ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6520| Title: | Система активної безпеки автомобіля від аварійних ситуацій |
| Authors: | Уткіна, Тетяна Юріївна Бердов, Владислав Володимирович |
| Issue Date: | Jun-2025 |
| Abstract: | В рамках роботи було проведено детальний аналіз сучасних технологій безпеки, що застосовуються в автомобільній промисловості. Було встановлено, що активні системи безпеки, такі як антиблокувальна система гальм (ABS), система курсової стабілізації (ESP), адаптивний круїз-контроль, система екстреного гальмування (AEB) та паркувальні асистенти, мають на меті запобігання аваріям та забезпечення стабільного керування автомобілем. Пасивні системи, зокрема подушки безпеки, ремені безпеки, зони програмованої деформації, спрямовані на мінімізацію наслідків ДТП. Встановлено, що існуючі рішення здебільшого впроваджуються у новітні моделі автомобілів, що обмежує їх доступність для власників старіших транспортних засобів. Аналіз підтвердив необхідність розробки універсальної, доступної та адаптивної системи активної безпеки, здатної інтегруватися з будь-якими транспортними засобами, незалежно від їхнього року випуску. Дослідження функціональних параметрів систем збору даних показало, що ключовими технологіями для контролю безпеки на дорозі є: адаптивний круїз-контроль, який використовує лідарні та радарні сенсори для аналізу відстані до інших автомобілів; система екстреного гальмування, яка автоматично активує гальма у разі критичних загроз; паркувальні асистенти, що допомагають водієві здійснювати точне маневрування в умовах обмеженого простору. Встановлено, що збір та аналіз інформації у реальному часі є необхідною умовою ефективного функціонування будь-якої системи безпеки. Запропоновано використання інтелектуальних алгоритмів моніторингу, що забезпечують аналіз ситуацій на дорозі та коригування дій водія. У роботі проаналізовано механізми роботи основних пристроїв активної безпеки, включаючи адаптивний круїз-контроль, систему екстреного гальмування та паркувальні сенсори. Встановлено, що сучасні круїз-контролі використовують комбінацію радарів та камер для забезпечення стабільного руху. Аналіз підтвердив, що автоматичні системи гальмування (AEB) значно скорочують гальмівний шлях та знижують ризик зіткнень. Паркувальні сенсори забезпечують точне вимірювання дистанції до об’єктів, що сприяє запобіганню аваріям під час маневрування. Результати дослідження використані для проектування власної системи активної безпеки, здатної працювати незалежно від бортової електроніки автомобіля. На основі аналізу технологічних рішень розроблено функціональну схему автоматизованої системи активної безпеки автомобіля. Обґрунтовано вибір таких основних компонентів: мікроконтролер Arduino Uno, що виконує обробку даних від сенсорів; LIDAR TF Luna, який забезпечує точне зондування простору перед автомобілем; ультразвуковий датчик HC-SR04 для моніторингу перешкод на короткій дистанції; цифровий датчик Холла A3144 для відстеження швидкості руху автомобіля; модуль зв’язку з платформою Blynk, що забезпечує передачу інформації на смартфон водія. Запропонована конфігурація дозволяє автоматизувати аналіз дорожньої ситуації, визначати критичні параметри руху та ініціювати автоматичні коригуючі дії для запобігання аварійним ситуаціям. Реалізовано детальну електричну схему підключення датчиків до мікроконтролера, що забезпечує стабільну взаємодію всіх компонентів системи. Запрограмовано алгоритми: обробки вхідних даних від сенсорів у режимі реального часу; автоматичної корекції швидкості у разі виявлення небезпечних ситуацій; моніторингу перешкод та дистанційного оповіщення водія. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6520 |
| Appears in Collections: | 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані системи та компоненти) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_174_2025_Бердов.pdf Restricted Access | 1.84 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА до кваліфікаційної роботи освітнього ступеня «бакалавр» на тему: Система активної безпеки автомобіля від аварійних ситуацій Виконав студент 2 курсу групи АКІТС-2109 спеціальності 174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка Владислав БЕРДОВ (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Керівник Тетяна УТКІНА (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Рецензент (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Захист дозволяю: зав. кафедри, д.т.н., професор Валентина ЛУКАШЕНКО (підпис) (ім’я та ПРІЗВИЩЕ) Черкаси 2025 ЗМІСТ СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ ......................................... 3 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ ........................................................... 4 1 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ СИСТЕМ БЕЗПЕКИ АВТОМОБІЛЯ .............................. 7 1.1 Конструктивні особливості засобів активної та пасивної безпеки в автомобілі ................................................................................................................. 7 1.2 Ситеми збору даних для забезпечення водія інформацією ........................ 13 1.3 Специфіка функціонування систем збору інформації ................................ 19 1.4 Аналіз актуальних систем збору інформації ................................................ 29 2 ПРИНЦИПИ РОБОТИ ТА ЕФЕКТИВНІСТЬ СИСТЕМ БЕЗПЕКИ В АВТОМОБІЛІ ............................................................................................................ 36 2.1 Оцінка визначальних параметрів................................................................... 36 2.2 Основні впливові фактори під час збору критичних даних ....................... 42 2.3 Технології збору основних параметрів ......................................................... 44 3 ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ АКТИВНОЇ БЕЗПЕКИ АВТОМОБІЛЯ ВІД АВАРІЙНИХ СИТУАЦІЙ ....................................................................................... 55 3.1 Вибір комплектуючих для системи активної безпеки ................................ 55 3.2 Опис інтерфейсів апратно-програмних засобів ........................................... 65 3.3 Реалізація системи активної безпеки ............................................................ 72 ВИСНОВКИ ............................................................................................................... 79 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................. 81 2 СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ ADC – аналогово-цифровий перетворювач EEPROM – електрично стирається програмована постійна пам’ять SMD – технологія поверхневого монтажу SPI – послідовний інтерфейс для взаємодії з периферією SRAM – статична пам’ять з довільним доступом БЖ – блок живлення ДП – друкована плата ДТП – дорожньо-транспортна пригода МК – мікроконтролер ПЗ – програмне забезпечення 3 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми. Сучасний розвиток автомобільної галузі характеризується активною інтеграцією інтелектуальних електронних систем у конструкцію транспортних засобів з метою підвищення рівня безпеки дорожнього руху. Значне зростання кількості дорожньо-транспортних пригод, зокрема з летальними наслідками, зумовлює нагальну потребу у впровадженні ефективних засобів активної та пасивної безпеки, здатних не лише зменшити наслідки аварій, а й запобігати їх виникненню [2]. Особливої актуальності набувають системи активної безпеки, які завдяки використанню сучасних сенсорних технологій та мікроконтролерів можуть виявляти критичні ситуації, такі як екстрене гальмування або наявність перешкод, та автоматично ініціювати попереджувальні дії. Існуючі рішення, як правило, інтегровані лише у новітні моделі автомобілів і не пристосовані до встановлення на транспортні засоби попередніх поколінь. Це обмежує їх доступність, особливо в країнах із великим парком вживаних автомобілів. Інші рішення базуються на використанні універсальної, доступної та енергоефективної мікроконтролерної платформи Arduino, у поєднанні з лідарами, ультразвуковими датчиками та сенсорами швидкості, що дозволяє реалізувати функціональну систему активної безпеки з можливістю адаптації до різних моделей автомобілів. Такий підхід сприяє зниженню рівня аварійності, підвищенню інформованості водія та розширює доступ до сучасних технологій безпеки, навіть для власників технічно застарілих транспортних засобів. Таким чином, актуальність теми зумовлена потребою у створенні універсальної, недорогої та ефективної системи активної безпеки, що може бути дообладнана у широкий спектр транспортних засобів для підвищення рівня безпеки дорожнього руху. Мета роботи – проектування універсальної системи активної безпеки автомобіля, здатної попереджати аварійні ситуації за допомогою виявлення перешкод. 4 Об’єкт дослідження – процес проектування інтелектуальної системи активної безпеки автомобіля з використанням мікроконтролерів, датчиків відстані та швидкості.системи активної безпеки сучасних автомобілів. Предмет дослідження – системи активної безпеки автомобіля від аварійних ситуацій. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання: • Провести аналітичний огляд існуючих систем активної та пасивної безпеки автомобіля. • Дослідити функціональні характеристики систем збору даних для забезпечення водія інформацією. • Проаналізувати принципи роботи ключових компонентів, таких як адаптивний круїз-контроль, система екстреного гальмування та паркувальні асистенти. • Запропонувати схему та обґрунтувти вибір комплектуючих для побудови універсальної системи активної безпеки. • Розробити принципову схему роботи системи, яка базується на Arduino Uno, LIDAR TF Luna, сонарі HC-SR04 та інших електронних компонентах. Методи дослідження. У роботі застосовано методи системного аналізу, моделювання фізичних процесів, технічного конструювання, електроніки та мікроконтролерного програмування з використанням середовища Arduino IDE. Для побудови алгоритмів функціонування системи активної безпеки використано структурно-функціональний підхід, що забезпечив можливість логічного поділу її роботи на окремі етапи: зчитування вхідних даних, аналіз ситуації, прийняття рішень та керування виконавчими механізмами. Також використано експериментальний метод для оцінювання точності роботи сенсорів і загальної ефективності системи у типових сценаріях дорожнього руху. Практичне значення отриманих результатів. Розроблена система активної безпеки може бути інтегрована у більшість моделей автомобілів без необхідності істотного втручання у штатну електроніку. Це відкриває широкі можливості для підвищення безпеки руху в умовах обмеженого фінансування 5 або відсутності новітніх технологій у транспортному засобі. Універсальність, простота монтажу, низька вартість та відсутність потреби в перепрограмуванні автомобіля роблять систему доступною для широкого кола споживачів. Система може бути використана як для індивідуального встановлення власниками транспортних засобів, так і для масового впровадження в автопарках комерційного чи муніципального транспорту. Її функціональність дозволяє своєчасно реагувати на критичні ситуації на дорозі, зокрема виявлення перешкод, небезпечне зближення з транспортними засобами та екстрене гальмування, що значно знижує ризик виникнення аварій. 6 1 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ СИСТЕМ БЕЗПЕКИ АВТОМОБІЛЯ 1.1 Конструктивні особливості засобів активної та пасивної безпеки в автомобілі Дорожня безпека становить ключовий пріоритет як для водіїв, так і для виробників транспортних засобів. Світова автомобільна індустрія стрімко розвивається, впроваджуючи численні електронні помічники. Електронні системи захисту в автомобілях охоплюють різноманітні пристрої та поділяються на два основні типи: активні та пасивні [11]. Активні та пасивні системи безпеки автомобіля відіграють ключову роль у забезпеченні захисту водія, пасажирів та інших учасників дорожнього руху. Активні системи безпеки спрямовані на запобігання аварійним ситуаціям і допомогу водієві в їх уникненні, тоді як пасивні системи призначені для мінімізації наслідків зіткнення, якщо воно вже сталося. До активних систем безпеки належать такі технології, як антиблокувальна система гальм, система електронного контролю стійкості, адаптивний круїз- контроль, система попередження про вихід із смуги руху, автоматичне екстрене гальмування, система контролю тиску в шинах та інші. Вони використовують датчики, електронні блоки управління та програмне забезпечення для аналізу ситуації на дорозі та прийняття відповідних рішень, спрямованих на підвищення безпеки. Пасивні системи безпеки включають елементи конструкції автомобіля та спеціальні пристрої, які захищають пасажирів у разі аварії. До них належать ремені безпеки, подушки безпеки, посилений каркас кузова, зони запрограмованої деформації, активні підголівники та інші механізми, які поглинають енергію удару та зменшують ризик травмування. Важливу роль у пасивній безпеці також відіграють спеціальні кріплення для дитячих сидінь та системи автоматичного натягу ременів безпеки. Основними вимогами до цих систем є висока надійність функціонування, стійкість до зовнішніх факторів, швидкість і точність реакції активних систем, а також ефективність захисту пасивних систем. Всі такі пристрої повинні відповідати встановленим міжнародним і національним стандартам безпеки, що 7 забезпечує їх ефективність у реальних умовах експлуатації. Завдяки постійному розвитку технологій автомобільна безпека стає все більш інтелектуальною, забезпечуючи комплексний захист для водія та пасажирів. Поширені активні системи безпеки Автомобільна промисловість широко використовує активні системи безпеки. Незважаючи на різні назви у різних виробників, принципи їх роботи здебільшого подібні. Найпоширеніші системи включають: • ABS (Антиблокувальна система) – забезпечує стабільність автомобіля на слизьких поверхнях при гальмуванні. Система запобігає блокуванню коліс, регулюючи гальмівне зусилля на колесах з різною швидкістю обертання. ABS істотно зменшує гальмівний шлях та дозволяє здійснювати маневри під час гальмування. • Ручне гальмо – один з найпоширеніших елементів активної безпеки. Крім утримання автомобіля на місці під час паркування, воно може використовуватись як аварійна система гальмування при відмові основних гальм. • Зовнішнє освітлення – хоч це може здатися неочевидним, але стоп- сигнали, аварійна сигналізація та габаритні вогні також запобігають ДТП. Вони попереджають інших водіїв про присутність транспортного засобу, що особливо важливо вночі або за поганої видимості. • ESP (Система курсової стійкості) – при заносі автомобіля допомагає водієві відновити контроль, гальмуючи відповідні колеса або змінюючи обертальний момент двигуна. У Європі ця система є обов'язковою для всіх нових автомобілів. ESP стає незамінним помічником при різких маневрах, дозволяючи безпечно змінювати напрямок руху в екстрених ситуаціях. Різноманітність назв однієї системи Залежно від виробника, системи курсової стійкості мають різні назви: • ESP (Electronic Stability Programme) – використовується більшістю європейських та американських виробників автомобілів [9]. • VSA (Vehicle Stability Assist) – застосовується у моделях Honda та Acura. 