ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС, СОБИРАЮЩИЙ ИНФОРМАЦИЮ ОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЯ И РАССЧИТЫВАЮЩИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ БЕЗОПАСНОСТИ ВОЖДЕНИЯ
SOFTWARE AND HARDWARE COMPLEX COLLECTING INFORMATION ABOUT VEHICLE OPERATION AND CALCULATED DRIVING SAFETY INDICATOR

Настоящее изобретение относится к области мониторинга и контроля безопасности на транспортных средствах. В частности, настоящее изобретение относится к программно-аппаратным комплексам (ПАК) контроля безопасности на транспортном средстве.
Из уровня техники известна система контроля и мониторинга маршрутизированных автотранспортных средств по патенту РФ на изобретение №2712404, включающая бортовой терминал системы, осуществляющий сбор данных и передачу всех полученных сведений на телематический сервер с программным обеспечением и на компьютер диспетчера, при этом на телематический сервер поступают данные с терминалов телемедицины, с устройства радиочастотной идентификации на право допуска к въезду/выезду автотранспортного средства в/из автопарк(а) и с модуля отчетов, в который заносятся отчеты по поездкам; бортовой терминал передает данные о местонахождении объекта мониторинга на телематический сервер и на компьютер диспетчера, получает данные от датчиков пассажиропотока или датчиков нагрузки, устройств контроля стиля и манеры вождения водителя, модуля видео-аналитики безопасного вождения, видеорегистраторов, устройства непрерывной голосовой связи диспетчера с водителем автотранспортного средства, кнопки экстренной помощи и температурных датчиков; устройства контроля стиля и манеры вождения водителя позволяют контролировать скорость автомобиля по данным GNSS приемника и/или по данным CAN-шины, контролировать обороты двигателя по данным от тахометра или CAN-шины, и контролировать качество вождения по данным от акселерометра, установленного в бортовом терминале, изменений скорости, ускорений и торможений при движении автомобиля с вынесением водителю в случае нарушений штрафных баллов, при этом оценка качества вождения представляет собой штрафные баллы, которые выдаются на основании нарушений, а именно анализируются абсолютные значения положительного ускорения, анализируются абсолютные значения отрицательного ускорения, анализируются определяемые по картам Gurtam значения превышения скорости и анализируются абсолютные значения углового ускорения.
Также известен комплекс контроля безопасности на транспортном средстве по патенту РФ на изобретение №2605651, включающий: систему подсчета оценки вождения автомобиля, выявляющей события (нарушения) и на основании каждого события рассчитывающую штрафной балл, которые суммируются по всей поездке; хранилища данных поездок и их оценок, в котором содержатся данные по поездке, данные по событиям от устройства, которые включены в поездку, данные о допустимых значениях скоростей на каждом участке дороги, а также сохраняются результаты вычисления системой подсчета оценки вождения автомобиля событий за каждую поездку; хранилище конфигураций системы подсчета оценки вождения автомобиля, содержащих значения различных коэффициентов и функций, зависящих от характера события, которые используются в вычислениях, производимых системой подсчета оценки вождения автомобиля; интерфейс взаимодействия приложения с внешним пользователем, в котором осуществляется вызов метода подсчета поездки с обозначением идентификатора поездки, которую необходимо оценить, и номера конфигурации, в соответствии с которой будет оцениваться поездка; в качестве событий, в зависимости от характера которых система подсчета оценки вождения автомобиля оценивает поездку, используются: резкое ускорение, превышение скорости на участке дороги; размер вычисляемого штрафного балла за события резкого ускорения зависит от следующих показателей: значения скорости в момент нарушения, значения превышения ускорения от заданного на устройстве порогового значения, местоположения нарушения; значения функции от размера ускорения и скорости определяются конфигурацией системы подсчета оценки вождения автомобиля; размер вычисляемого штрафного балла за событие нарушения по превышению скорости зависит от следующих показателей: значения скорости в момент нарушения, ограничения скорости на участке дороги, где произошло событие, местоположения нарушения; значение функции от превышения скорости задаются в конфигурации системы подсчета оценки вождения автомобиля.
Общим недостатком выявленных известных аналогов является недостаточная эффективность и объективность при оценке вождения транспортного средства.
Задачей настоящего изобретения является создание программно-аппаратного комплекса, повышающего эффективность и объективность процесса своевременного выявления водителей с опасной манерой вождения и определения водителей, использующих автомобиль на износ, с целью формирования дальнейших рекомендации по улучшению вождения, по уменьшению затрат на топливо, износу деталей автомобиля, а также использовании результатов оценки по водительскому поведению страховыми компаниями при расчете стоимости страховки таким образом, что при выявлении опасного вождения целесообразно повышение стоимости страхования для водителя, либо наоборот - предоставление скидки на страховку при аккуратном вождении, а также использование показателей использования автомобиля для оценки отличия текущей стоимости конкретного б/у автомобиля от средней (например, при оценке трейд-ин).
