан с тем, что радиосигналы 7 в отличие от световых сигналов имеют более выраженные дифракционные свойства, чем световые сигналы, которые распространяются только в зоне прямой видимости. Радиосигналы 7 могут частично огибать препятствия, например, холмы, или отражаться от зданий, сооружений, гор. Это существенное отличие от прототипа позволяет бороться с его недостатками и резко уменьшать вероятность ослепления.
Например, на горной дороге к крутому повороту подъезжают два автомобиля 2, 3 с включенными фарами 9 дальнего света. Если бы эти автомобили были оборудованы устройствами 4 предотвращения ослепления, которые описаны в прототипе, то они бы могли ослепить друг друга с близкого расстояния. А при использовании дополнительных сигналов в виде радиосигналов 7 вход в режим синхронизации произойдет заблаговременно. До того момента, когда автомобили полностью выедут из-за поворота с включенными фарами 9 и окажутся на близком расстоянии друг напротив друга.
По аналогии с прототипом возможен также вариант реализации устройства 4, в котором используются направленные антенны и, например, два передатчика 6. По крайней мере один передатчик 6 с приемником 5 размещается например, в миниатюрном пластмассовом корпусе на липучке на лобовом стекле автомобиля 2, 3 так, что прием (а в варианте и передача) дополнительных радиосигналов 7 осуществляется в виде некоторой диаграммы, сориентированной преимущественно по направлению движения автомобиля 2, 3. Другой передатчик 6 с направленной антенной 12 может быть размещен на заднем стекле автомобиля 2, 3 и он излучает дополнительные радиосигналы 7 преимущественно в сторону автомобилей находящихся сзади, которые также могут создавать ослепляющий эффект фарами 9 дальнего света через черкало заднего вида. Принятый от этого передатчика 6 радиосигнал (или сигнал от слабонаправленного передатчика, установленного на лобовом стекле) позволит своевременно перевести режим работы света фар 9 на следом движущемся автомобиле 2, 3 в безопасный режим их работы.
Оба передатчика 6 работают на передачу дополнительного радиосигнала 7 синхронно и запускаются в работу одними и теми же управляющими сигналами, формируемыми в устройстве 8 управления.
Приемник 5 используется в этом случае один, поскольку нет необходимости в приеме дополнительного радиосигнала 7 со стороны транспортного средства 2, 3, движущегося следом и перевода режима работы света фар 9 транспортного средства двигающегося спереди, например, с дальнего на ближний свет. Дальний свет впереди двигающегося транспортного средства 2, 3 не может создать ослепляющий эффект для следом движущегося автомобиля.
Понятно, что если следом движущийся автомобиль произведет обгон, то автомобили поменяются ролями и на обогнавшем автомобиле включатся, например, фары 9 дальнего света, а на другом автомобиле фары дальнего света 9 выключатся и включатся фары 9 ближнего света. При большом числе близко движущихся автомобилей 2, 3 у них у всех будет включен безопасный режим работы света фар 9, так, что никто из водителей, находясь, например, в неадекватном состоянии не сможет включить фары 9 дальнего света, ослепить других водителей и создать аварийную ситуацию на плохо освещенной дороге 1.
В качестве дополнительных сигналов 7 можно также использовать инфракрасные сигналы 15, в качестве передатчика 6 использовать генератор инфракрасных сигналов 16 с излучающим устройством 17 выполненным виде инфракрасного светодиода или инфракрасного лазера (на Фиг. 2 эти узлы показаны цифрами в скобках). А в качестве приемника 5 - устройство 18 для приема инфракрасного сигнала, выполненного в виде инфракрасного фотоэлемента (например, инфракрасного фотодиода, фототранзистора) или виде инфракрасной камеры с устройством 19 обработки инфракрасных сигналов 15.
В этом диапазоне длин волн можно использовать узлы используемые в пультах дистанционного управления радиоаппаратурой, организовав последовательно во времени процессы передачи и приема инфракрасных сигналов 15 в течение цикла Т0.
Для увеличения дальности передачи и приема инфракрасных сигналов 15, излучающий и принимающий инфракрасные сигналы 15 элементы 17, 18 можно установить внутри фары 9 и использовать отражатель фары как эффективную антенную приемо-передающую систему сориентированную в направлении движения транспортного средства 2, 3.