8 • VSC (Vehicle Stability Control) – використовується в автомобілях Toyota. • DSC (Dynamic Stability Control) – встановлюється на BMW, Jaguar та Rover. • ESC (Electronic Stability Control) – впроваджений у транспортних засобах Kia та Hyundai. • VDC (Vehicle Dynamic Control) – інтегрований у транспортні засоби Infiniti, Nissan та Subaru. Парктронік – система датчиків, що активується під час маневрування для запобігання зіткнень з перешкодами. Водій отримує звукові сигнали, а на екрані відображається відстань до об'єкта. Сучасніші автомобілі оснащуються також камерами переднього і заднього виду. Система працює на низьких швидкостях і більше спрямована на запобігання пошкоджень автомобіля, ніж на захист пасажирів. Обмеження та інновації Перелічені системи не вичерпують усіх існуючих рішень активної безпеки. Проте навіть сучасні системи мають певні недоліки: висока вартість або можливість встановлення лише на технологічно передові автомобілі через потребу в додаткових периферійних пристроях, відсутніх у старіших моделях. Деякі автовиробники реалізують логіку роботи зовнішніх світлових приладів при екстреному гальмуванні за допомогою вже існуючих систем безпеки, зокрема антиблокувальної системи гальм. У таких рішеннях датчики ABS визначають різке зниження швидкості та активують відповідні світлові сигнали, попереджаючи інших учасників дорожнього руху про потенційно небезпечну ситуацію. Це допомагає знизити ризик зіткнення, особливо в умовах обмеженої видимості або на високих швидкостях [8]. Однак у розроблюваному пристрої, що створюється в рамках магістерської дисертації, використовується альтернативний підхід, заснований на застосуванні тривісного акселерометра. Акселерометр дозволяє безпосередньо вимірювати параметри руху автомобіля, зокрема зміну лінійного прискорення у трьох просторових координатах. Завдяки цьому можна з високою точністю визначати моменти екстреного гальмування, без необхідності інтеграції з ABS. Пристрій 9 аналізує отримані дані та активує світлову сигналізацію на основі заданого алгоритму. Перевагою такого підходу є незалежність від штатних автомобільних систем, що дозволяє використовувати пристрій у широкому спектрі транспортних засобів, включаючи ті, що не оснащені ABS або мають нестандартні гальмівні механізми. Крім того, застосування акселерометра дає змогу швидше та точніше реагувати на зміну руху, що потенційно покращує ефективність попередження інших водіїв. Розробка такого пристрою потребує ретельного калібрування акселерометра та створення оптимального алгоритму обробки даних, який враховує різні умови руху та потенційні джерела помилкових спрацьовувань. Успішна реалізація цього рішення може сприяти підвищенню безпеки на дорогах та зменшенню кількості аварійних ситуацій, пов'язаних із раптовими зупинками транспортних засобів. Недоліком існуючих рішень є неможливість дообладнання ними автомобілів старших випусків або інших марок. Запропоноване рішення є універсальнішим і може бути встановлене практично на будь-який легковий автомобіль. Воно активується лише в екстрених ситуаціях і не помітне при звичайному використанні. Важливо, що навіть у разі відмови пристрою робота автомобіля не порушується. Додатковою перевагою є низька собівартість, що сприяє доступності та збільшує попит [20]. Як було зазначено раніше, системи пасивної безпеки створені для мінімізації наслідків дорожньо-транспортних пригод у випадках, коли аварії неможливо уникнути. Більшість таких систем інтегруються в конструкцію автомобіля ще на етапі проектування, хоча деякі можна встановити й на старіші моделі. Розглянемо найпоширеніші системи пасивної безпеки: Основні елементи пасивної безпеки Зони деформації – спеціальні енергопоглинаючі елементи, розташовані в моторному та багажному відсіках, які контрольовано деформуються під час удару. На відміну від старіших моделей, де кузов і пасажирський салон 10 зминалися рівномірно, сучасні автомобілі спроектовані так, що передня частина може бути суттєво пошкоджена, тоді як салон залишається цілісним. Така конструктивна особливість закладається на етапі проектування і складно реалізується на вже випущених автомобілях. Ремені безпеки – основний елемент пасивної безпеки, призначений для фіксації пасажира на сидінні при зіткненні. Безпечне скло – в сучасних автомобілях використовується загартоване скло, яке при руйнуванні розпадається на множину дрібних неріжучих осколків, що зменшує ризик травмування. Подушки безпеки (SRS, Supplemental Restraint System) – еластичні оболонки, які наповнюються газом при спрацьовуванні піропатрону. Ефективне використання подушок безпеки можливе лише у поєднанні з ременями безпеки, інакше вони самі можуть спричинити травми або навіть летальний результат. Аварійний розмикач акумуляторної батареї – існує у двох основних варіантах: піропатрон та електронне реле. Піропатрон встановлюється на позитивну клему акумулятора і активується командою блоку управління системи пасивної безпеки. Роз'єднання відбувається завдяки газам, що виділяються при спрацюванні піропатрону. Електронне реле також активується за сигналом блоку управління. Після спрацювання обидва пристрої підлягають обов'язковій заміні. Удосконалення систем безпеки Перелічені вище системи не вичерпують усіх існуючих механізмів пасивної безпеки. Проте навіть ці базові системи продумані та ефективно захищають пасажирів у випадку автомобільної аварії. Функціонування аварійного розмикача має концептуальну схожість з однією з функцій пристрою, що розробляється в рамках магістерської дисертації. Відмінність полягає в тому, що існуючі пристрої потребують заміни після спрацювання і повністю розривають електричне коло автомобіля [19]. Натомість, запропонований пристрій розриває лише живлення паливного насоса, що запобігає функціонуванню паливної системи при можливому пошкодженні паливопроводів внаслідок ДТП. 11 У сучасних автомобілях система електрозахисту відіграє критично важливу роль у забезпеченні стабільності роботи всіх електричних компонентів. Одним із ключових елементів цієї системи є запобіжники, які запобігають короткому замиканню та надмірному струму, що може пошкодити електроніку або навіть спричинити займання. Запобіжники працюють за принципом розриву електричного кола у випадку перевищення допустимого струму, тим самим захищаючи від серйозних несправностей. Попри ефективність запобіжників у запобіганні коротким замиканням, існують ситуації, коли електричні системи автомобіля можуть бути активовані ненавмисно. Зокрема, це стосується систем активації піропатронів, які використовуються для розгортання подушок безпеки або для інших аварійних механізмів. У деяких випадках ці системи можуть спрацьовувати навіть при незначних механічних впливах, наприклад при потраплянні автомобіля у глибоку дорожню вибоїну або після незначного зіткнення з перешкодою. Таке спрацьовування може призводити до несподіваних наслідків, зокрема до розгортання подушок безпеки без реальної загрози для водія та пасажирів [7]. Ще однією важливою проблемою, пов'язаною з роботою електричних систем, є випадкове відключення акумуляторної батареї. Це може статися внаслідок незначного пошкодження або через аварійне спрацювання захисних механізмів. У такій ситуації автомобіль повністю втрачає здатність до самостійного пересування, оскільки живлення всіх електричних компонентів припиняється. Відключення живлення може вплинути на функціонування системи запалювання, електропідсилювача керма, гальмівної системи та навіть механізму розблокування дверей. Для мінімізації ризиків ненавмисного спрацьовування піропатронів і раптового відключення акумуляторної батареї виробники автомобілів впроваджують додаткові алгоритми контролю та діагностики, що дозволяють враховувати динаміку руху та силу удару. Використання вдосконалених датчиків і електронних блоків управління допомагає відфільтрувати хибні спрацьовування та забезпечити більш точну реакцію на аварійні ситуації. 12 Водночас правильне технічне обслуговування електричних систем і періодична діагностика також сприяють підвищенню загальної безпеки автомобіля. 1.2 Ситеми збору даних для забезпечення водія інформацією Наявність систем допомоги водіям стає все вагомішим фактором при виборі транспортного засобу. Статистика свідчить, що сьогодні кожен п'ятий придбаний легковий автомобіль оснащений такими технологіями, порівняно з лише кожним десятим у 2013 році. Дослідження показують, що універсальне впровадження цих систем могло б запобігти 72% аварій з потерпілими. Глобальна проблема дорожньої безпеки За інформацією Всесвітньої організації охорони здоров'я, ситуація з безпекою дорожнього руху погіршується. Щорічна смертність внаслідок ДТП сягнула 1,35 мільйона осіб – приблизно 3700 смертей щодня. Крім того, десятки мільйонів людей щороку зазнають травм або інвалідності, що кардинально змінює їхнє життя. Ці втрати мають значний вплив як на родини потерпілих, так і на суспільство загалом [22]. Підвищення рівня безпеки завдяки системам допомоги водіям є ключовою причиною їх зростаючої популярності. Інформаційні системи для водіїв представляють необхідний крок на шляху до стратегічної мети – нульової смертності на дорогах. Система оцінювання безпеки нових автомобілів Euro NCAP (European New Car Assessment Programme) відіграє ключову роль у стимулюванні розвитку передових технологій активної та пасивної безпеки. Її основна мета – підвищення рівня захисту водія, пасажирів та пішоходів шляхом тестування нових автомобілів на відповідність сучасним стандартам безпеки. Одним із важливих аспектів Euro NCAP є оцінка ефективності систем попередження аварійного гальмування та контролю руху. До таких технологій належать автоматичне екстрене гальмування (AEB), системи попередження про фронтальне зіткнення, асистенти утримання в смузі руху, адаптивний круїз- контроль та інші засоби, що допомагають водієві уникнути небезпечних ситуацій. Випробування проводяться в умовах, що максимально наближені до 13 реальних дорожніх ситуацій, з використанням динамічних тестів для оцінки реакції автомобіля на потенційні загрози. Euro NCAP регулярно оновлює свої критерії оцінювання, щоб враховувати появу нових технологій та удосконалення існуючих систем. Це стимулює автовиробників впроваджувати інновації та вдосконалювати алгоритми роботи систем безпеки. Наприклад, програма оцінювання включає тести на розпізнавання пішоходів і велосипедистів, ефективність автоматичного гальмування на високих швидкостях, а також аналіз роботи камер та сенсорів, що забезпечують стабільність руху автомобіля [3]. Значення Euro NCAP для автомобільної індустрії важко переоцінити, оскільки високі оцінки у рейтингу безпеки стають важливим фактором конкурентоспроможності автомобільних брендів. Це сприяє активному розвитку нових рішень у сфері безпеки, зокрема використанню штучного інтелекту та машинного навчання для прогнозування небезпечних ситуацій і миттєвої реакції автомобіля. Таким чином, Euro NCAP не лише підвищує рівень безпеки автомобілів, але й відіграє важливу роль у стимулюванні технологічного прогресу, спрямованого на зниження кількості аварій та мінімізацію їх наслідків. Завдяки цій програмі сучасні автомобілі стають все більш захищеними, забезпечуючи безпеку для всіх учасників дорожнього руху. Це безпосередньо впливає на обсяги виробництва сенсорів, необхідних для функціонування таких систем як адаптивний круїз-контроль з екстреним гальмуванням та асистенти паркування. Перешкоди для впровадження Масштабне впровадження подібних систем стримується кількома ключовими факторами: • Недостатня адаптація рішень – для транспортних компаній важливо, щоб системи не лише попереджали водіїв, але й мали інтерфейс для диспетчерів із відображенням критичних подій та формуванням звітів щодо безпечного водіння. 14 • Висока вартість – більшість якісних систем мають значну ціну. Комерційні перевізники часто обирають економію, а муніципальні організації обмежені бюджетними можливостями. • Недосконала дорожня інфраструктура – особливо в Україні відсутність належної дорожньої розмітки унеможливлює ефективну роботу систем контролю руху по смугах. • Відсутність нормативної бази – необхідне законодавче регулювання впровадження таких систем у стратегічно важливих транспортних галузях: шкільні перевезення, далекобійні вантажоперевезення та транспортування небезпечних вантажів. Технічні аспекти та класифікація Сучасні системи моніторингу та допомоги водієві ґрунтуються на поєднанні кількох ключових компонентів, які забезпечують постійний контроль за дорожньою ситуацією та станом кермування. Типова конфігурація таких систем включає фронтальну камеру, що відстежує обстановку перед автомобілем, камеру спостереження за водієм для аналізу його поведінки та процесор обробки даних, який узагальнює отриману інформацію та приймає відповідні рішення [18]. Фронтальна камера забезпечує візуальний контроль дороги, дозволяючи системі розпізнавати об’єкти, дорожню розмітку, знаки та потенційні перешкоди. Вона є основним елементом роботи систем активної безпеки, таких як автоматичне екстрене гальмування, асистент утримання в смузі та адаптивний круїз-контроль. Камера спостереження за водієм, у свою чергу, аналізує вирази обличчя, напрямок погляду, моргання та рухи голови, що допомагає визначати рівень уваги кермувальника та попереджати про можливі ознаки втоми або відволікання. Товариство автомобільних інженерів (SAE) розробило стандарт J3016, який класифікує автоматизовані системи керування транспортними засобами за рівнем автономності. Ця класифікація стала загальноприйнятим стандартом у галузі та дозволяє чітко розмежовувати можливості різних систем, починаючи 15 від простих допоміжних технологій до повністю автономного керування. Вона включає п’ять рівнів автоматизації – від ручного керування (рівень 0) до повної автономності без участі людини (рівень 5). Суттєвою перевагою таких систем є їх незалежність від глибокої інтеграції з автомобілем. У більшості випадків компоненти можуть бути встановлені на зовнішні елементи панелі приладів або на лобове скло, що спрощує їх інтеграцію та використання. Для їх ефективної роботи достатньо лише підключення до бортової електромережі автомобіля, що дозволяє легко адаптувати подібні технології до широкого спектру транспортних засобів без значних конструктивних змін. Такі системи активно впроваджуються в автомобільну індустрію, сприяючи підвищенню рівня безпеки та комфорту водіння. Їх розвиток стимулюється підвищенням вимог до безпеки руху, зростаючими можливостями машинного зору та алгоритмів штучного інтелекту. Вони не лише допомагають уникати аварійних ситуацій, а й сприяють поступовому переходу до більш автономного керування, що є ключовою тенденцією майбутнього автомобільного транспорту [5]. Шлях до автономного керування Хоча повністю безпілотні автомобілі можуть здаватися футуристичною концепцією, більшість необхідних технологій уже представлена на ринку. Ці технології, відомі як «інтелектуальні системи допомоги водієві» (Advanced Driver Assistance Systems – ADAS), являють собою інтегровані функції, що допомагають водіям уникати аварій (активна безпека) або зменшувати серйозність їх наслідків (пасивна безпека). Сучасні автовиробники впроваджують все більшу кількість таких систем у нові моделі, прагнучи зробити керування автомобілем комфортнішим та безпечнішим. Завдяки використанню передових технологій, таких як адаптивний круїз-контроль, автоматичне екстрене гальмування, системи утримання в смузі руху та паркувальні асистенти, водії отримують додаткову підтримку під час керування (табл. 1.1). 