Поставленная задача решается с помощью программно-аппаратного комплекса, собирающего информацию об эксплуатации транспортного средства и рассчитывающего показатель безопасности вождения, включающего блок подсчета оценки вождения транспортного средства, связанный с внешним устройством пользователя с помощью API-интерфейса приложения, выявляющий события в виде нарушений и рассчитывающий на основании каждого из них штрафной балл, которые суммируются по всем событиям поездки при вычислении текущей итоговой оценки за безопасность вождения, а также связанные с блоком подсчета оценки вождения транспортного средства блок хранения конфигураций системы подсчета оценки вождения транспортного средства, содержащий значения различных коэффициентов и функций, зависящих от характера события, которые используются в вычислениях, производимых блоком подсчета оценки вождения транспортного средства, и блок хранения данных поездок и их оценок, в котором сохраняются результаты вычисления блоком подсчета оценки вождения транспортного средства событий за каждую поездку, при этом блок хранения данных поездок и их оценок осуществляет непрерывно на протяжении всей поездки сбор данных по каждой поездке, полученных с датчиков и устройств, установленных на транспортном средстве, а также внешних подсистем, включая данные о текущем значении скорости, значениях ускорений, времени суток, местоположении транспортного средства, допустимых значениях скоростей на каждом участке дороги, где проходит поездка, модели транспортного средства, текущих средних показателях превышений пороговых ускорений и допустимых скоростей и их влиянию на безопасность вождения по всем контролируемым системой транспортным средствам, при этом в качестве событий используются боковое ускорение, положительное/отрицательное ускорение относительно продольной оси транспортного средства, а также скорость транспортного средства, значения которых выходят за границы установленных пороговых значений, причем размер вычисляемого штрафного балла за событие ускорения вычисляется как сумма произведений длительности события и значения функций от размера превышения ускорения и превышения скорости транспортного средства, умноженное на коэффициенты по времени суток, местоположению транспортного средства, модели транспортного средства и текущих средних показателей влияния превышения пороговых ускорений на безопасность вождения по всем контролируемым системой транспортным средствам, а размер вычисляемого штрафного балла за событие превышения скорости равен значению функции от превышения скорости, умноженное на коэффициенты по времени суток, местоположению транспортного средства, модели транспортного средства и текущих средних показателях влияния превышения скорости на безопасность вождения по всем контролируемым системой транспортным средствам.
Программно-аппаратный комплекс (Фиг. 1) содержит блок подсчета оценки вождения транспортного средства (1), блок хранения данных поездок и их оценок (2) и блок хранения конфигураций системы подсчета оценки вождения транспортного средства (3), связанный с внешним устройством пользователя (4). Блок хранения данных поездок и их оценок (2) имеет встроенную внутреннюю память с записанными данными по каждой поездке - количеству и значениях положительных/отрицательных ускорений относительно продольной оси транспортного средства, угловых ускорений, значений скорости на каждом участке дороги, в привязке к местоположению транспортного средства (город/за чертой города) и времени суток (день/ночь), а также записанными данными о допустимых (пороговых) значениях угловых ускорений, отрицательных и положительных ускорений относительно продольной оси транспортного средства, обновляемой базой геоданных с допустимыми значениями скоростей для каждого участка дороги, сведениями о марке автомобиля (VIN), периодически обновляемыми данными о текущих средних показателях превышений пороговых ускорений и допустимых скоростей и их влиянию на безопасность вождения по всему парку транспортных средств, подключенных к системе скоринга. Блок (2) соединен с помощью соответствующих разъемов с различными датчиками транспортного средства и внешними подсистемами, например, с помощью беспроводной связи. Программно-аппаратная часть комплекса может выполняться как в виде разнесенных в пространстве функциональных модулей, так и быть реализована в едином корпусе телематического устройства.
Работа программно-аппаратного комплекса, собирающего информацию об эксплуатации автомобиля и рассчитывающего показатель безопасности вождения, осуществляется следующим образом.
В процессе поездки блок хранения данных поездок и их оценок (2) в режиме реального времени непрерывно собирает информацию по поездке и сохраняет данные во встроенную внутреннюю память. В качестве такой информации используются данные от акселерометра (положительные/отрицательные ускорения относительно продольной оси транспортного средства), гироскопа (угловые ускорения), навигационного приемника (текущая скорость и местоположение транспортного средства), часов реального времени (дневное/ночное время суток, длительность каждого ускорения) и т.д.