Для повышения помехоустойчивости в передатчиках 6 может применяться шифрация сигналов 7, а в приемниках 5 осуществляться их дешифрация.
Возможно применение различных видов модуляции дополнительных сигналов 7, использование цифровых кодированных дополнительных сигналов 7. Для этих целей подходят миниатюрные приемопередатчики, выпускаемые промышленностью, например, DRF4432D20, DRF4431F27.
Возможные параметры дополнительных сигналов 7 могут быть, например, следующими:
Т1(2, 3)<Т2(2, 3)<Т3(2, 3),
Т1(1)≅Т1(2) (порядка 0,001-0,1 сек);
Т2(1)≅Т2(2) (порядка 0,01-1,0 сек);
Т3(1)≅Т3(2) (порядка 1,0-15 сек);
На Фиг. 3 показаны эпюры формируемых во времени дополнительных сигналов 7 для более наглядного пояснения одного из возможных алгоритмов работы блока управления 8.
После включения устройства 4 для предотвращения ослепления, в блоке управления 8, на транспорт ном средстве, например, 2 могут осуществляться следующие действия:
8,6(2)
- формируют циклически повторяющийся, управляющий сигнал в течение времени Т1(2), запускающий в работу передатчик 6 (электрический сигнал U показанный на верхнем графике Фиг. 3);
6(2)
- в течение времени Т1(2) осуществляют излучение дополнительного сигнала 7 во внешнее по отношению к этому транспортному средству 2 пространство (радиосигнал U);
8,5(2)
- по истечении времени Т1(2) осуществляют прием и обработку дополнительных сигналов 7 в течение времени Т2(2), которые могут быть излучены с другого, хотя бы одного, транспортного средства 3 в течение времени Т1(3) передачи дополнительного сигнала 7 с транспортного средства 3. Для осуществления этого избирательного во времени приема формируют в блоке управления 8 стробирующий приемник 5 сигнал (сигнал U Фиг. 3). И так дальше, и так на каждом транспортном средстве 2, 3, на котором установлено и включено устройство 7 для предотвращения ослепления;
- если в течение времени Т2(2, 3) приема дополнительного сигнала 7 на каком-то из транспортных средств 2, 3 его уровень не превышает заданный порог, то режим работы света фар 9 на этом транспортном средстве 2, 3 не изменяют, например остаются включенными фары 9 дальнего света, поскольку по близости нет других транспортных средств 2, 3 и соответственно нет опасности возможного ослепления;
- если в течение времени Т2(2) или Т2(3) на каком-то из транспортных средств 2, 3 уровень дополнительного сигнала 7 превышает заданный порог, то в блоке управлении 8 формируют управляющий сигнал в течение времени Т3 (2, 3), управляющий работой фар 9 и переводящий их в режим, не приводящий других водителей транспортных средств (2, 3) к ослеплению. Например, переключают фары 9 с дальнего света на ближний свет и/или изменяют интенсивность света фар 9 и/или диаграмму их излучения в пространстве относительно этого транспортного средства 2, 3. На Фиг. 3 буквой t1 обозначен момент времени превышения уровня дополнительного сигнала 7 от транспортного средства 2, который с него излучался в течение времени t1-t3 и был принят в течение времени t1-t2 на транспортном средстве 3. Так, что с момента времени t1 до момента времени 16 началось формирование блоком 8 импульса длительностью Т3(3) на транспортном средстве 3. В течение этого импульса на транспортном средстве 3 автоматически, формируется не ослепляющий режим работы фар 9. Например, отключаются фары 9 дальнего света и включаются фары 9 ближнего света.
8,9(2)
8,9(3)
Аналогичный процессы происходят и на другом транспортном средстве 2. В течение времени t4-t5 дополнительные сигналы 7, излученные с транспортного средства 3 принимались и обрабатывались на транспортном средстве 2. И в блоке управления 8 с момента времени t4 до момента времени t7 формировался сигнал длительностью Т3(2), посредством которого на транспортном средстве произошло переключение фар 9 с дальнего света на ближний свет фар (см. эпюры электрических сигналов поступающих с блоков управления 8 на фары 9 - U и U Фиг.3).