16 Таблиця 1.1 – Стандарт класифікації автоматизованих систем № Назва Опис Водій самостійно контролює всі процеси керування Без 0 автомобілем, включаючи динаміку руху, навіть якщо автоматизації транспортний засіб оснащений системами допомоги. Система підтримує водія, допомагаючи з керуванням, Допомога гальмуванням та подачею палива, спираючись на дані про 1 водієві навколишнє середовище. Водій самостійно виконує решту дій. Взаємодія двох систем дозволяє автоматично керувати Часткова 2 рульовим управлінням, прискоренням та гальмуванням, автоматизація працюючи спільно. Автомобіль функціонує в автоматичному режимі, але Умовна 3 потребує реакції водія на сигнали та можливого втручання у автоматизація процес керування. Система здатна повністю керувати транспортним засобом Висока без необхідності втручання водія, навіть якщо він не реагує 4 автоматизація на запит про корекцію руху. Вона також контролює зовнішнє середовище. Всі функції керування повністю виконуються системою Повна 5 незалежно від умов середовища, водій не бере участі в автоматизація управлінні. Сучасні системи допомоги водієві можна розподілити на три ключові функціональні групи: • Системи попередження сигналізують про потенційні небезпеки та ризики на дорозі. Вони включають звукові та візуальні оповіщення від парктроніків, системи раннього попередження про можливе лобове зіткнення та системи, що сповіщають про ненавмисний вихід за межі смуги руху [12]. 17 • Інформаційні системи надають водію важливі дані про навколишнє середовище та умови руху. До цієї категорії належать технології нічного бачення, адаптивні системи освітлення, що автоматично регулюють напрямок світлового променя фар на поворотах, системи розпізнавання швидкісних обмежень на дорожніх знаках, а також системи кругового огляду для безпечного маневрування під час паркування. • Активні системи втручання безпосередньо впливають на керування автомобілем, забезпечуючи стабілізацію або автоматичне маневрування. Прикладами є адаптивний круїз-контроль, який автоматично підтримує безпечну дистанцію до автомобіля попереду, регулюючи швидкість, та система екстреного гальмування, що допомагає уникнути зіткнення або мінімізувати його наслідки через автоматичне активування гальм [16]. Різноманіття інтелектуальних систем На сучасному автомобільному ринку представлено різновиди інтелектуальних систем допомоги водієві, серед яких найбільш поширеними є: 1. Асистент гальмування (Brake assist) 2. Система моніторингу тиску в шинах (TPMS) 3. Система раннього виявлення перешкод (Forward Collision Warning) 4. Асистент повороту (Turning assistant) 5. Система контролю перехресного руху при реверсивному виїзді (Rear Cross Traffic Alert) 6. Комплекс запобігання зіткненням (Collision avoidance system) 7. Стандартний та адаптивний круїз-контроль (Cruise control / Adaptive cruise control) 8. Система допомоги при рушанні на підйомі (HAS) 9. Інтелектуальна система освітлення (Adaptive light control) 10. Монітор контролю "сліпих зон" (Blind spot monitor) 11. Акустична система попередження пішоходів для електромобілів (Electric vehicle warning sounds) 12. Асистент зміни смуги руху (Lane change assistance) 18 13. Система контролю утримання в смузі руху (Lane departure warning system) 14. Система стабілізації при боковому вітрі (Crosswind stabilization) 15. Система ідентифікації дорожніх знаків (Traffic sign recognition) 16. Антиблокувальна гальмівна система (ABS) 17. Система панорамного огляду (Surround View system) 18. Технологія нічного бачення (Automotive night vision) 19. Інтегрований датчик освітлення та опадів (Rain & light sensor) 20. Система допомоги при русі з причепом (Trailer assist) Функціональні можливості та критерії класифікації Сучасні системи здатні оперативно виявляти та попереджати водія звуковими сигналами про: • Потенційний ризик зіткнення з транспортним засобом, що рухається попереду • Можливе зіткнення з пішоходами або велосипедистами Продуктивність і загальна ефективність безпеки автомобіля безпосередньо залежать від типу встановлених інтелектуальних систем [6]. Системи збору та аналізу інформації з відображенням критичних параметрів класифікуються за наступними критеріями: • Технологічний принцип функціонування • Розмірні характеристики компонентів системи • Цінова категорія • Компанія-виробник • Рівень автоматизації згідно з галузевими стандартами 1.3 Специфіка функціонування систем збору інформації Адаптивний круїз-контроль Тривалі автомобільні подорожі, особливо на великих відстанях, можуть стати серйозним випробуванням для водіїв. Постійна концентрація уваги на дорозі, необхідність утримувати стабільну швидкість та контролювати ситуацію в умовах мінливої дорожньої обстановки спричиняють значне фізичне й емоційне навантаження. Втома, що накопичується під час тривалого водіння, 19 може негативно позначитися на реакції водія та його здатності швидко приймати рішення, що підвищує ризик аварійних ситуацій. Саме для зменшення навантаження на водія й підвищення комфорту керування була розроблена система круїз-контролю. Ця технологія бере початок у США 1950-х років, коли були зроблені перші спроби автоматично підтримувати стабільну швидкість автомобіля без необхідності постійного втручання водія. З часом система круїз-контролю отримала значне вдосконалення, і сьогодні вона є стандартним елементом багатьох сучасних автомобілів. Круїз-контроль працює за принципом автоматичної підтримки швидкості руху, встановленої водієм. Завдяки цьому водій може знизити фізичне навантаження на ноги, оскільки відпадає потреба постійно тримати ногу на педалі акселератора. У базових системах круїз-контроль просто підтримує задану швидкість, а в більш сучасних адаптивних варіантах технологія інтегрується з радарними і камерними датчиками, що дозволяє враховувати швидкість руху інших транспортних засобів та автоматично змінювати швидкість залежно від дорожньої ситуації. Адаптивний круїз-контроль значно розширює функціональні можливості технології, дозволяючи не тільки підтримувати швидкість, але й реагувати на зміну обстановки: зменшувати швидкість при наближенні до іншого автомобіля або прискорюватися, коли дорога попереду стає вільною. Деякі системи можуть інтегруватися з камерами розпізнавання дорожніх знаків, що дозволяє автомобілю коригувати швидкість відповідно до обмежень, встановлених на конкретній ділянці дороги [13]. Завдяки розвитку круїз-контролю водіння на довгі дистанції стає менш виснажливим, а безпека на дорозі підвищується. Ця технологія не тільки сприяє зниженню втоми водія, але й позитивно впливає на загальний стиль керування, зменшуючи різкі перепади швидкості та сприяючи економії пального. Тому круїз-контроль продовжує залишатися одним із найбільш корисних інструментів сучасних водіїв, особливо у випадках довгих подорожей, коли комфорт та стабільність руху мають вирішальне значення. 20 Принцип роботи класичного круїз-контролю Круїз-контроль представляє собою спеціалізований автомобільний пристрій, який автоматично підтримує задану швидкість руху без участі водія. Система самостійно регулює натискання на педаль акселератора при зниженні швидкості та контролює її збільшення на спусках. Найбільшу користь від круїз- контролю водії отримують під час далеких подорожей автомагістралями, оскільки в міському циклі руху підтримання постійної швидкості зазвичай неможливе через інтенсивний трафік (рис. 1.1). Рисунок 1.1 – Контроль по смузі руху Еволюція до адаптивної системи Подібно до базового круїз-контролю, який протягом десятиліть встановлювався як стандартне обладнання, адаптивний круїз-контроль (ACC) також вважається важливим елементом підвищення безпеки. Звичайний контролер швидкості просто підтримує задані водієм параметри через панель керування [11]. Адаптивний круїз-контроль, натомість, має значно ширший функціонал. Він аналізує комплексні дані про відносну швидкість та дистанцію до транспортного засобу попереду, а також враховує додаткові параметри руху 21 вашого автомобіля (кут повороту, швидкість обертання тощо). На основі цієї інформації система динамічно регулює швидкість для підтримання безпечної відстані між автомобілями. Технологічна основа системи Для виявлення транспортних засобів, що рухаються в тій же смузі, та перешкод у межах діапазону дії датчиків, адаптивний круїз-контроль оснащується радаром дальньої дії. Сучасні системи ACC зазвичай використовують радарні датчики, що працюють на частотах 76-77 ГГц. (рис. 1.2) Рисунок 1.2 – Система круїз-контролю Принцип дії базується на випромінюванні та прийомі відбитих від об'єктів радіохвиль. Аналізуючи час повернення сигналу та співвідношення амплітуд, система розраховує дистанцію, швидкість та кутове положення автомобілів попереду. Електронні компоненти для аналізу та управління інтегровані безпосередньо в корпус датчика. Вони комунікують через цифрову шину даних з іншими електронними блоками автомобіля, які контролюють параметри двигуна та гальмівної системи [23]. Різновиди технологічних рішень Альтернативні системи адаптивного круїз-контролю, що використовують технологію LIDAR (Light Detection and Ranging), пропонують високоточний 22 метод аналізу навколишнього середовища для регулювання швидкості автомобіля. Принцип їх роботи ґрунтується на випромінюванні лазерних променів інфрачервоного спектру, які відбиваються від навколишніх об'єктів і повертаються назад до датчика. На основі часу проходження сигналу система обчислює відстань до інших транспортних засобів та перешкод, формуючи детальну тривимірну карту навколишнього середовища. Головною перевагою LIDAR перед іншими технологіями в адаптивному круїз-контролі є висока точність зондування. Завдяки вузькому спрямованому лазерному променю система може розпізнавати об’єкти з великою деталізацією та оперативно адаптувати параметри руху автомобіля. Це особливо корисно для роботи в складних умовах міського трафіку, де необхідно швидко реагувати на зміни дистанції до попереду рухомих транспортних засобів [1]. Однак варто враховувати суттєві обмеження LIDAR у несприятливих погодних умовах. На відміну від радарних систем, що використовують радіохвилі для сканування простору, LIDAR є оптичною технологією і сильно залежить від прозорості атмосфери. У тумані, дощі або снігових опадах лазерне випромінювання може значно розсіюватися або поглинатися частинками води та льоду, що призводить до погіршення якості сканування. Це може вплинути на здатність системи коректно розпізнавати об'єкти та визначати безпечну дистанцію для руху. Через ці обмеження автовиробники часто комбінують LIDAR із іншими сенсорними технологіями, зокрема радарами та камерами. Радари, які працюють на основі радіочастотного зондування, менш чутливі до погодних умов і можуть надійно визначати відстань до об'єктів навіть у сильному дощі чи тумані. Камери, у свою чергу, доповнюють систему, забезпечуючи візуальне розпізнавання дорожньої розмітки, знаків та інших ключових об'єктів. Таким чином, хоча LIDAR забезпечує високу точність аналізу навколишнього середовища, його використання в адаптивних системах круїз- контролю потребує комплексного підходу для мінімізації впливу несприятливих умов. Комбінація кількох сенсорних технологій дозволяє створювати більш 23 надійні та ефективні системи керування, що підвищують рівень безпеки та комфорту під час водіння. Перспективи розвитку технології Логічним продовженням еволюції круїз-контролю стала його здатність не лише підтримувати встановлену швидкість, але й динамічно адаптуватися до дорожніх умов. Система тісно інтегрується з різноманітними датчиками для комплексної оцінки дорожньої ситуації. Незалежно від типу застосовуваних радарів – лазерних, електромагнітних чи оптичних – ключовим фактором є те, що такі системи являють собою важливий крок до повністю автономного керування транспортним засобом у найближчому майбутньому. Сучасні системи вже здатні розпізнавати інші автомобілі та відповідно реагувати, навіть повністю відтворюючи режим руху транспортного засобу попереду. Крім того, технологія точно підтримує безпечну дистанцію. Найбільш значущим застосуванням з погляду безпеки є здатність системи запобігати зіткненням завдяки постійному моніторингу відстані та швидкості, що дозволяє водієві періодично розслаблятися, коли попереду рухається автомобіль з передбачуваною манерою їзди [16]. У разі відсутності транспортних засобів попереду, водій повинен самостійно контролювати дотримання швидкісного режиму, реагувати на несподівані перешкоди та дорожню розмітку, хоча сучасні датчики вже здатні відстежувати ці параметри автоматично. Система екстреного гальмування Одним із основних технічних засобів, що сприяють уникненню аварій або зменшенню їх серйозності, виступає система екстреного гальмування (рис. 1.3). Вона забезпечує підвищену ефективність гальмівної системи в небезпечних ситуаціях, дозволяючи зменшити гальмівний шлях у середньому на 20%. Абревіатура BAS (Brake Assistant) у буквальному перекладі означає «асистент гальмування». Залежно від типу, ця система або підсилює зусилля водія під час натискання на педаль гальма (так зване «дотискання»), або ж самостійно активує гальмування і зупиняє автомобіль без втручання водія. 