Запуск процесса подсчета оценки поездки осуществляется пользователем внешнего устройства (4) посредством вызова метода подсчета поездки в графическом API-интерфейсе соответствующего приложения (Фиг. 2). В качестве пользователя может выступать как сам водитель для самооценки, так и сотрудник страховой компании, сотрудник оперативно дежурной службы. При этом в методе обозначается идентификатор поездки, которую необходимо оценить, и номер конфигурации, в соответствии с которой будет оцениваться поездка. После соответствующего запроса от пользователя блок подсчета оценки вождения транспортного средства (1) запрашивает данные по поездке из встроенной внутренней памяти блока хранения данных поездок и их оценок (2), на основании которых после произведения соответствующих расчетов формирует события (нарушения). Для подсчета штрафных баллов блок (1) запрашивает данные из блока хранения конфигураций системы подсчета оценки вождения транспортного средства (3), содержащих значения различных коэффициентов, зависящих от характера нарушения.
Вычисление штрафных баллов за поездку осуществляется блоком (1) в зависимости от характера выявленных событий:
- резкое ускорение, что соответствует положительному ускорению относительно продольной оси транспортного средства за пределами установленного системой порогового значения для положительных ускорений;
- резкое торможение, что соответствует отрицательному ускорению относительно продольной оси транспортного средства за пределами установленного системой порогового значения для отрицательных ускорений;
- резкий поворот (опасный маневр), что соответствует угловому ускорению за пределами установленного системой порогового значения для угловых ускорений;
- превышение скорости, что соответствует превышению скорости более, чем на 20 км за пределами установленных скоростных ограничений для определенного участка дороги.
Размер штрафного балла за события ускорения, торможения, а также опасных маневров в виде резких поворотов зависит от следующих показателей:
- значение скорости в момент нарушения;
- значение превышения ускорения от заданного порогового значения;
- длительность превышения по установленному порогу ускорения;
- время суток (дневное/ночное);
- местоположение нарушения (в городе/за городом);
- модель транспортного средства;
- текущие средние показатели влияния превышения пороговых ускорений на безопасность вождения по всем контролируемым системой транспортным средствам.
Штраф за события данного типа вычисляется как сумма произведений длительности нарушений и значения функций от размера ускорения и скорости, умноженное на соответствующие коэффициенты.
Размер балла за события превышения скорости зависит от следующих показателей:
- значение скорости в момент нарушения;
- ограничение скорости на участке дороги, где произошло событие;
- размер допустимого превышения скорости (по умолчанию, допустимое значение скорости 20 км/ч - при этом значении штраф за превышение не начисляется);
- время суток (дневное/ночное);
- местоположение нарушения (в городе/за городом);
- средние показатели влияния превышения скорости на безопасность вождения по всем контролируемым системой транспортным средствам.
Размер штрафа за превышения скорости равен значению функции от превышения скорости, умноженное на коэффициенты.
При этом важно отметить, что использование коэффициентов, которые зависят от времени суток, местоположения события, модели транспортного средства и текущих средних показателей вождения, направлено на повышение объективности при формировании общей оценки стиля вождения. Необходимо принимать во внимание существенное повышение сложности управлением автомобиля из-за ухудшения видимости в ночное время суток в совокупности с накопившейся усталостью водителя, а также более высокий скоростной режим на загородных трассах, что повышает вероятность резкого торможения и резкого прохождении поворота на скорости, а также разные пороговые ускорения, влияющие на безопасность управления автомобилем для разных моделей транспортных средств. Разные автомобили имеют разную массу, разные двигатели и т.д. Соответственно, набор скорости, например, идет по разному для разных моделей при одном и том же, условно, нажатии на газ. Соответственно и пороговые значения ускорений (которые отделяют "безопасные" от "опасных") определенно для разных моделей будут разные. Также учитываются текущие средние показатели оценки вождения по всем транспортным средствам, которые рассчитываются на основе данных по стилю вождения (ускорениям, превышением пороговых ускорений, превышением скорости) по всему парку транспортных средств, подключенных к системе скоринга. Данные могут со временем изменяться, поэтому периодически пересчитываются. Данные берутся с внешних подсистем (сервера хранения информации).
