Інформаційно-вимірювальні системи автомобілів: огляд

Класифікація інформації

Вся діяльність водія автомобіля складається з отримання, переробки інформації та прийняття, виходячи з неї, якихось рішень.

За призначенням інформацію можна поділити на:

• зовнішню (дорожня, виробнича обстановка для транспортно-технологічних машин); 

• внутрішню (режими роботи агрегатів машини, їх технічний стан);

• додаткову (спілкування з пасажирами, аудіо- та відеоінформація тощо).

За ступенем важливості - на:

• оперативну, яка потребує постійного контролю;

• допоміжну, що вимагає контролю, але не вимагає негайних рішень;

• розважальну. 

За обсягом:

• достатню;

• надмірну;

• недостатню.

До системи отримання, передачі та переробки інформації висувають такі вимоги:

- достатня, але не надмірна інформація;

- швидкодія датчиків, швидкість передачі та якісне відображення інформації;

- простота сприйняття інформації, мінімізація зусиль людини щодо її сприйняття та переробки;

- точність відтворення (мінімальна похибка приладів) під час перетворення реальної інформації електричними, електронними засобами;

- узгодження сигналів електроніки з можливостями сприйняття людини;

- мінімально достатній час для зчитування інформації людиною з приладів, екрану дисплея, звукових подразників;

- мінімальна частота звернення (переведення погляду) від зовнішнього контролю (через лобове скло) обстановки на приладовий блок.

Отже, з одного боку, постійно зростає потік інформації, з іншого боку, даних не має бути занадто багато. Багато автовиробників йдуть шляхом створення кількох рівнів передачі та показу інформації для водія. Який рівень викликати в даний момент, вирішує сам водій, але при їх появі дотримуються правила ієрархії у пред'явленні:

• 1-й рівень - обов'язкова інформація, яка пов'язана в першу чергу з безпекою руху: спідометр, тахометр, видимість попереду та ззаду, кілометраж загальний та контрольний, годинник, економетр палива;

• 2-й рівень - сигнали про порушення в системах керування автомобіля: робочий процес агрегатів і систем, порушення безпечної дистанції попереду, ззаду і з боків;

• 3-й рівень - інформація навігаційного характеру: місце розташування, пробіг, а також запас палива, оливи, гальмівної рідини тощо;

• 4-й рівень - питання технічного стану агрегатів автомобіля, у тому числі необхідність проведення технічного обслуговування, залишковий ресурс деталей того чи іншого механізму;

• 5-й та інші рівень - подання параметрів та інформації на розсуд виробника, включаючи системи комфорту (аудіо- та відеосистеми, клімат-контроль).

Канали передачі інформації між водієм та транспортним засобом

Людина сприймає навколишнє оточення головним чином через органи зору (візуальний канал). Оцінка інших учасників дорожнього руху, їх становища, їх очікуваної поведінки, дороги та траєкторій руху, наявності об'єктів на ній проводиться за допомогою органів зору та наявних розвинених здібностей обробки та аналізу зображення; фактори вибираються та оцінюються з точки зору їх важливості та прогнозу розвитку за допомогою додаткових здібностей мозку.

Навіть оцінка інфраструктури дорожнього руху насамперед спирається на візуальний канал. Дорожні знаки містять приписи та вказівки напрямку руху, розмітка розмежовує смуги руху, покажчики напрямку позначають зміни напрямку руху, стоп-сигнали подають попередження про транспортні засоби, що уповільнюють швидкість. Тому візуальний канал вкрай важливий під час водіння.

Для спілкування з іншими учасниками руху, зокрема для подачі та сприйняття сигналів про небезпеку, водії та системи підвищення безпеки використовують акустичний канал. Водій також використовує цей канал у власному транспортному засобі для введення голосових команд та отримання звукових та мовних попереджень та інформації від системи підвищення безпеки.

Введення голосових команд не вимагає від водія змінювати напрям погляду, але займає частину його уваги.

Сприйняття інформації на слух не вимагає від водія змінювати напрям погляду, але при цьому просторова та складна інформація (наприклад, опис ситуації на перетинах доріг) може передаватися у незадовільній формі.

Тактильний канал дає водієві зворотний зв'язок при всіх діях з керування двигуном, коли задіяні перемикачі, а також при рулюванні та гальмуванні.