24 Рисунок 1.3 – Система екстреного гальмування Системи екстреного гальмування поділяються на дві основні категорії: • Системи підтримки водія під час екстреного гальмування • Автоматизовані системи екстреного гальмування Перша категорія активується в момент, коли водій натискає на педаль гальма, і забезпечує максимальний тиск у системі – таким чином, вона фактично підсилює дію водія. Друга ж категорія виконує аналогічну функцію, але повністю автономно, без участі водія, ініціюючи гальмування автоматично у критичних ситуаціях. Залежно від методу створення максимального гальмівного тиску, ці системи поділяються на пневматичні та гідравлічні. Пневматичні варіанти, відповідно до своєї назви, використовують вакуумний підсилювач гальм для посилення дії (див. рис. 1.4). Найпоширеніші з них: • BA (Brake Assist) – система екстреної допомоги при гальмуванні. • BAS (Brake Assist System) – технологія посилення гальмівного зусилля у критичних ситуаціях. • EBA (Emergency Brake Assist) – застосовується в автомобілях Audi, Volkswagen, Skoda, Toyota, BMW, Volvo, Mercedes-Benz. • AFU – система аварійного гальмування, що використовується у французьких автомобілях, зокрема Citroën, Peugeot та Renault. 25 До складу пневматичної системи входить датчик положення штока вакуумного підсилювача, електронний блок управління та сам привід штока. За своїм принципом роботи така система належить до механічного типу, оскільки її активація ґрунтується на визначенні сили, з якою водій тисне на педаль гальма. Рисунок 1.4 – Пневматична система аварійного гальмування У гідравлічних гальмівних системах максимальний гальмівний тиск формується за допомогою компресора, що підвищує тиск гальмівної рідини [5]. До таких систем належать: • HBA (Hydraulic Brake Assist) та HBB (Hydraulic Brake Booster) – застосовуються в Volkswagen та Audi. • SBC (Sensotronic Brake Control) та BA Plus (Brake Assist Plus) – розробки Mercedes-Benz. • DBC (Dynamic Brake Control) – використовується в BMW. Принцип роботи HBA та HBB подібний: системи аналізують силу натискання на педаль гальма та за потреби активують додатковий насос. SBC врахoвує більше параметрів, включаючи швидкість переміщення ноги з 26 акселератора на гальмо та час досягнення граничного сигналу. Система Brake Assist сьогодні встановлюється практично на всіх сучасних автомобілях. Вона включає комплекс сенсорів, що відстежують швидкість автомобіля, дистанцію до авто попереду та інтенсивність натискання гальма. На основі цих даних система налаштовує початкове й прогресивне гальмівне зусилля. При виявленні екстреного гальмування система отримує енергію безпосередньо від гальмівного поршня, а не від підсилювача, як у механічних системах [8]. Механічна система екстреного гальмування є однією з найперших технологій, спрямованих на підвищення безпеки водіння, і відзначається простотою конструкції та високою надійністю. Її основна функція полягає в тому, щоб забезпечити швидке та ефективне гальмування автомобіля в критичних ситуаціях, коли водій застосовує значне зусилля на педаль гальма. Принцип роботи цієї системи ґрунтується на аналізі двох ключових параметрів: швидкості руху транспортного засобу та сили натискання на педаль гальма. У разі різкого натискання педалі при високій швидкості система інтерпретує це як екстрене гальмування і активує гальмівний підсилювач. Гальмівний підсилювач (вакуумний або гідравлічний) збільшує прикладене зусилля, допомагаючи миттєво передати максимальний тиск на гальмівні механізми. Це дозволяє швидко знизити швидкість автомобіля та мінімізувати ризик аварійної ситуації. Перевага механічної системи екстреного гальмування полягає у її автономності – вона не залежить від електронних датчиків та складних алгоритмів обробки даних, як сучасні автоматизовані системи. Завдяки цьому вона демонструє високу надійність та працездатність навіть у несприятливих умовах, таких як відмова електронних компонентів або аварійне відключення електроживлення. Попри свою ефективність, механічна система екстреного гальмування поступово поступилася місцем більш сучасним технологіям, таким як електронні системи розподілу гальмівного зусилля, антиблокувальна система гальм та автоматичне екстрене гальмування. Однак її основний принцип 27 продовжує використовуватися в сучасних гальмівних механізмах, оскільки швидке та потужне гальмування залишається критично важливим фактором безпеки на дорогах. Завдяки своїй простоті та високій ефективності механічна система екстреного гальмування залишається фундаментальним елементом автомобільної інженерії, що заклав основу для подальшого розвитку технологій активної безпеки. Преміальні комплектації автомобілів часто оснащуються автоматичними системами екстреного гальмування, які спрацьовують незалежно від дій водія: • Pre-Safe Brake (Mercedes-Benz) • CMBS (Honda) • FCM (Mitsubishi) • Active City Stop (Ford) • City Safety (Volvo) • PEBS (Bosch) • AEB (TRW) Паркувальні асистенти Паркування в умовах обмеженого простору може викликати труднощі навіть у досвідчених водіїв. Для безпечного маневрування використовується паркувальний радар (парктронік) [18]. Паркувальний радар, також відомий як «Акустична Паркувальна Система» (АПС) або ультразвуковий датчик паркування, допомагає визначити відстань до перешкод. Принцип роботи базується на випромінюванні ультразвукових сигналів і прийомі їх відбитого варіанту. Аналізуючи часову різницю між випромінюваним і відбитим сигналами, система розраховує дистанцію до об'єкта. Така система корисна як для новачків, які ще не мають достатнього досвіду паркування, так і для професіоналів, дозволяючи безпечно маневрувати в тісних умовах (рис. 1.5). Кожна система допомоги при паркуванні включає в себе кілька ключових елементів: • ультразвукові сенсори; 28 • блок керування; • пристрої для відображення інформації (це можуть бути дисплеї або звукові сигналізатори, інтегровані в головний блок). Рисинок 1.5 – Робота паркувального асистента Кількість сенсорів варіюється залежно від конкретної моделі – зазвичай від двох до восьми і більше. Чим більше встановлено датчиків, тим вищою є точність роботи системи. Це пояснюється тим, що при мінімальній кількості сенсорів можуть виникати «сліпі зони», в яких система не здатна виявити перешкоди, зокрема вузькі або тонкі об’єкти, як-от стовпи чи дерева. У деяких пристроях з базовою комплектацією передбачена можливість підключення додаткових датчиків для розширення зони контролю [7]. 1.4 Аналіз актуальних систем збору інформації Принцип роботи паркувальної системи (рис. 1.6) може бути: • Врізним або накладним • З провідним або бездротовим способом підключення Використання бездротового з’єднання усуває потребу у прокладанні кабелів по всьому салону автомобіля, проте такі системи, як правило, мають вищу вартість. 29 Рисунок 1.6 – Компоненти паркувальної системи Варіанти, що комплектуються дисплеєм, забезпечують підвищений комфорт і зручність під час експлуатації. Екран дозволяє контролювати наближення перешкоди. Принцип роботи датчика парктроніка досить простий. Встановлені датчики випромінюють ультразвуковий імпульс, який відбивається від найближчої перешкоди і повертається назад. Контролер вимірює час, за який відбитий сигнал повертається, і на основі цього обчислює відстань до об’єкта. Отримана інформація передається на дисплей пристрою або подається у вигляді звукового сигналу, залежно від моделі (рис. 1.7). Крім того, блок управління відповідає за тестування та самодіагностику системи – у разі несправності він сповіщає про це відповідним сигналом [12]. Рисунок 1.7 – Принцип роботи паркувальної системи 30 Радари паркування є важливими елементами допоміжних систем автомобіля, які значно підвищують комфорт і безпеку під час маневрування в обмежених просторах. Вони використовують ультразвукові датчики для визначення відстані до перешкод, аналізуючи відбиті звукові хвилі, що дозволяє водієві отримувати точну інформацію про навколишнє середовище [14]. За розміщенням датчиків паркувальні радари поділяються на передні та задні. Передні паркувальні радари передбачають установку датчиків як на передньому, так і на задньому бампері автомобіля. Зазвичай у стандартному комплекті переднього паркувального радара передбачено щонайменше шість датчиків: чотири встановлюються на задньому бампері, а два – на передньому. Це забезпечує можливість контролю маневрування не лише під час руху назад, але й у складних ситуаціях при паркуванні передньою частиною автомобіля. Принцип роботи передніх радарів аналогічний заднім системам. Ультразвукові сенсори випромінюють звукові хвилі, які, після відбиття від перешкод, повертаються назад до приймача. Процесор аналізує отримані дані та визначає відстань до об'єкта, формуючи звукові та візуальні попередження для водія. Такі системи можуть працювати у декількох режимах: статичному (з постійним моніторингом перешкод) та динамічному (з адаптацією чутливості залежно від швидкості руху автомобіля). Деякі передові моделі паркувальних радарів дозволяють перемикати прийом сигналів між передніми та задніми датчиками залежно від активного сценарію використання. Це забезпечує ефективну адаптацію до різних маневрувань та покращує точність виявлення перешкод. Крім того, сучасні системи можуть інтегруватися з камерами заднього виду, що дозволяє комбінувати візуальні та ультразвукові дані для більш точного зображення парковки. Завдяки використанню передніх і задніх паркувальних радарів значно знижується ризик пошкодження автомобіля під час маневрування, а водій отримує додаткову впевненість під час паркування в складних умовах. Розвиток технологій у цій сфері продовжує покращувати ефективність роботи датчиків, 31 роблячи їх незамінним елементом систем активної безпеки транспортних засобів. Паркувальні радари прості у використанні, однак важливо правильно встановити сенсори у вертикальній площині, інакше пристрій може сприймати дорожнє покриття як перешкоду. Якщо паркувальний радар не оснащений дисплеєм, він попереджає про наближення об’єкта звуковими сигналами. Чим ближче перешкода, тим гучнішим стає звук. При критичному наближенні (25- 30 см) сигнал стає безперервним. Візуальне відображення даних залежить від типу екрану: популярні бюджетні моделі мають світлодіодний дисплей, що змінює колір залежно від відстані до перешкоди. Зелене світло означає її наявність, а червоне свідчить про критичне наближення. Деякі пристрої також відображають точну дистанцію у метрах. Моделі з екраном зазвичай коштують дорожче і можуть додатково містити камеру заднього виду. В Україні паркувальні радари вперше стали популярними завдяки торговій марці Парктронік (англ. Parktronic) від Mercedes-Benz. З часом у розмовній мові цей термін став узагальненою назвою для всіх подібних систем. Інші виробники використовують власні терміни: наприклад, BMW та Audi називають технологію Parkassistent, а Audi також застосовує скорочення APS (Audi Parkassistenzsysteme німецькою або Audi parking system англійською). Продукція AMS користується стабільним попитом серед відомих брендів автомобільної електроніки. Паркувальні системи цього виробника сумісні з більшістю сучасних автомобілів і проходять ретельну перевірку якості, щоб відповідати високим стандартам [19]. Парктронік AMS A8191-0 Black (рис. 1.8) – це допоміжна система, яка сприяє безпечному паркуванню та маневруванню в умовах обмеженого простору чи недостатнього освітлення. Вона попереджає водія про наближення до об'єктів за допомогою звукових та візуальних сигналів. Система оснащена датчиками з фаскою, які монтуються у передній та задній бампер авто. Для їх встановлення необхідно виконати свердління отворів, використовуючи спеціальну фрезу, що входить у комплект. Чутливість сенсорів залежить від їх чистоти, тому їх слід регулярно очищати від забруднень. 32 Рисунок 1.8 – Зовнішній вигляд паркувального радару AMS A8191-0 На світлодіодному дисплеї парктроніка відображається інформація про відстань до найближчої перешкоди: • Цифрове значення у метрах • Індикатор небезпеки, що складається з поділів жовтого та червоного кольору Датчики здатні виявляти об'єкти на відстані від 30 см до 2 м, з точністю вимірювань 10 см. Система запам’ятовує виступаючі елементи автомобіля та дозволяє регулювати чутливість датчиків. Вона сумісна з бортовою електронікою та має надійний захист від перешкод [9]. Альтернативний, більш дорогий варіант – Парктронік Phisung H50P (рис. 1.9), що додатково оснащений відеореєстратором. Його характеристики: • Дзеркало з відеореєстратором, камерою заднього виду та парктроніком • Основна камера: Full HD 1920×1080p, з оглядом 170 градусів • HD-камера заднього виду з розміткою паркування • Одночасний запис з передньої та задньої камер • Підтримка карт пам’яті до 32 ГБ (10-й клас) Конструкція пристрою включає дзеркало заднього виду з IPS-дисплеєм (1600×400) та дзеркальним покриттям. Екран відображає відео з камер, паркувальну розмітку та індикацію сенсорів парктроніка. Проаналізувавши товар, створено таблицю порівняних характеристик (табл. 1.2). 