Штрафной балл за поездку рассчитывается блоком (1) отдельно по каждому событию в поездке, и в итоге все штрафные баллы суммируются по поездке. После выявления и подсчета блоком (1) общего штрафного балла по всем нарушениям по поездке с визуальным отображением соответствующей текстовой и графической информации на внешнем устройстве пользователя (4) (Фиг. 2), в блок (2) сохраняется вся статистика по нарушениям: общее количество штрафных баллов и событий, количество штрафных баллов и событий за каждый тип нарушения. Также в блоке (2) предусмотрено хранение статистической информации по предыдущим поездкам, чтобы по запросу пользователя возможно было предоставить такие сведения по любой поездке в определенной функциональными возможностями устройства исторической ретроспективе, а также на основании множества поездок формировать графики и отчеты, с отслеживанием динамики прогресса водителя транспортного средства. Также на основе данных по всем поездкам, произошедшим за прошедший временной либо дистанционный период, размеры которых определяются экспертным методом и с помощью методов искусственного интеллекта, и полученным штрафным баллам за эти поездки, рассчитывается текущая итоговая оценка вождения транспортного средства.
Предложенный программно-аппаратный комплекс является эффективным средством оценки стиля вождения, что позволяет своевременно выявлять водителей с опасной манерой вождения и определять водителей, использующих транспортное средство на износ. Также результаты оценивания позволяют сформировать рекомендации по улучшению вождения, по уменьшению затрат на топливо, износу деталей автомобиля и т.д.
Оценки по водительскому поведению также используются страховыми компаниями при расчете стоимости страховки. Если у водителя выявлено опасное вождение, то страховая компания может повысить стоимость страхования для водителя, либо наоборот - предоставить скидку на страховку при аккуратном вождении. Также оценки стиля вождения используются при оценке стоимости конкретного б/у транспортного средства и отличия от срелней цены подобного автомобиля. Если автомобиль водили аккуратно, штрафные баллы либо отсутствовали либо их было минимум, то техническое состояние автомобиля будет лучше, он будет стоить дороже. Автомобиль, которые водили агрессивно, набирая много штрафных баллов, имеет худшее техническое состояние деталей/узлов и стоит дешевле.
Конкретные примеры осуществления изобретения:
1. Автомобиль ID=100058 совершил 25.03.2022 в 10:57 в г. Москва поездку ID=429747485895857 длиной 18 191 метр, совершив при этом 2 превышения скорости более, чем на 20 км./ч. от допустимой, 2 резких ускорения, превышающие пороговые значения для этой модели автомобиля в этот момент и 2 резких боковых поворота с превышением порога бокового ускорения для этого автомобиля в этот момент.
Сумма штрафных баллов за превышения скорости, с учетом длительности и абсолютного размера превышений, а также текущего времени суток, места превышения, и текущей средней статистики влияния превышения скорости на безопасность вождения, составила 9.776.
Сумма штрафных баллов за превышения порога ускорений, с учетом длительности и абсолютного размера превышений, а также текущего времени суток, места превышений, модели автомобиля и текущей средней статистики влияния превышения порогового ускорения на безопасность вождения, составила 20.616.
Итоговая оценка за безопасность вождения по этой поездке составила 6.6 балла из 10. Общая текущая оценка (на момент завершения поездки) безопасности вождения для данного автомобиля снизилась на 0.1 балл из 10 и составила 8.1 баллов из 10.
Расчет:
D=18 191, где D - дистанция поездки, м.
Для первого превышения скорости:
Vex1=Vmax1 - Vlmt1 - 20=82 - 60 - 20=2,
где:
Vex1 - размер первого превышения скорости, км/ч;
Vmax1 - максимальная скорость во время первого превышения скорости, км/ч;
Vlmt1 - лимит скорости в месте первого превышения скорости, км/ч.
Ps1=K(Vex1)*CSmodel*CStime*CSgeo=2.0*1.2*1.0*1.3=3.12,
где:
Ps1 - размер штрафного балла за первое превышение скорости;
K(Vex) - базовый штраф, зависящий от размера превышения скорости (зависит от текущих средних показателей по парку);
CSmodel - коэффициент, зависящий от модели автомобиля, совершившего превышение скорости;
CStime - коэффициент, зависящий от времени превышения скорости (день/ночь);
CSgeo - коэффициент, зависящий от места превышения скорости (внутреннего/внешнего местоположения автомобиля относительно границы города).
Для второго превышения скорости:
Vex2=Vmax2 - Vlmt2 - 20=97 - 60 - 20=17,
где:
Vex2 - размер второго превышения скорости, км/ч;
Vmax2 - максимальная скорость во время второго превышения скорости, км/ч;
Vlmt2 - лимит скорости в месте второго превышения скорости, км/ч.
