Способ оценки профессиональности вождения транспортного средства
Владельцы патента RU 2465653:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к способам повышения активной безопасности транспортных средств и может быть использовано в автомобильной технике. В способе оценки профессиональности вождения транспортного средства, применяемого на тренажере для обучения вождению, осуществляют построение динамической модели водителя в виде передаточной функции, содержащей апериодическое звено, два колебательных звена которого получают в результате преобразования по Фурье корреляционных функций водителя. Далее сравнивают амплитудно-фазо-частотную характеристику (АФЧХ) водителя с эталонной АФЧХ, которую ранее закладывают в накопитель тренажера. Сравнивают длину основания апериодического звена передаточной функции водителя и эталона по формуле , где К - коэффициент, оценивающий профессиональность вождения транспортного средства; LB - длина основания апериодического звена АФЧХ водителя; LЭ - длина основания апериодического звена АФЧХ эталона. В случае, если К>0,7, то вождение транспортного средства оценивают профессиональным. Достигается повышение точности оценки профессиональности вождения транспортного средства. 5 ил.
Изобретение относится к способам повышения активной безопасности транспортных средств и может быть использовано в автомобильной технике.
Известен способ оценки профессиональности вождения транспортного средства (см. патент RU 2131146, опубликовано 27.05.1999), основанный на аудиовизуальном обучении и повышении навыков управления транспортным средством, принятый за прототип.
Недостатком способа является склонность к правилу «Делай, как я!», что не может в полной мере оценить навыков водителя в управлении транспортным средством.
Технический результат - получение более точной оценки квалификации вождения водителя различными транспортными средствами, определение максимальной скорости (критической скорости), при которой водитель способен управлять данным транспортным средством, не допуская потери устойчивости движения транспортного средства.
Снижение критической скорости автомобиля зависит не только от загрузки его пассажирами и движения по дорожному покрытию с малой жесткостью, но и от навыков управления водителя.
Особенность заключается в том, что предлагаемый способ оценки профессиональности водителя в управлении транспортным средством основывается на частотном критерии устойчивости, в котором используется динамическая модель водителя, полученная в результате преобразования корреляционных функций водителя.
Сущность изобретения заключается в следующем: оценка уровня подготовки водителя для управления транспортным средством дается за счет обработки корреляционной функции водителя (см. патент RU 2287850, опубликовано 20.11.2006, Бюл. №32), полученной путем обработки сигналов с органов управления транспортным средством и видеосигнала, который моделирует движение автомобиля, и сравнении полученной передаточной функции испытуемого водителя с эталоном.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан тренажер для обучения вождению транспортного средства; на фиг.2 - предлагаемая структурная схема; на фиг.3 - исходная корреляционная функция курсового угла движения автомобиля ρψψ; на фиг.4 - взаимная корреляционная функция ρβψ; на фиг.5 - передаточная функция испытуемого водителя и эталона.
Тренажер (фиг.1) содержит имитатор рабочего места 1 водителя с органами управления, включающими рулевое колесо 2, рычаг 3 переключения передач, педали сцепления 4, тормоза 5, акселератор 6, датчик 7, который фиксирует угол поворота β рулевого колеса 2, а также указатель скорости 8 и имитатор трансмиссии 9.
Тренажер установлен на поворотной платформе 10, включающей механизм 11 автоматического поворота, датчик 12 и ручной привод 13 от рулевого колеса 2. Тренажер содержит также носитель 14 эталонной синхронной видео-аудио информации о дорожно-транспортной обстановке и следующих параметрах: маршруте движения ψ, скорости V, соответствующем ей включенном номере передачи коробки передач N, АФЧХ эталонного водителя и механическом сопротивлении движению Мсопр. Кроме этого, в состав тренажера входит дешифратор 15, монитор 16, указатель 17 заданной (эталонной) скорости, сигнальная лампа 18 контроля правильности включения коробки передач, блок 19 сравнения.