33 Таблиця 1.2 – Порівняльні характеристики Характеристики AMS A8191-0 Phisung H50P Місце Передній і задній бампери Задній бампер встановлення Тип датчика Сонар Сонар + камера Діаметр датчика 18.5 мм 20.5 мм Кількість датчиків 8 4 Тип виводу LED дісплей Екран Кут огляду 110° 140° Джерело живлення Акумулятор Від прикурювача Робоча температура -10 ~ +50С -30 ~ +70С Дзеркало-реєстратор – 1 Дзеркало-реєстратор – 1 шт. шт Камера заднього виду Зарядний пристрій – 1 шт. – 1 шт. Комплектація Блок парктроніка – 1 шт. Блок парктроніка – 1 шт. Датчики парктроніки - 8 шт. Датчики парктроніки - 4 шт. Рисунок 1.9 – Зовнішній вигляд парктроніка Phisung H50P з відеореєстратором 34 Дзеркало Phisung H50P легко монтується та гармонійно вписується в інтер'єр автомобіля (рис. 1.10). Завдяки цій системі водій може оперативно фіксувати дорожні події та переглядати відеозаписи в реальному часі. Рисунок 1.10 – Зовнішній вигляд паркувальної камери 35 2 ПРИНЦИПИ РОБОТИ ТА ЕФЕКТИВНІСТЬ СИСТЕМ БЕЗПЕКИ В АВТОМОБІЛІ 2.1 Оцінка визначальних параметрів Кожен досвідчений і відповідальний водій має володіти навичками маневрування та ефективного гальмування, особливо в складних погодних умовах, на слизькій дорозі чи під час екстрених ситуацій. Згідно з правилами дорожнього руху, водій зобов’язаний коригувати швидкість автомобіля відповідно до поточної ситуації на дорозі, аж до повної зупинки, щоб гарантувати безпеку руху. Це особливо важливо у випадках раптових змін дорожніх умов, появи перешкод або необхідності уникнення аварійних ситуацій. Вміння керувати гальмівним процесом та застосовувати ефективні техніки гальмування є ключовими навичками, які допомагають водієві швидко реагувати на загрози [23]. Серед основних методів гальмування варто виділити поступове гальмування, екстрене гальмування та імпульсне гальмування. Поступове гальмування використовується в стандартних умовах руху, коли водій завчасно планує зупинку та плавно зменшує швидкість, уникаючи різких змін навантаження на гальмівні механізми. Такий метод дозволяє підтримувати стабільність автомобіля, знижує знос шин і покращує загальний контроль над транспортним засобом. Екстрене гальмування застосовується в ситуаціях, коли необхідно максимально швидко зупинити автомобіль для уникнення зіткнення або небезпечного маневру. У цьому випадку водій має натиснути на педаль гальма з максимальним зусиллям, одночасно підтримуючи керування, щоб запобігти блокуванню коліс. Антиблокувальна система гальм відіграє важливу роль у таких ситуаціях, оскільки вона запобігає блокуванню коліс і забезпечує можливість маневрування навіть під час екстреного гальмування. Імпульсне гальмування застосовується на слизьких дорогах, коли пряме натискання на гальма може спричинити занос або втрату контролю. Цей метод передбачає короткі послідовні натискання на педаль гальма, що дає можливість 36 поступово знижувати швидкість без втрати зчеплення коліс з дорогою. Така техніка особливо корисна на льоді, мокрому асфальті або засніжених ділянках. Знання та правильне застосування цих технік формують впевненість водія у власній здатності швидко та безпечно реагувати на небезпечні ситуації на дорозі. Крім того, регулярне тренування гальмування, зокрема на полігонах або спеціальних майданчиках, допомагає удосконалювати навички та адаптувати їх до різних дорожніх умов. Успішне керування гальмуванням не тільки знижує ризик аварій, але й сприяє загальному покращенню безпеки дорожнього руху, роблячи поїздки комфортними та контрольованими [21]. Гальмівний шлях – це критично важливий параметр безпеки автомобіля, що визначає відстань, яку транспортний засіб долає після активації гальм аж до повної зупинки. Він залежить від низки факторів, серед яких ключову роль відіграють швидкість руху, тип гальмівної системи, стан дорожнього покриття, якість шин і погодні умови. Основним чинником, що впливає на довжину гальмівного шляху, є швидкість руху. Оскільки кінетична енергія автомобіля прямо пропорційна квадрату швидкості, навіть незначне її збільшення призводить до значного подовження гальмування. Наприклад, при подвоєнні швидкості гальмівний шлях збільшується вчетверо. Тип гальмівної системи також визначає ефективність гальмування. Сучасні автомобілі оснащуються дисковими гальмами, які мають кращу динаміку порівняно з барабанними, а також системами (антиблокувальна система гальм), що запобігають блокуванню коліс, дозволяючи водієві зберігати керованість під час екстреного гальмування. Електронні системи стабілізації допомагають зменшити ризик втрати контролю над автомобілем на складних ділянках дороги. Стан дорожнього покриття є ще одним важливим фактором. Сухий і чистий асфальт забезпечує максимальне зчеплення шин із поверхнею, тоді як мокрий, засніжений або брудний дорожній покрив значно збільшує гальмівний шлях через зниження коефіцієнта тертя. Для зменшення впливу несприятливих 37 умов використовуються спеціальні зимові та всесезонні шини з високою здатністю до зчеплення. Якість та стан шин безпосередньо впливають на ефективність гальмування. Зношені або неправильно накачані шини мають гірші характеристики зчеплення, що може призвести до подовження гальмівного шляху. Оптимальний рівень тиску та відповідний тип шин допомагають покращити безпеку водіння. Крім технічних факторів, на гальмівний шлях також впливають погодні умови та реакція водія. Дощ, сніг та лід можуть суттєво збільшити відстань гальмування, а втомлений або неуважний водій може втратити дорогоцінні секунди перед активацією гальм. Розуміння всіх цих факторів дозволяє водієві краще контролювати процес гальмування та ефективно реагувати на змінні дорожні умови, тим самим підвищуючи рівень безпеки як для себе, так і для інших учасників руху. Варто зазначити, що цей показник не враховує час реакції водія. У загальному процесі зупинки визначальним фактором є зупинний шлях, який включає як час реакції водія на загрозу, так і відстань від натискання на педаль гальма до повного припинення руху автомобіля [19]. Отже, аналізуючи ці дані, можна сформулювати наступну закономірність: �� = �� + ��, (2.1) де: L – довжина зупинного шляху; T – час реакції водія; S – гальмовий шлях. Зупинний шлях – це відстань, яку автомобіль долає від моменту виявлення небезпеки водієм до його повної зупинки. Він включає як шлях, пройдений під час реакції водія, так і час, необхідний для активації гальмівної системи. 38 Зважаючи на умови видимості у напрямку руху, водій повинен обирати таку швидкість, щоб зупинний шлях не перевищував дистанцію огляду. Якщо цей показник виходить за межі безпечних значень, швидкість слід знизити [17]. На довжину зупинного шляху впливають такі фактори: • Швидкість реакції водія • Технічний стан транспортного засобу • Якість дорожнього покриття Обчислення зупинного шляху здійснюється за відповідною формулою. , (2.2) де: t1 – час реакції водія; t2 – час спрацьовування гальм; k – коефіцієнт ефективності гальмування; V – швидкість руху автомобіля; g – прискорення вільного падіння. Час реакції водія (рис. 2.1) – це критично важливий параметр, який визначає його здатність швидко та правильно реагувати на небезпеку під час керування автомобілем. Він охоплює період між моментом, коли водій візуально або через інші відчуття сприймає загрозу, і його фактичними діями, спрямованими на уникнення небезпечної ситуації. Найчастіше це передбачає перенесення ноги на педаль гальма та її натискання, але також може включати поворот керма чи інші маневри. Тривалість реакції залежить від багатьох факторів, серед яких ключову роль відіграють індивідуальні особливості водія та його досвід керування. Водії з великим стажем часто демонструють швидші реакції завдяки розвиненій навичці прогнозування ситуацій на дорозі та ефективному використанню периферійного зору. У той же час, новачки можуть мати довший час реакції через нестачу практичних навичок та недостатню впевненість у своїх діях. Фізіологічні та психоемоційні фактори також суттєво 39 впливають на швидкість реакції. Втома, напруження, стрес або надмірне розслаблення можуть сповільнювати здатність водія моментально приймати рішення. Фізичне самопочуття має значний вплив: будь-які захворювання, що знижують концентрацію уваги або координацію рухів, можуть подовжити час реакції. Особливо небезпечним є стан алкогольного чи наркотичного сп’яніння, який призводить до значного зниження швидкості обробки інформації мозком, порушення моторики та втрати адекватного сприйняття дорожньої ситуації. Крім того, позиція тіла водія, розташування рук і ніг щодо органів управління автомобілем також мають значення. Неправильне сидіння, надто розслаблена поза або віддалене розташування ніг від педалей можуть створити додаткове затримання перед виконанням необхідного маневру. Оптимальне положення водія – з правильним кутом згину колін, розташуванням рук на кермі та прямою спиною, що сприяє швидкій реакції та ефективному керуванню [15]. Рисунок 2.1 – Приклад зупинного шляху Таким чином, водійський час реакції є сукупністю фізичних, психологічних та технічних факторів, які впливають на безпеку керування 40 автомобілем. Його оптимізація можлива через тренування, підтримку гарного самопочуття, уникнення станів, що погіршують концентрацію, та правильну організацію робочого простору в автомобілі. Уміння ефективно контролювати ці фактори забезпечує водієві більшу впевненість у власних діях і сприяє запобіганню аварійних ситуацій на дорозі [14]. Гальмівний шлях – це відстань, яку автомобіль долає після активації гальмівної системи до повної зупинки. Водночас зупинний шлях завжди перевищує гальмівний, оскільки враховує не лише процес гальмування, а й дистанцію, яку транспортний засіб проходить під час реакції водія на небезпеку. На довжину гальмівного шляху впливають такі чинники, як швидкість руху, стан дорожнього покриття, якість шин та погодні умови. Жоден об'єкт не може зупинитися миттєво, і автомобіль не є винятком. Після натискання водієм на педаль гальма транспортний засіб не припиняє рух відразу, оскільки повна зупинка вимагає втрати енергії, що забезпечує його пересування. Саме тому існує гальмівний шлях – відстань, яку автомобіль проходить від моменту натискання на гальма до повного припинення руху. Довжина гальмівного шляху залежить не лише від конструктивних особливостей автомобіля та його гальмівної системи, а й від швидкості реакції водія. Прийняття рішення про необхідність гальмування потребує часу, і навіть незначна затримка може суттєво вплинути на відстань, яку автомобіль проїде, особливо на високій швидкості. Щоб правильно розрахувати реальну довжину гальмівного шляху, необхідно враховувати такі фактори: 1. Час реакції водія – період, протягом якого він оцінює дорожню ситуацію та приймає рішення про гальмування. У середньому цей час становить приблизно 0,1 секунди. 2. Час фізичного натискання педалі гальма – після усвідомлення необхідності гальмування водій переміщує ногу з педалі газу на педаль гальма і натискає її, що займає близько 0,8 секунди. У таблиці нижче показано, як час реакції водія впливає на відстань, яку автомобіль долає до початку фактичного гальмування. 41 Таблиця 2.1 демонструє, як із зростанням швидкості автомобіля збільшується не лише гальмівний шлях, а й загальна відстань, необхідна для його повної зупинки. Таблиця 2.1 – Залежність довжини зупинного шляху Швидкість Відстань до початку Гальмівний Загальний зупинний руху гальмування шлях шлях 20 км/год 6 м 6 м 12 м 40 км/год 12 м 24 м 36 м 60 км/год 18 м 55 м 73 м 80 км/год 24 м 76 м 100 м 100 км/год 38 м 105 м 143 м 2.2 Основні впливові фактори під час збору критичних даних Довжина гальмівного шляху автомобіля залежить від багатьох факторів, які можна розділити на кілька основних категорій: 1. Швидкість автомобіля. Чим вища швидкість, тим довший гальмівний шлях. 2. Справність гальмівної системи. Якість та ефективність гальм впливають на здатність швидко зупинити автомобіль. 3. Стан шин. Зношені шини значно знижують зчеплення з дорогою, що збільшує гальмівний шлях. 4. Наявність системи ABS. Системи антиблокування гальм (ABS) допомагають запобігти блокуванню коліс і скорочують гальмівний шлях. 5. Реакція водія. Час реакції водія на ситуацію є критично важливим. 6. Стан дороги. Погодні умови (сніг, лід, дощ) та якість дорожнього покриття (трещини, листя, калюжі) також впливають на гальмівну відстань. 42 7. Маса автомобіля. Важчі автомобілі потребують більшого гальмівного шляху. Водій може мати різну швидкість реакції в залежності від: • Погодні умови. Погана видимість або несприятливі погодні умови. • Фізичний стан. Втома, сонливість, алкоголь або наркотики значно знижують швидкість реакції. • Досвід водія. Досвідчені водії можуть швидше реагувати на небезпеки. Таблиця 2.2 надає уявлення про те, як швидкість та стан дорожнього покриття впливають на гальмівний шлях. Зі збільшенням швидкості транспортного засобу гальмівний шлях суттєво зростає, оскільки кінетична енергія автомобіля вимагає більшої дистанції для повної зупинки [12]. Таблиця 2.2 – Середні значення згідно з даними Euro NCAP Швидкість руху автомобіля, км/год Дорожнє покриття 20 40 60 60 80 100 Гальмівний шлях автомобіля Грунтова 6м 15м 32м 43м 50м 62м дорога Мокрий 9м 22м 44м 58м 75м 85м асфальт Засніжена 18м 29м 63м 80м 112м 159м дорога Зледеніла 32м 53м 110м 169м 234м 278м дорога На слизьких поверхнях, таких як мокрий або зледенілий асфальт, зчеплення автомобіля з дорогою знижується, що призводить до збільшення гальмівного шляху. Стан шин також грає важливу роль: 43 • Зношені шини. Зменшене зчеплення через недостатню глибину протектора. • Якість гуми. Дорожчі шини зазвичай забезпечують краще зчеплення з дорогою. 2.3 Технології збору основних параметрів Для роботи системи моніторингу критичних параметрів водія, що використовує круїз-контроль і екстрене гальмування, необхідні такі датчики, як далекомір та спідометр (рис. 2.2). Рисунок 2.2 – Блок-схема системи збору інформації Вони збирають дані, які надходять на блок обробки, а потім передаються для аналізу та відповідних дій водія, що сприяє стабільному руху та підвищенню рівня безпеки. Далекомір – це різновид лідара, що характеризується вузьким кутом огляду. Пристрій спрямований вперед і фіксує виключно дані про відстань до об'єктів, без зайвої інформації [10]. 