Необходимость в формировании управляющего сигнала длительностью Т3 (2, 3) вызвана стремлением исключить многократное быстрое переключение с одного режима работы фар 9 на другой режим работы на предельной дальности работы устройства 4, когда прием дополнительного сигнала 7, то происходит, то пропадает снова, например из за сложного рельефа местности и многолучевости прихода волн дополнительных сигналов 7. Переключение фар 9, например, с дальнего на ближний свет и обратно, визуально будет не приятно, может раздражать водителей, и очень напоминает общеизвестное явление в теории цифровых сигналов известное, как ″дребезг контактов″. За счет импульса Т3(2, 3) процесс многократного переключения фар 9 минимизируется;
- по истечении времени Т3 (2, 3) указанные действия повторяются на каждом транспортном средстве 2, 3, и так дальше вплоть до выключения устройства 4 для предотвращения ослепления.
Как видно на Фиг. 3, в самом общем случае, время, в течение которого осуществляется прием и передача, например, радиосигналов 7 на различных транспортных средствах 2, 3 не совпадает. Это связано с тем, что указанные временные параметры циклов передачи и приема радиосигналов никак не синхронизированы и в общем случае определяются технологическим разбросом параметров элементов (резисторов и конденсаторов), с помощью которых формируются соответствующие импульсы, например, в связанных мультивибраторах, которые управляют во времени передачей и приемом дополнительных сигналов 7. А также случайным характером времени включения устройств 4 для предотвращения ослепления на различных транспортных средствах 2, 3 и текущим значением напряжения питания бортовой сети транспортного средства. Поэтому с вероятностью близкой к единице вход в режим синхронизации между двумя транспортными средствами 2, 3 может осуществиться в течение одного цикла приема - передачи дополнительных сигналов 7, когда сигнал 7 превысит порог. Если длительность цикла Т0 сделать меньше времени психофизической реакции зрения человека на ослепляющее излучение τ max (порядка 0,15-0,2 сек), то предложенный способ, с вероятность близкой к единицы, позволит исключить возможное ослепление в любой дорожной ситуации. Такой механизм осуществления синхронизации между устройствами 4 резко упрощает их конструкцию, удешевляет их и позволяет использовать способ в любых дорожных и погодных условиях.
Для уменьшения вероятности полного совпадения во времени моментов передачи и приема дополнительных сигналов 7, при котором не возможен будет вход в режим синхронизации устройств 4 в течение длительного времени (в течение нескольких циклов Т0 приема - передачи), могут быть приняты специальные меры:
- принудительное изменение длительности цикла Т0, например, посредством работы управляемого формирователя импульсов Т1, Т2 с периодически или случайным образом изменяющейся частотой следования импульсов (например, с частотой следования импульсов управляемой посредством сигналов генератора шума или генератора случайных чисел);
- принудительное изменение одного из временных параметров Т1, Т2, при постоянном значении длительности цикла Т0, например, посредством работы формирователя импульсов с изменяющейся скважностью.
Целесообразно также выбрать следующие соотношения временных параметров T1<<Т2<Т3.
Дополнительными существенными признаками, отличающими заявленное техническое решение от прототипа, которые целесообразно отразить в зависимых пунктах формулы являются следующие условия:
max
- мощность передатчика 6 и чувствительность приемника 5 выбирают так, чтобы прием дополнительных сигналов 7, излученных с одного транспортного средства 2, 3, мог быть осуществлен на другом транспортном средстве 2, 3 с расстояния между транспортными средствами не менее максимального расстояния R, с которого возможно ослепление фарами 9 транспортного средства 2, 3 данного типа.
Это условие уже было обосновано выше. С его помощью удается в упреждающем режиме своевременно переводить работу света фар 9 в безопасный не ослепляющий их режим работы практически во всех самых сложных дорожных и погодных условиях.
max
max
max
Важно отметить, что нет смысла увеличивать мощность передатчика 6 и соответственно дальность приема дополнительных сигналов 7 сверх максимального расстояния, с которого возможно ослепление водителей транспортных средств 2, 3 данного типа. Поскольку это логически не обоснованно и приведет к неоправданному переключению режима работы света фар 9 в режим их работы с пониженной интенсивностью светового излучения фар 9 у большого количества участников дорожного движения. Например, для таких транспортных средств 2, 3, как автомобили расстояние R может быть измерено и введен единый стандарт, например R=300 м, а для поездов, например R=600 м.