Подання попереджень водієві шляхом короткочасного затягування ременів безпеки та вібрації сидіння у разі неминучості виходу транспортного засобу зі смуги руху вже впроваджено в сучасних автомобілях. Є також можливість привернути увагу водія вібрацією кермового колеса. Збільшення опору педалі акселератора може доповнювати підказку щодо швидкості руху, а зміна зусилля на кермі, що сприймається водієм, може бути підказкою щодо рекомендованої зміни напрямку руху для того, щоб залишитися в межах смуги руху або зробити маневр ухилення.

Навіть кінестетичний канал, за допомогою якого водій сприймає прискорення, вже використовується в серійних автомобілях для привернення уваги водія, наприклад, шляхом подачі короткого поштовху при гальмуванні.

Тактильний канал постійно використовується при керуванні автомобілем, а додаткові дії (наприклад, набір номера на клавіатурі мобільного телефону) можуть погіршити сприйняття та контроль.

Автомобільна інформаційно-вимірювальна система

Автомобільна інформаційно-вимірювальна система є складовою сучасного автомобіля і призначена для збору, обробки, зберігання та відображення інформації про режим руху і технічний стан автомобіля, а також навколишні зовнішні чинники. Для цієї мети на автомобілі встановлюються контрольно-вимірювальні прилади (КВП) та різні додаткові пристрої: бортова система контролю (БСК), система вбудованих датчиків (СВД), маршрутний комп'ютер (МК), навігаційна система.

Контрольно-вимірювальні прилади (КВП) інформують водія про швидкість руху автомобіля, частоту обертання колінчастого валу двигуна, напругу бортової мережі, кількість палива в баку, температуру охолоджуючої рідини, тиск масла. Крім того, КВП інформують про виникнення аварійних режимів: у системі змащення двигуна - про падіння тиску оливи, у системі охолодження - про перегрівання охолоджуючої рідини.

У завдання бортової системи контролю входить інформування водія про низку параметрів систем та агрегатів автомобіля, зміна стану яких не створює аварійного режиму роботи та не вимагає негайного втручання, а попереджає про необхідність вжиття заходів щодо технічного обслуговування. За допомогою бортової системи контролю можливий автоматизований контроль рівня експлуатаційних рідин у заправних ємностях, стан гальмівних накладок, справність ламп приладів світлосигнальної апаратури, стани фільтрів.

Останнім часом на автомобілях стали використовуватися пристрої, що надають водієві додаткову інформацію, пов'язану зі швидкістю руху, витратою палива, пройденою відстанню та часом. Подібні пристрої одержали назву маршрутних (бортових) комп'ютерів.

Сучасні вимоги до інформаційно-вимірювальної системи передбачають наявність не тільки оперативної та контрольно-діагностичної інформації про режим руху та стан автомобіля, але також зовнішньої інформації про стан доріг (зледеніння, затори, ремонт), карту доріг, оптимальний маршрут проходження та погодні умови. Ця інформація надходить в інформаційно-вимірювальну систему ззовні (від системи датчиків, розміщених уздовж автомагістралі на всьому її протязі, спеціальних радіопередавальних станцій, супутникового зв'язку або зі спеціально записаної в пам'ять системи бази даних).

Зони передачі інформації та комунікації

Автомобіль має чотири зони передачі інформації та комунікації, які пред'являють різні вимоги до параметрів відповідних дисплеїв або індикаторних пристроїв: 

• комбінація приладів;

• вітрове скло;

• центральна консоль;

• задня частина салону.

Склад наявної та/або необхідної інформації визначає те, яка зона комунікації використовується у кожному конкретному випадку.

Динамічна інформація (наприклад швидкість руху) і довідкова інформація (наприклад, рівень палива), на яку водій повинен реагувати, виводиться на прилади якомога ближче до основного поля зору водія.

Індикація на вітровому склі (HUD) ідеально підходить для привернення уваги водія (наприклад, при подачі сигналу від системи підвищення безпеки або вказівки маршруту). Індикація на вітровому склі також придатна для відображення швидкості у зручній для сприйняття формі. Додатково можуть подаватися звукові або мовні сигнали.

Інформацію про стан автомобіля або розгорнуті діалогові меню (наприклад, для вибору маршруту) бажано поміщати на центральний дисплей центральної консолі. Однак, керуючі пристрої не обов'язково знаходяться прямо на центральному дисплеї; вони також можуть бути між передніми сидіннями в салоні.

Інформація розважального характеру може виводитися до задніх сидінь автомобіля поза основним полем зору водія. Також це місце ідеальне для розміщення мобільного офісу.