44 Оптичні далекоміри працюють за принципом Time of Flight (ToF), тобто вимірюють час, за який світловий сигнал долає відстань до об’єкта і назад. Робоча дистанція залежить від типу джерела світла: • Інфрачервоні світлодіоди забезпечують вимірювання на десятки метрів • Лазерні лідари можуть визначати відстань до кількох кілометрів Такий підхід дозволяє отримувати точні дані щодо розташування об'єктів у просторі. (рис. 2.3). Рисунок 2.3 – Принцип роботи оптичного далекоміру Визначення часу проходження світлового променя є ключовим аспектом багатьох оптичних вимірювальних технологій, зокрема в системах лазерного далекомірювання та тривимірного сканування. Одним із найефективніших методів досягнення високої точності в таких пристроях є застосування імпульсного лазера, який безпосередньо вимірює часові затримки. Принцип роботи цієї технології полягає у випромінюванні короткого лазерного імпульсу, що поширюється в просторі, відбивається від цільового об'єкта та повертається назад до приймача. Вимірюючи час між випромінюванням і прийомом відбитого сигналу, пристрій обчислює відстань до об'єкта [8]. Оскільки для такої методики необхідне надзвичайно точне вимірювання часових проміжків, системи імпульсного лазерного зондування оснащуються високочутливими електронними компонентами, здатними фіксувати часові інтервали в діапазоні пікосекунд. Це потребує застосування надшвидких фотодетекторів і високочастотних електронних схем для обробки сигналів, що робить такі 45 пристрої порівняно дорогими й складними у виробництві. Високоточна електроніка дозволяє забезпечити значну точність вимірювань, що особливо важливо в лазерних далекомірах, топографічних системах та технологіях автономного транспорту. Альтернативним підходом до вимірювання відстані є метод визначення фазового зсуву відбитого світла. Цей метод базується на випромінюванні колімованого інфрачервоного лазерного променя, який після взаємодії з поверхнею об'єкта змінює свою фазу. Пристрій аналізує різницю фаз між випроміненим і відбитим світловим сигналом, що дозволяє обчислити відстань до цілі. Такий метод є менш енергоємним та дешевшим порівняно з імпульсним лазерним зондуванням, проте його точність може залежати від характеристик відбивної поверхні. Якщо поверхня об’єкта має значну шорсткість, яка перевищує довжину хвилі падаючого світла, відбувається дифузне відбиття. У цьому випадку відбитий інфрачервоний сигнал розсіюється нерівномірно, але при певних умовах він повертається майже паралельно вихідному променю. Це явище використовується в лазерних далекомірах та технологіях тривимірного сканування, де необхідно отримати точні вимірювання відстані навіть у випадку нерівних поверхонь [6]. Залежно від конкретної області застосування вибір між імпульсним лазером і фазовим методом зондування визначається вимогами до точності, вартості та умов експлуатації. У системах, що потребують високої швидкості та точності вимірювання, застосовуються імпульсні лазери, тоді як фазові методи є ефективним рішенням для більш доступних і компактних пристроїв. Спеціальний датчик реєструє зсув фаз між переданим і відбитим сигналами. На схемі наведено принцип роботи цієї технології для визначення відстані. Довжина хвилі модульованого сигналу розраховується за відповідним рівнянням. �� = �� ∗ τ , (2.3) де: c – швидкість світла; 46 f – частота модуляції; τ – відома довжина хвилі модуляції. Загальна відстань D, яку проходить світло, що випромінюється, дорівнює: �� = �� + 2�� = �� + (0 ∗ τ)/2π , (2.4) де: А – виміряна відстань; B – відстань від одиниці вимірювання фази. Отже, відстань D між світлодільником та цільовим об’єктом розраховується за наступним принципом: �� = τ ∗ θ /4π, (2.5) де θ – електронно виміряна різниця фаз між пропущеним і відбитим світловими променями. Доведено, що діапазон вимірювань датчика має обернено пропорційну залежність від квадрата амплітуди прийнятого сигналу, що безпосередньо впливає на точність його роботи. Чим нижча амплітуда, тим менший діапазон вимірювань, і навпаки. Це пояснюється принципом взаємодії сигналу з навколишнім середовищем та рівнем шумових перешкод, що можуть впливати на результати (рис. 2.4). Рисунок 2.4 – Приклад роботи Lidar-датчику 47 У датчиках швидкості електронних спідометрів автомобілів застосовується ефект Холла, відкритий американським фізиком Едвіном Холлом у 1879 році. Цей фізичний принцип проявляється при накладанні напруги на провідник або напівпровідник у присутності магнітного поля, яке проходить під прямим кутом до потоку струму [4]. Ефект Холла є одним із фундаментальних фізичних явищ, що активно застосовується в сучасній електроніці та сенсорних технологіях. Він виникає в провіднику або напівпровідниковому матеріалі, через який проходить електричний струм, коли той перебуває в магнітному полі. У результаті магнітне поле впливає на рух електронів, змушуючи їх відхилятися в бік, що призводить до накопичення заряду на одному боці провідника. Це створює різницю потенціалів, яка називається напругою Холла. Важливим аспектом цього явища є те, що виникла напруга спрямована перпендикулярно як до струму живлення, так і до напряму магнітного поля. На основі цього принципу працюють датчики Холла, які використовуються для безконтактного вимірювання магнітного поля та обчислення його параметрів. Завдяки своїм характеристикам такі датчики мають широкий спектр застосування в різних галузях. В автомобільній індустрії вони використовуються для контролю положення колінчастого та розподільного валів, визначення швидкості обертання коліс, а також для роботи датчиків ABS, які покращують ефективність гальмівної системи. У таких додатках датчики Холла допомагають забезпечити точне регулювання роботи двигуна та оптимізацію безпеки руху [7]. У робототехніці датчики Холла відіграють важливу роль в системах позиціонування та контролю руху механічних частин. Вони можуть виявляти положення приводів, обертальних елементів і лінійних переміщень, що дозволяє точно регулювати роботу роботизованих систем. Це особливо актуально в промислових роботах, які потребують високої точності при виконанні автоматизованих завдань. Крім того, датчики Холла широко застосовуються у вимірювальних приладах. Вони використовуються в магнітометрах для вивчення 48 характеристик магнітних полів, а також у електрометрах, які здійснюють моніторинг струмів у високовольтних системах. Одна з їхніх ключових переваг — це безконтактний принцип вимірювання, який дозволяє уникнути механічного зношування та підвищує довговічність пристроїв (рис. 2.5). Рисунок 2.5 – Магнітне поле Також вони знаходять застосування в системах контролю обертання та позиціонування механічних конструкцій, таких як електродвигуни та генератори. Датчики Холла допомагають забезпечити точний контроль обертових елементів, що сприяє стабільній роботі механізмів і ефективному використанню енергії. Завдяки своїй універсальності, високій точності та надійності, датчики Холла продовжують залишатися незамінним елементом у багатьох технологічних рішеннях, що забезпечують ефективність роботи механізмів та електронних систем у різних сферах. Крім того, сучасні уніполярні та біполярні датчики Холла мають високу чутливість, що дозволяє їх застосовувати в системах точного контролю руху, таких як антиблокувальні гальмівні системи (ABS), контроль положення валів у двигунах, а також у сенсорних системах реєстрації магнітних аномалій [9]. 49 З виразу слід, що величина напруги Uн пропорційна магнітної індукції B. Якщо магнітне поле B змінювати з частотою, пропорційної швидкості руху автомобіля, то частота зміни вихідної напруги Uн теж буде пропорційна швидкості автомобіля. На практиці магнітне поле створюється нерухомим магнітом, а його зміна – спеціальним обертовим екраном з прорізами (рис. 2.6). Рисунок 2.6 – Схема датчика Холла Під час обертання екрану його сегменти та прорізи по черзі проходять між магнітом і датчиком Холла. Якщо сегмент екрану розташований між магнітом і датчиком, магнітне поле блокується, і на виході датчика фіксується мінімальна напруга. Коли прорізи екрану опиняються між магнітом і датчиком, на нього надходить максимальний магнітний потік, що зумовлює максимальне значення напруги на виході. Таким чином, при обертанні екрану зі швидкістю, яка відповідає швидкості руху автомобіля, на виході датчика Холла утворюються імпульси напруги, частота яких пропорційна швидкості транспортного засобу. Ультразвукові датчики — це сенсорні пристрої, які використовують принцип перетворення електричної енергії на акустичні коливання для визначення відстані до об'єктів. Їхня робота базується на емісії ультразвукових хвиль у напрямку навколишнього середовища та аналізі відбитого сигналу, що повертається до приймача після взаємодії з перешкодою. Завдяки цьому вони можуть точно визначати розташування об'єктів, їхню форму та відстань до них. 50 Принцип функціонування ультразвукових датчиків схожий на роботу радарів. Спочатку пристрій генерує короткочасний імпульс високочастотного звуку, який поширюється в просторі. Після контакту з поверхнею об'єкта частина хвилі відбивається назад, повертаючись до приймального елемента датчика. На основі часу проходження сигналу система обчислює відстань до цілі. Оскільки швидкість звуку в повітрі є сталою величиною (близько 343 м/с за нормальних умов), вимірювання часових затримок дозволяє з високою точністю розраховувати дистанцію [11]. Ультразвукові датчики мають широкий спектр застосування. Вони активно використовуються у промислових системах автоматизації для моніторингу позиції об'єктів, у робототехніці для навігації автономних пристроїв, а також у медичному обладнанні для створення ехограм. Крім того, вони є важливим компонентом автомобільних паркувальних систем, де допомагають визначати перешкоди під час маневрування. Однією з головних переваг ультразвукових датчиків є їхня здатність функціонувати незалежно від рівня освітлення або колірних характеристик об'єкта. Вони добре працюють у темряві та здатні виявляти прозорі або слабко відбиваючі поверхні. Однак варто враховувати, що їхня точність може знижуватися у випадку дуже нерівних поверхонь або сильного вітру, який змінює траєкторію ультразвукових хвиль. Завдяки простоті, надійності та високій точності вимірювання ультразвукові датчики залишаються одним із ключових інструментів у галузі сенсорних технологій, забезпечуючи ефективну взаємодію між електронними пристроями та навколишнім середовищем. Основні функції ультразвукових датчиків: • Виявлення об'єктів • Вимірювання дистанції Пристрій випромінює звукові коливання з частотою понад 20 000 Гц. Коли хвилі стикаються з об'єктом, вони відбиваються назад і потрапляють у приймальний модуль, де фіксуються. Електронна схема визначає час, що минув 51 від моменту випромінення сигналу до отримання його відбиття. Відстань до об'єкта розраховується за такою формулою: �� = ����/2 , (2.6) де: t – час між імпульсом і прийомом луни, V – швидкість звуку. Імпульс розділяється на 2, оскільки звукові хвилі проходять шлях, еквівалентний подвоєній відстані між об'єктом і датчиком. Швидкість поширення звуку змінюється залежно від середовища: • У повітрі – 331 м/с • У дереві – 1500 м/с • У питній воді – 1430 м/с Датчик здатний виявляти об'єкти на відстані до 20 метрів, якщо поверхня тверда та гладка. Якщо ж матеріал об’єкта пористий і здатний поглинати звук, дальність виявлення скорочується [13]. Принцип роботи ультразвукового датчика: 1. Ініціалізація сигналу – для запуску процесу вимірювання необхідно подати високий рівень сигналу тривалістю 10 мікросекунд на вхід Trig. Це активує датчик та готує його до випромінювання ультразвукових хвиль. 2. Генерація ультразвукових хвиль – після отримання ініціалізаційного сигналу модуль випускає пучок із восьми імпульсів ультразвукових хвиль частотою 40 кГц. Ці хвилі поширюються в просторі, відбиваючись від об'єктів, які знаходяться перед датчиком. Паралельно модуль встановлює високий рівень на піні Echo, сигналізуючи про початок очікування відбитого імпульсу. 3. Отримання відбитого сигналу – коли ультразвуковий імпульс зустрічає перешкоду, він відбивається та повертається до датчика. Як тільки сигнал повертається, модуль змінює стан Echo на низький рівень, що сигналізує про завершення вимірювання. 52 4. Обчислення відстані – датчик вимірює час проходження імпульсу від моменту його випромінювання до моменту отримання відбитого сигналу. Використовуючи формулу розрахунку відстані, мікроконтролер визначає точне значення дистанції до об'єкта: відстань (см) = T / 58, де T – ширина імпульсу, що фіксується на Echo, у мікросекундах. Особливості роботи ультразвукового датчика: • Безконтактний принцип вимірювання, що забезпечує високу точність • Діапазон вимірювань: від 2 см до 400 см • Стійкість до електромагнітних перешкод • Мінімальне енергоспоживання, що дозволяє використовувати датчик у автономних системах • Швидке реагування, що дає змогу отримувати дані майже в режимі реального часу Ця технологія широко використовується в робототехніці, системах безпеки, автономному паркуванні, а також у індустрії розумного транспорту [1]. Таким чином, ультразвуковий датчик працює шляхом генерації імпульсів, які відбиваються від об'єктів. Визначення часу між відправленням сигналу та його поверненням дозволяє точно розрахувати відстань до об'єкта (рис. 2.7). Рисунок 2.7 – Принцип проходження сигналу 53 Вимірювання відстані за допомогою ультразвукового датчика ґрунтується на принципі визначення часу проходження звукового імпульсу до перешкоди та назад. Ультразвуковий датчик, як правило, складається з двох основних елементів: передавача, який генерує ультразвуковий сигнал, і приймача, який фіксує його відбиття. Після випромінювання сигналу датчик переходить у режим очікування відбитого імпульсу. Коли хвиля досягає перешкоди, вона відбивається та повертається до датчика, де фіксується приймачем. У цей момент активується пін Echo, який переходить у високий логічний рівень. Високий сигнал зберігається протягом часу, необхідного для проходження хвилі в обох напрямках—від датчика до перешкоди і назад [22]. Поділ часу на два пояснюється тим, що вимірюється загальний час проходження сигналу в обох напрямках, тому для визначення відстані потрібно враховувати лише половину цього значення. Варто також зазначити, що швидкість звуку залежить від температури навколишнього середовища, тож для точних вимірювань слід враховувати корекцію цієї величини відповідно до умов експлуатації. Такий метод вимірювання є досить точним у коротких і середніх діапазонах дистанцій, що робить ультразвукові датчики популярними у робототехніці, автоматизованих системах та інженерних рішеннях. . 