В качестве исполнительных элементов блок-схемы тренажера, таких как органы управления, датчики их положения, дешифратор, блок сравнения, использованы известные стандартные устройства.
Способ реализуется следующим образом (фиг.1 и фиг.2): в носитель 14 эталонной информации закладывают данные о передаточной функции профессионального водителя - эталон. Испытуемый занимает рабочее место 1 водителя. С носителя 14 эталонной информации на экран монитора 16 подают аудиовизуальную информацию маршрута движения, которая, в свою очередь, согласована с механизмом 11 автоматического поворота (для имитации заноса) и с имитатором 9 трансмиссии (для воссоздания эффекта нагружения трансмиссии). Испытуемый водитель, получая аудиовизуальные сигналы с монитора 16, начинает манипулировать органами управления тренажера. В это время снимаются показания с датчиков 7 и 12, которые фиксируют угол поворота β рулевого колеса 2 и изменение курсового угла ψ соответственно.
Полученную информацию передают в блок 19 сравнения, где ее обрабатывают и преобразовывают по Фурье в передаточную функцию водителя (см. патент RU 2287850, опубликовано 20.11.2006 Бюл. №32).
Рассматривают ансамбль реализации случайных процессов ψ и β.
Величина ρψψ представляет собой автокорреляционную функцию (фиг.3). Предполагая случайный процесс эргодическим, ее можно вычислить, определяя среднее значение произведения двух ординат процесса, разделенных промежутком времени τ. Автокорреляционная функция курсового угла будет:
Взаимная корреляционная функция (фиг.4) случайных сигналов ψ и β:
т.е. представляет собой среднее значение произведения первого сигнала при некотором значении времени t на второй сигнал в момент времени, сдвинутый на τ.
Взаимные спектральные плотности Sψψ(iω) и Sψβ(iω) сигналов ψ и β:
На основе известных зависимостей между спектральными плотностями Sψψ(iω), Sψβ(iω) и передаточной функцией W(iω) имеют:
Sψψ(iω)=W(iω)Sψβ(iω),
откуда получают передаточную функцию:
.
Строят АФЧХ передаточной функции водителя. По построенной АФЧХ определяют длину основания апериодического звена LB.
После значение длины основания апериодического звена LB передаточной функции водителя сравнивают с длиной основания апериодического звена LЭ эталона, подаваемого с носителя 14 эталонной информации (фиг.5):
где K - коэффициент, оценивающий профессиональность вождения транспортным средством; LB - длина основания апериодического звена АФЧХ водителя; LЭ - длина основания апериодического звена АФЧХ эталона.
Результат оценки квалификации водителя водить заданное транспортное средство выводится на экран монитора 16.
Коэффициент, оценивающий профессиональность вождения транспортным средством, должен быть больше значения 0,7. Как показывает исследования (см. Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель. Под ред. А.А.Хачатурова. М., «Машиностроение». 1976. - 800 с.), если коэффициент К меньше 0,7, то критическая скорость автомобиля снижается более чем на 30%, что свидетельствует о непрофессиональном вождении транспортным средством.
Способ оценки профессиональности вождения транспортного средства, применяемый на тренажере для обучения вождению, включающий построение динамической модели водителя в виде передаточной функции, содержащей апериодическое звено, два колебательных звена, которую получают в результате преобразования по Фурье корреляционных функций водителя, отличающийся тем, что сравнивают амплитудно-фазо-частотную характеристику (АФЧХ) водителя с эталонной АФЧХ, которую ранее закладывают в накопитель тренажера, сравнивают длину основания апериодического звена передаточной функции водителя и эталона по формуле: 
, где К - коэффициент, оценивающий профессиональность вождения транспортного средства; LВ - длина основания апериодического звена АФЧХ водителя; LЭ - длина основания апериодического звена АФЧХ эталона, при этом, если К>0,7, то вождение транспортного средства оценивают профессиональным.