Ps2=K(Vex2)*CSmodel*CStime*CSgeo=4.226*1.2*1.05*1.25=6.656,
где: Ps2 - размер штрафного балла за второе превышение скорости
Далее для резких ускорений:
Pa1=(t11*K(a11, v11)+t21*K(a21,v21)+t31*K(a31,v31)+t41*K(a41,v41))*
*CAmodel*CAtime*CAgeo=(2600*0.00056+2200*0.00072+300*0.00089+0*0.00133)*0.85*1.0*1.2=3.373,
где:
Pa1 - размер штрафного балла за первое резкое ускорение;
2
a11, а21, а31, а41 - текущие пороги превышения ускорения для первого резкого ускорения (зависят от текущих средних показателей по парку и типа ускорения), м/с;
v11, v21, v31, v41 - скорость автомобиля во время превышения первого, второго, третьего и четвертого порогов ускорения во время первого резкого ускорения, км/ч,
t11, t21, t31, t41 - длительность превышения первого, второго, третьего и четвертого порогов ускорения во время первого резкого ускорения, с,
K(a11, v11), K(а21, v21), K(а31, v31), K(а41, v41) - соответствующие базовые штрафные баллы за превышение каждого из порогов ускорений для первого резкого ускорения (зависят от типа ускорения, текущих порогов и средних показателей по парку),
CAmodel - коэффициент, зависящий от модели автомобиля, совершившего резкое ускорение;
CAtime - коэффициент, зависящий от времени резкого ускорения (день/ночь);
CAgeo - коэффициент, зависящий от места резкого ускорения (внутреннего/внешнего местоположения автомобиля относительно границы города).
Для второго, третьего и четвертого резких ускорений:
Ра2=(2900*0.00057+2700*0.00068+900*0.00083+0*0.00132)*0.85*1.0*1.1=3.961,
Ра3=(3300*0.00200+1100*0.00249+100*0.00320+0*0.00430)*0.50*1.0*1.3=6.278,
Ра4=(4400*0.00094+3700*0.00099+2600*0.00149+0*0.00200)*0.50*1.0*1.2=7.004.
Итоговая сумма штрафных баллов за поездку Pj=Ps1+Ps2+Pa1+Pa2+Pa3+Pa4=3.12+6.656+3.373+3.961+6.278+7.004=30.392
Оценка (скоринг) за поездку: S=10 - Pj*(2000/D)=10 - 30.392*(2000/18191)=6.6
2. Автомобиль ID=20033831 совершил 03.04.2022 в 19:24 в д. Кобрино, Гантинский район, Ленинградская область, поездку ID=86044650607594042 длиной 30 452 метра, без превышений скорости, резких ускорений и резких поворотов, но совершив одно резкое торможение с превышением порога отрицательного ускорения для этого автомобиля в этот момент.
Сумма штрафных баллов за резкое торможение, с учетом длительности и абсолютного размера отрицательного ускорения, а также текущего времени суток, места торможения, модели автомобиля и текущей средней статистики влияния превышения порогового отрицательного ускорения на безопасность вождения, составила 10.440.
Итоговая оценка за безопасность вождения по этой поездке составила 7.7 балла из 10. Общая текущая оценка (на момент завершения поездки) безопасности вождения для данного автомобиля увеличилась на 0.2 балл из 10 и составила 9.2 баллов из 10.
Расчет:
D=30 452 км
Pa1=(t11*K(a11,v11)+t21*K(a21,v21)+t31*K(a31,v31)++t41*K(a41,v41))*CAmodel*CAtime*CAgeo=(3000*0.00232+0*0.00343+0*0.00421+0*0.00656)*1.0*1.0*1.5=10.440
Итоговая сумма штрафных баллов за поездку Pj=Pa1=20.616
Оценка (скоринг) за поздку: S=10 - Pj*(2000/D)=100 - 20.616*(2000/30452)=7.7
В рамках испытаний программно-аппаратного комплекса был проведен эксперимент по оснащению такими комплексами транспортных средств сотрудников одной из транспортных компаний. Аналитические отчеты показали следующие результаты:
- удалось повысить безопасность вождения сотрудников в тестовых дивизионах;
- средний SDI (скоринг) менее чем за полгода улучшился с 80 до 95+ баллов;
- количество ДТП снизилось на 25%;
- количество полученных штрафов за нарушения ПДД снизилось на 16%;
- расход топлива снизился более, чем на 10%.
Приведенные данные свидетельствуют о высокой эффективности предложенного программно-аппаратного комплекса не только в рамках внешнего мониторинга, но и в качестве эффективного средства самоконтроля водителей транспортных средств, повышающего общий уровень безопасности вождения.