54 3 ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ АКТИВНОЇ БЕЗПЕКИ АВТОМОБІЛЯ ВІД АВАРІЙНИХ СИТУАЦІЙ 3.1 Вибір комплектуючих для системи активної безпеки Перед початком розробки системи необхідно визначити ключові характеристики, яким мають відповідати її комплектуючі. Порівнявши доступні аналоги, слід вибрати найбільш відповідний варіант, що задовольняє всі необхідні критерії для подальшої реалізації. Для функціонування системи потрібні такі компоненти та технології: мікроконтролер, LIDAR (оптичний датчик), спідометр, сонар та смартфон. Мікроконтролер (Arduino Uno) Arduino Uno – один із найпопулярніших мікроконтролерів родини Arduino, який широко використовується в розробці електронних пристроїв та інтеграції програмованих систем. Завдяки своїй універсальності та простоті у використанні, ця платформа ідеально підходить як для початківців, які тільки знайомляться з мікроконтролерами, так і для досвідчених розробників, що створюють складні інженерні рішення. Основою платформи Arduino Uno є мікроконтролер ATmega328P, що забезпечує достатню обчислювальну потужність для роботи з різноманітними датчиками, виконавчими механізмами та комунікаційними протоколами. Він має 14 цифрових входів/виходів, з яких 6 можуть використовуватися для ШІМ- сигналів, а також 6 аналогових входів для зчитування змінних значень напруги. Завдяки цьому Arduino Uno легко адаптується до роботи з різними електронними модулями [17]. Однією з ключових переваг платформи є її відкритий програмний та апаратний код. Arduino має зручне середовище розробки (Arduino IDE), яке підтримує мову програмування C/C++, що дає змогу створювати код без необхідності глибоких знань мікроконтролерного програмування. Крім того, велика спільнота користувачів забезпечує доступ до бібліотек та готових програмних рішень, що значно спрощує розробку нових проєктів. Arduino Uno активно використовується для створення різноманітних електронних пристроїв, 55 включаючи системи автоматизації, інтелектуальні датчики, робототехнічні пристрої, IoT-рішення та навчальні проєкти. Завдяки простоті інтеграції, розробники можуть швидко тестувати прототипи, змінювати конфігурацію системи та експериментувати з новими алгоритмами. Ще одним важливим аспектом Arduino Uno є його сумісність із широким спектром додаткових модулів і плат розширення (шилдів). Наприклад, можна легко підключити модулі зв’язку, такі як Wi-Fi або Bluetooth, різноманітні сенсори, дисплеї та системи управління двигунами, що робить платформу дуже гнучкою для різних завдань [3]. Завдяки своїм можливостям, простоті використання та доступності, Arduino Uno залишається одним із найпопулярніших мікроконтролерів у сфері розробки електронних пристроїв. Його ефективність та функціональність дозволяють реалізовувати як базові, так і складні інженерні проєкти, що сприяє активному розвитку технологічних рішень у різних галузях. На рис. 3.1 представлено апаратну платформу Arduino Uno. Рисунок 3.1 – Зовнішній вигляд Arduino Uno 56 Arduino Uno – це компактна і функціональна електронна платформа, створена на основі мікроконтролера ATmega328, що забезпечує зручність у розробці та тестуванні електронних пристроїв. Підключення та робота: для початку роботи необхідно підключити плату до комп’ютера через USB-кабель або подати живлення за допомогою батареї чи адаптера AC/DC. Особливості мікроконтролера: Arduino Uno використовує мікроконтролер ATmega8U2, що відрізняється від попередніх версій, де для взаємодії з USB- інтерфейсом застосовували FTDI USB [5]. Завдяки універсальності, надійності та простоті використання Arduino Uno є одним із найпопулярніших мікроконтролерів у світі. Технічні характеристики Arduino Uno наведені у таблиці 3.1. Таблиця 3.1 – Технічні характеристики Arduino Uno Параметр Значення Тип мікроконтролера ATmega328 Вхідна напруга 5 В (рекомендована), 7-12 В (гранична) Цифрові 14 (з них 6 підтримують ШІМ) входи/виходи Аналогові входи 6 Максимальний струм 40 мА через входи/виходи, 50 мА для 3.3 В 32 КБ (з яких 0.5 КБ використовується для Флеш-пам’ять завантажувача) ОЗУ 2 КБ Тактова частота 16 МГц Габарити 68 × 53 × 15 мм Додаткові можливості: • Простота програмування завдяки Arduino IDE 57 • Велика підтримка бібліотек та модулів • Широкий спектр застосувань: робототехніка, автоматизація, IoT-проекти • Підтримка зовнішніх датчиків та дисплеїв, що розширює функціонал платформи Для цього проекту було вирішено обрати саме такий контролер, так як його характеристики найбільш повно відповідають даній розробці (рис.3.2). Рисунок 3.2 – Схема роботи системи Lidar TF Luna Лідар (LiDAR, Light Identification Detection and Ranging) – це технологія, що дозволяє отримувати інформацію про віддалені об'єкти шляхом аналізу відбитого світлового сигналу. Пристрій випромінює численні лазерні імпульси за певний часовий проміжок, які дозволяють визначати розташування навколишніх об'єктів і вимірювати відстань до них [6]. Завдяки використанню лідaрa, автомобіль може розпізнавати дорогу, інші транспортні засоби, дорожні знаки, дерева, будинки та потенційні перешкоди. Крім того, технологія здатна визначати різноманітні неметалічні матеріали, 58 включаючи скелі, дощ, хімічні сполуки, аерозолі, хмари та навіть окремі молекули. Для реалізації проекту було обрано Lidar TF Luna (рис. 3.3). Рисунок 3.3 – Зовнішній вигляд Lidar TF Luna TFmini Plus – компактний одноточковий датчик дальності, що поєднує унікальні оптичні та електронні алгоритми для точного та швидкого вимірювання дистанції. Він забезпечує стабільну і високочутливу продуктивність навіть у змінних умовах. Датчик, що працює на основі принципу TOF (Time of Flight – Час польоту), є високоточним оптичним пристроєм для вимірювання відстані до об’єкта. Ця технологія широко застосовується у системах глибини бачення, лазерних далекомірах, робототехніці та безконтактних вимірювальних приладах. Її ключова особливість полягає у використанні часу проходження світлового променя між датчиком та об'єктом для розрахунку дистанції [21]. Процес вимірювання в TOF-датчику здійснюється шляхом періодичного випромінювання модуляційної хвилі ближнього інфрачервоного променя. Коли цей промінь досягає об’єкта, він частково поглинається і частково відбивається назад у напрямку датчика. Пристрій фіксує повернення сигналу та визначає час, за який він подолав шлях від джерела випромінювання до об’єкта і назад. Оскільки швидкість світла є сталою величиною, датчик може обчислити точну відстань до цілі на основі часу проходження променя. 59 Окрім вимірювання часу польоту, деякі TOF-системи застосовують метод аналізу фазового зсуву відбитого світлового сигналу. У таких варіантах використовується колімований інфрачервоний лазер, який випромінює гармонічно модульоване світло. При відбитті від поверхні об’єкта хвиля змінює свою фазу, і датчик аналізує цю зміну для точного визначення дистанції. Ця методика забезпечує ще більшу точність у вимірюваннях, оскільки дозволяє враховувати зміну параметрів світлового сигналу та компенсувати похибки, пов’язані з неоднорідною поверхнею об’єкта. Якщо поверхня об’єкта має шорсткість, що перевищує довжину хвилі падаючого світла, відбувається дифузне відбиття. У такому випадку світло розсіюється нерівномірно, а напрямки окремих променів стають випадковими. Однак, якщо приймач розташований правильно, частина відбитого інфрачервоного випромінювання може повернутися майже паралельно вихідному променю. Це дає можливість датчику коректно визначати відстань, навіть коли поверхня має складну структуру. Вплив дифузного розсіювання на точність датчика залежить від рівня шорсткості, кута падіння світла, спектра випромінювання та чутливості приймача. Таким чином, навіть за наявності значних нерівностей, датчик здатний точно аналізувати параметри відбиття завдяки правильному розташуванню приймача та використанню інфрачервоного діапазону [20]. Завдяки високій точності, швидкості роботи та можливості безконтактного вимірювання, TOF-датчики знаходять широке застосування в промислових і наукових системах. Вони використовуються в автономних транспортних засобах, дронах, системах розпізнавання об’єктів та моніторингу навколишнього середовища. Враховуючи стрімкий розвиток технологій машинного зору та оптичних систем, пристрої на основі TOF-принципу продовжують удосконалюватися та покращувати точність вимірювань у багатьох сферах. TFmini Plus значно покращив свої ключові параметри: • Частота кадрів підвищена з 100 Гц до 1000 Гц • Сліпа зона зменшена до 10 см 60 • Зросла точність і стабільність роботи Пристрій має захисний корпус стандарту IP65, що ефективно запобігає проникненню води та пилу, а також забезпечує стійкість до впливу зовнішнього освітлення та змін температури. Датчик вирізняється низьким енергоспоживанням та гнучкою частотою виявлення. Він підтримує інтерфейси UART і IIC, дозволяючи перемикання команд, а також живиться від стандартної напруги 5В з середнім споживанням потужності 0.55 Вт. TFmini Plus добре сумісний із контролерами типу Arduino, легко інтегрується в систему та підтримує бібліотеку Arduino, розроблену DFRobot. Технічні характеристики TFmini Plus наведені у таблиці 3.2. Таблиця 3.2 – Технічні характеристики Lidar TF Luna Параметр Значення Інтерфейс UART, I2C, I/O Діапазон вимірювання 0,1 – 12 м Робочий температурний діапазон -20℃ ~ 60℃ Кут огляду 3.6° Логічні рівні LVTTL (3.3 В) Матеріал корпусу ABS + PC Напруга живлення 5 В ± 0.5 В Споживана потужність 550 мВт Струм споживання ≤110 мА Частота кадрів 1 – 1000 Гц (регулюється) Точність вимірювання ±5 см (0,1 – 6 м), ±1% (6 – 12 м) Довжина хвилі 850 нм Ультразвуковий датчик HC-SR04 Датчики відіграють ключову роль у робототехнічних проектах, забезпечуючи точне визначення положення та характеристик навколишніх 61 об’єктів. Завдяки простоті використання, високій точності та доступності вони широко застосовуються для різних завдань, таких як об’їзд перешкод, оцінка розмірів предметів, створення карт приміщень та сигналізація про зміну відстані до об’єкта. Одним із найпоширеніших варіантів такого пристрою є ультразвуковий далекомір HC-SR04, що працює за принципом ехолокації. Його функціонування базується на випромінюванні ультразвукового сигналу, який після відбиття від перешкоди повертається назад до приймача [18]. Оскільки швидкість звуку у повітрі є сталою (приблизно 343 м/с), можна визначити відстань до об’єкта, вимірявши час між моментом випромінювання і отриманням сигналу. HC-SR04 складається з двох основних компонентів: передавача, що генерує ультразвукову хвилю, та приймача, який реєструє відбитий імпульс. Контролер аналізує отримані дані та на основі розрахунку часу передачі й прийому визначає точну відстань. Завдяки високій швидкості обробки інформації цей сенсор дозволяє роботизованим системам швидко адаптуватися до змін у середовищі, ухилятися від перешкод і виконувати точні маніпуляції. Такі датчики використовуються в автономних роботах, мобільних платформах та системах безпеки, де важливе точне вимірювання простору та швидке реагування на зміну умов. Завдяки простій схемі підключення та доступності HC-SR04 є популярним рішенням для інтеграції у широкий спектр автоматизованих пристроїв. Принцип роботи 1. На вихід trig (тригер) подається високий рівень сигналу тривалістю не менше 10 мкс. 2. Модуль генерує ультразвукові імпульси з частотою 40 кГц і приймає їх назад у разі наявності перешкод у зоні дії. 3. Якщо сигнал повертається, модуль встановлює низький рівень на виході echo протягом 150 мс. За часом, що минув від першого кроку до моменту зниження рівня на echo, розраховується відстань до об'єкта. 62 Датчик HC-SR04 є безконтактним пристроєм, що забезпечує високу точність вимірювань і стабільність роботи. Його діапазон дальності становить від 2 до 400 см. Він стійкий до електромагнітних випромінювань та впливу сонячної енергії. До комплекту HC-SR04 для Arduino також входять ресівер та трансмітер, що підвищує ефективність його роботи (рис. 3.4). Рисунок 3.4 – Зовнішній вигляд HC-SR04 Ультразвуковий далекомір HC SR04 має такі технічні параметри: • роздільна здатність: 3 мм; • струм: 8 мА; • робоча напруга: 3.8 - 5.5В; • ширина імпульсів: 10 мкс; • частота: 40 кГц; • тип: HC-SR04; • кут: 15°. • мінімальна дистанція: 0 см; • максимальна дистанція: 400 cм; • зовнішні габарити: 37x20x15 мм. Цифровий датчик Холла A3144 Вимірювання швидкості руху транспортного засобу за допомогою Arduino можна здійснити кількома методами, проте датчик Холла є одним із 63 найпростіших і найекономічніших варіантів. Цей датчик може розпізнавати полярність магніту. При наближенні одного з кінців магніту до сенсора він змінює свій стан. Існує багато різновидів цього датчика, проте для даного проекту необхідно використовувати цифрову версію датчика Холла. Для роботи системи слід закріпити невеликий магніт на колесо транспортного засобу. Щоразу, коли магніт перетинатиме зону датчика, пристрій фіксуватиме це та передаватиме відповідні дані на плату Arduino. При виявленні магніту поруч із датчиком (рис. 3.5) в Arduino генеруватиметься переривання, що дозволяє точно реєструвати зміни швидкості руху [16]. Рисунок 3.5 – Зовнішній вигляд цифрового датчика Холла A3144 Характеристики: • Висока температурна стабільність, що дозволяє використання в автомобільній промисловості • Цифровий вихід: 25 мА, сумісний із цифровою логікою • Тип датчика: уніполярний (низький рівень виходу відповідає південному полюсу магніту, високий – видаленню магніту; північний полюс не впливає на датчик) • Захист від переполюсування живлення • Сумісність з малими магнітами • Висока надійність та компактні розміри • Три терморегуляторні виводи: − (+) живлення 64 − (-) живлення − Сигнальний вихід (відкритий колектор) Цей датчик є оптимальним рішенням для реалізації проектів із вимірювання швидкості та відстеження руху об'єктів. Центральний контролер отримує дані від локальних датчиків та аналізує їх. На основі отриманих результатів він автоматично виконує запрограмовані дії, без необхідності втручання користувача. 