В вариантах реализации изобретения, для автоматизации процесса включения устройства 4 для предотвращения ослепления, целесообразно чтобы:
- дополнительно осуществлялся анализ световой обстановки вокруг транспортного средства 2, 3 посредством фотоэлемента 20 (фиг. 2), передавались электрические сигналы световой обстановки на вход блока управления 8, который выполняют с возможностью их обработки и автоматического включения, по крайней мере, фар 9 транспортного средства 2, 3 и/или устройства 4 для предотвращения ослепления согласно первому пункту формулы изобретения, когда уровень наружной освещенности становится ниже порогового.
Например, при наступлении сумерек, на автомобилях оборудованных такими устройствами 4 могут автоматически включаться габаритные огни (на Фиг. 2 они не показаны), фары 9 ближнего света и описанное выше устройство 4 для предотвращения ослепления. А, например, включение фар 9 дальнего света и отключение фар 9 ближнего света производится автоматически после очередного цикла Т0 работы устройства 4 - после анализа принятых дополнительных сигналов 7.
На начальной стадии внедрения изобретения, когда еще не все автомобили 2, 3 будут оборудованы подобными устройствами 4 и часть транспортных средств 2, 3 не смогут автоматически входить в режим синхронизации, например, по радиоканалу, целесообразно дополнить описанное выше устройство 4 узлами (фотоэлементами 20 и формирователями импульсов - на Фиг. 2 не показаны), которые описаны в прототипе, и которые позволяют в случае ослепляющего воздействия автоматически формировать дополнительные импульсные сигналы в световом диапазоне длин волн, например, фарами 9 дальнего света.
В варианте, чтобы снизить вероятность возможного ослепления уровень импульсного напряжения, подаваемого на фары 9 можно снизить, например, с 12,6-14,4 В до 8-10 В. Так, чтобы пульсирующие фары 9 дальнего света с пониженной излучающей способностью не приводили к ослеплению, были хорошо видны с дистанции и предупреждали водителя транспортного средства 2, 3, не оборудованного устройством 4 для предотвращения ослепления, о необходимости переключить режим работы света фар 9 с дальнего на ближний свет. Как это обычно делают водители в ручном режиме, когда их ослепляют.
Учитывая тенденцию по автоматизации действий водителя на транспортных средствах 2, 3 и созданию разнообразных телеметрических систем, повышающих удобство эксплуатации транспортных средств 2, 3, в ряде вариантов реализации изобретения целесообразно:
- посредством работы приемника 5 дополнительных сигналов 7 осуществлять прием на транспортном средстве 2, 3 вторых дополнительных сигналов 21 (Фиг. 1), которые излучаются с помощью устройств 22, расположенных вне транспортных средств 2, 3 и предназначены для автоматического формирования режима работы фар 9 в соответствии с конкретной дорогой 1, по которой движется транспортное средство 2, 3, временем суток, и/или для приема телеметрической информации о дорожных знаках, и/или разметке на дороге, и/или состоянии работы светофора, и/или информации о приближающихся к железнодорожному переезду поездов или сигналы задающие мощность передатчика 6;
- вторые дополнительные сигналы 21, принимаемые на транспортном средстве 2, 3 могут представлять собой радиосигналы, а формирующие их устройства 22 могут находиться вблизи дороги 1 или в космосе.
В этом варианте реализации изобретения функции устройства управления 8 может выполнять отдельный электронный блок или бортовой компьютер транспортного средства 2, 3, к которому подключают описанные выше приемники 5, передатчики 6, датчики световой обстановки и фары 9 транспортного средства 2, 3 посредством соответствующих устройств ввода и вывода данных.
max
При реализации устройства управления 8 в виде отдельного электронного узла целесообразно его совмещать с охранной сигнализацией, поскольку большинство современных охранных систем имеют приемопередатчики, позволяющие передавать и принимать кодированные радиосигналы на необходимое для работы устройства 4 расстояние R. Радиосигналы тревоги и дополнительные сигналы 7 могут передаваться и приниматься на с помощью одного и того же приемопередатчика 5, 6 за счет разделения во времени их работы и кодирования. Например, при постановке автомобиля на охрану выключается устройство 4, а при снятии автомобиля с сигнализации и запуске двигателя автомобиля 2, 3 включается в работу устройство 4.
Промышленная применимость
Изобретение применимо в автомобилестроении и на железнодорожном транспорте.