3.2 Опис інтерфейсів апратно-програмних засобів Для реалізації проекта було створено електросхему підключення всіх датчиків до Arduino (рис. 3.6). Рисунок 3.6 – Електрична схема підключення датчиків до Arduino 65 Швидкість руху транспортного засобу можна виміряти за допомогою плати Arduino різними способами, проте датчик Холла є найпростішим і найдоступнішим рішенням. Для коректної роботи системи необхідно закріпити невеликий магніт на колесо автомобіля. Коли магніт проходить поблизу датчика Холла, пристрій фіксує цей момент і надсилає відповідні дані на плату Arduino (рис. 3.7). При виявленні магніту датчик формує переривання в Arduino, що дає змогу точно реєструвати зміни швидкості транспортного засобу. Парктронік – це система допомоги при паркуванні, розроблена для забезпечення зручного та безпечного маневрування в умовах обмеженого простору. Основне завдання пристрою полягає у визначенні відстані до об’єкта, що знаходиться в зоні паркування, та оперативному інформуванні водія про наближення до перешкоди. Система включає як звукове оповіщення, так і візуальне інформування за допомогою світлодіодного індикатора, що складається з восьми LED-елементів [14]. Рисунок 3.7 – Схема підключення датчика Холла до Arduino Ультразвукові датчики є важливими компонентами робототехнічних систем, оскільки забезпечують точне визначення положення та характеристик об'єктів у навколишньому просторі. Завдяки простоті використання, високій 66 точності та доступності вони широко застосовуються для об'їзду перешкод, аналізу розмірів предметів, створення карт приміщень та сигналізації про зміну відстані до об’єкта. Одним із найпоширеніших варіантів такого пристрою є ультразвуковий далекомір HC-SR04, що працює на основі ехолокації. Він випромінює ультразвуковий сигнал, який після відбиття від перешкоди повертається назад до приймача. Оскільки швидкість звуку у повітрі є сталою (приблизно 343 м/с), вимірявши час між моментом випромінювання і отриманням сигналу, можна визначити точну відстань до об'єкта. HC-SR04 складається з передавача, що генерує ультразвукову хвилю, та приймача, який реєструє відбитий імпульс, а контролер аналізує отримані дані та розраховує дистанцію. Завдяки високій швидкості обробки інформації цей сенсор дозволяє роботизованим системам швидко адаптуватися до змін у середовищі, ухилятися від перешкод і виконувати точні маніпуляції. Такі датчики використовуються в автономних роботах, мобільних платформах та системах безпеки, забезпечуючи точне вимірювання простору та оперативне реагування на зміни в навколишньому середовищі. Простота підключення та доступність HC-SR04 роблять його популярним рішенням для інтеграції у широкий спектр автоматизованих пристроїв (рис. 3.8). Рисунок 3.8 – Схема підключення HC-SR04до Arduino 67 Система парктроніка активується під час руху заднім ходом або при ввімкненні відповідного режиму паркування. Вона оцінює відстань до найближчого об’єкта та змінює інтенсивність звукових та візуальних сигналів залежно від наближення. Світлодіодний індикатор, що складається з восьми LED-елементів, поступово змінює яскравість або колір, відображаючи ступінь небезпеки зближення. Чим менша відстань до перешкоди, тим інтенсивніше система сигналізує водієві про необхідність зупинки або корекції траєкторії руху [17]. Головною перевагою використання HC-SR04 у парктроніках є його висока надійність, простота інтеграції та здатність функціонувати у складних умовах. Пристрій здатний працювати незалежно від рівня освітленості, що робить його ефективним як удень, так і вночі. Однак варто враховувати, що точність визначення відстані може залежати від форми та поверхневих характеристик об’єкта, а також від наявності сторонніх акустичних перешкод. Завдяки поєднанню ультразвукових технологій, звукового оповіщення та LED-індикатора, розроблена система паркування є ефективним засобом допомоги водієві, дозволяючи зменшити ризик пошкодження автомобіля та зробити процес паркування значно комфортнішим. Модуль використовується для вимірювання дистанції між перешкодою і автомобілем, забезпечуючи точні та стабільні показання в межах від 2 см до 400 см: 1. Запуск вимірювання – при отриманні високого імпульсу на лінії TRI (тривалість понад 10 мкс) стає можливим розрахунок відстані. 2. Виявлення перешкод – модуль надсилає вісім циклів ультразвукових імпульсів частотою 40 кГц, а потім очікує отримання відбитого сигналу. 3. Обробка відбитого імпульсу – після повернення сигналу луна-сигнал (контакт 3) встановлюється на високий логічний рівень. Сканування місцевості є ключовим процесом для безпілотних роботів, що здійснюють автономне пересування між заданими точками. Ця технологія дозволяє визначати оптимальний маршрут, уникати перешкоди та адаптуватися 68 до змінних умов навколишнього середовища. В основі роботи таких систем лежить збір, аналіз та обробка даних про навколишній простір, що забезпечує точну навігацію та безпечний рух. Автономні роботи використовують різноманітні методи сканування, включаючи лідарні (LiDAR) сенсори, ультразвукові далекоміри, стереокамери, інфрачервоні датчики та GPS-модулі, кожен із яких має свої особливості та сфери застосування. Лідарні системи забезпечують високоточне картографування місцевості шляхом аналізу відбитих лазерних променів. Ультразвукові датчики визначають відстань до об’єктів за допомогою звукових хвиль. Стереокамери створюють тривимірну карту простору на основі зображень. Інфрачервоні сенсори допомагають роботам реагувати на температурні зміни в середовищі, а GPS-модулі дозволяють точно визначати місцезнаходження пристрою у глобальних координатах [14]. Процес сканування включає кілька етапів: збір даних, обробку отриманої інформації, побудову навігаційної моделі та планування маршруту. Спочатку робот реєструє дані про навколишнє середовище за допомогою своїх сенсорів. Далі інформація обробляється за допомогою алгоритмів машинного навчання або методів аналізу сигналів, що дозволяє виключити шум та виявити ключові об'єкти. На основі отриманих даних будується навігаційна модель, що включає карту перешкод, вільні зони для руху та можливі альтернативні шляхи. Нарешті, система визначає оптимальний маршрут, враховуючи обмеження щодо енергоспоживання, швидкості та безпеки пересування. Сучасні інженерні рішення для сканування місцевості інтегрують адаптивні алгоритми та штучний інтелект, що дозволяє роботам самостійно ухвалювати рішення та коригувати маршрут у режимі реального часу. Це особливо важливо для складних середовищ, таких як густонаселені міста, природні ландшафти чи виробничі цехи, де структура місцевості може змінюватися. Загальний підхід до реалізації сканування місцевості базується на застосуванні мультисенсорних систем, інтеграції алгоритмів аналізу даних та 69 автоматизації процесу навігації. Врахування цих аспектів забезпечує роботам максимальну ефективність, точність та безпеку під час автономного пересування. На початковому етапі робот виконує збір даних про навколишнє середовище за допомогою сенсорів, які можуть включати LIDAR, камери, ультразвукові або радарні датчики. LIDAR-системи забезпечують високоточне зондування місцевості за допомогою лазерного випромінювання, що дозволяє створювати тривимірну карту простору. Камери можуть доповнювати LIDAR, надаючи візуальну інформацію, корисну для розпізнавання об'єктів. Ультразвукові та радарні сенсори часто використовуються для визначення перешкод на близьких дистанціях. Зібрані дані обробляються за допомогою алгоритмів машинного зору та штучного інтелекту. Одним із ключових аспектів цього етапу є картографування – процес створення цифрової моделі місцевості, яка містить дані про рельєф, об’єкти та потенційні загрози для пересування. В залежності від точності та вимог до сканування використовуються різні методи картографування, включаючи SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), що дозволяє одночасно створювати карту та визначати положення робота у просторі [12]. Після формування карти навколишнього середовища система виконує прокладання маршруту. Для цього застосовуються алгоритми навігації, які можуть враховувати статичні й динамічні перешкоди. Наприклад, методи пошуку найкоротшого шляху (A*, Dijkstra) дозволяють знаходити оптимальні маршрути відповідно до заданих критеріїв. Динамічне коригування траєкторії здійснюється в режимі реального часу, що дозволяє безпілотному роботу адаптувати свій рух до змінних умов. Контроль руху є критично важливим етапом у робототехніці, оскільки забезпечує точне слідування заданому маршруту, корекцію траєкторії та адаптацію до змін у середовищі. Цей процес базується на аналізі сенсорних даних у реальному часі, що дозволяє роботу оперативно реагувати на зовнішні фактори та оптимізувати параметри пересування. Для корекції траєкторії робот використовує складний 70 алгоритмічний механізм, що включає прогнозування руху, компенсацію відхилень і адаптацію до динамічних перешкод. Завдяки цьому він здатний ефективно маневрувати у вузьких просторах, уникати зіткнень та коригувати напрямок відповідно до отриманих сенсорних даних. Оптимізація швидкості пересування є ще одним важливим аспектом контролю руху. Вона залежить від поточних умов середовища, характеру перешкод та вимог до точності виконання завдання. Автоматичне регулювання швидкості дозволяє роботу зменшувати або збільшувати темп руху, що сприяє економії енергії та підвищенню ефективності виконання задач. Взаємодія з навколишніми об'єктами передбачає аналіз інформації від сенсорів для розпізнавання предметів, визначення їхнього положення та ухвалення відповідних рішень щодо зміни маршруту або корекції поведінки. Це особливо важливо у складних середовищах, де об’єкти можуть змінювати своє розташування або рухатися незалежно від робота (рис. 3.9). Рисунок 3.9 – Схема підключення TF Luna до Arduino Для підвищення стабільності руху активно застосовуються інерційні сенсори та системи позиціонування, такі як GNSS (глобальна навігаційна супутникова система) та IMU (інерційний вимірювальний блок). GNSS забезпечує точне визначення координат у глобальному просторі, що дозволяє роботу ефективно орієнтуватися у великих відкритих територіях. IMU, у свою чергу, вимірює параметри прискорення та кутового переміщення, що допомагає 71 роботу стабілізувати рух, компенсувати зміни нахилу та враховувати інерційні навантаження під час маневрів. Таким чином, контроль руху в автономних системах є складним процесом, що включає аналіз сенсорних даних у реальному часі, корекцію траєкторії, оптимізацію швидкості та інтеграцію сучасних систем позиціонування. Завдяки поєднанню адаптивних алгоритмів та сенсорного забезпечення робот здатний точно виконувати завдання, підтримувати стабільність переміщення та ефективно взаємодіяти з навколишнім середовищем. Залежно від бюджету та цільового призначення можуть застосовуватися різні технологічні рішення. Високоточні системи сканування, такі як LIDAR, використовуються у складних робототехнічних платформах, тоді як більш бюджетні рішення можуть базуватися на камерах та ультразвукових датчиках. Незалежно від обраного підходу, загальна логіка роботи таких систем залишається схожою, оскільки всі вони базуються на зборі даних, картографуванні, побудові маршруту та контролі руху для забезпечення ефективної автономної навігації [8]. На сьогодні лідарні системи стали де-факто стандартом для автономних транспортних засобів і роботів. При цьому лідар можна інтегрувати і до проектів, побудованих на платформі Arduino. 3.3 Реалізація системи активної безпеки Інтеграція мікроконтролера з платформою Blynk Для передачі параметрів з мікроконтролера на смартфон було обрано платформу Blynk. Blynk – це функціональний конструктор інтерфейсів, сумісний із iOS та Android. Він створений для Інтернету речей (IoT) і дозволяє: • Керувати апаратним забезпеченням віддалено • Відображати та зберігати дані датчиків • Візуалізувати інформацію та виконувати інші завдання Основні компоненти платформи Blynk: • Blynk App – інструмент для створення зручних інтерфейсів, використовуючи різноманітні віджети 72 • Blynk Server – забезпечує зв’язок між смартфоном і апаратним забезпеченням. Можна використовувати хмарний сервер Blynk або розгорнути локальний сервер на Raspberry Pi • Blynk Libraries – бібліотеки для апаратних платформ, що забезпечують обмін даними з сервером Налаштування та підключення до Blynk: 1. Завантажити додаток Blynk для Android 2. Створити новий проект та обрати плату Arduino Uno 3. Вибрати USB як тип підключення (Connection Type) для керування через послідовний зв'язок 4. Додати необхідні контролери у вікні віджетів 5. Завантажити бібліотеку Blynk для Arduino IDE, помістити її у папку Arduino та відкрити Arduino IDE 6. Підключити всі компоненти згідно зі схемою (рис. 3.10) Дана платформа забезпечує просте підключення мікроконтролера до смартфона та дозволяє ефективно керувати пристроєм дистанційно. За допомогою програмного інтерфейсу додатку додаємо спідометр, екран рекомендованої швидкості та паркувальний датчик, що дозволяє виводити ключові параметри безпосередньо на смартфон. Розроблена система паркування пройшла тестування в реальних умовах, показавши високу ефективність у виявленні перешкод та підтримці водія під час маневрування. Завдяки інтеграції сучасних сенсорних технологій вона здатна точно розпізнавати об’єкти, що перебувають у зоні руху автомобіля, та своєчасно сигналізувати про потенційні загрози. Це дозволяє водію швидко реагувати на змінні умови паркування та уникати небезпечних ситуацій. Під час тестування система демонструвала стабільну роботу в різних сценаріях, включаючи паркування у вузьких просторах, маневрування під гострим кутом та рух в умовах недостатньої видимості. У таких ситуаціях особливо важливу роль відіграє точність аналізу навколишнього середовища та здатність алгоритмів прогнозувати необхідні коригування траєкторії руху. 73 Завдяки цьому паркувальний асистент адаптується до умов, враховуючи наявність інших транспортних засобів, бордюрів, стін або рухомих об'єктів, таких як пішоходи. Ключовою особливістю системи є її надійний зворотний зв'язок із водієм, який забезпечується аудіовізуальними сигналами та графічним відображенням інформації на дисплеї. Інтуїтивний інтерфейс дозволяє легко сприймати попередження, а система гнучко налаштовує рівень інтенсивності сигналів залежно від наближення до перешкоди. Це допомагає мінімізувати ризик зіткнень та робить процес паркування більш комфортним навіть для водіїв із невеликим досвідом [12]. Загалом тестування підтвердило, що паркувальна система покращує безпеку керування, дозволяючи водіям здійснювати маневри більш впевнено та точно. Завдяки розширеній зоні сканування, адаптивним алгоритмам та простому інтерфейсу, вона є ефективним рішенням для роботи в міських умовах, на підземних стоянках чи інших складних паркувальних просторах. Рисунок 3.10 – Головна схема підключення датчиків 74 Для підвищення точності визначення перешкод та розширення функціоналу системи передбачено додавання ще двох датчиків. Це дозволить значно поліпшити покриття зони сканування, особливо у випадках, коли стандартна конфігурація не забезпечує достатньої точності для виявлення об’єктів на складних ділянках паркувального простору. Додаткові сенсори не лише розширять кут огляду, а й забезпечать більш детальний аналіз навколишнього середовища, що підвищить ефективність роботи системи в умовах обмеженого простору або при низькому рівні освітлення. Завдяки розширеній зоні сканування алгоритм зможе точніше розпізнавати розташування перешкод та оперативно коригувати траєкторію руху, що значно знизить ризик аварійних ситуацій та покращить рівень автоматичного паркування. Важливим аспектом є оптимізація взаємодії сенсорів, що дозволить уникнути надмірного дублювання даних та мінімізувати навантаження на обчислювальну систему. Крім цього, додавання нових датчиків робить систему більш адаптивною для використання водіями з різним рівнем досвіду керування, допомагаючи новачкам ефективніше оцінювати дистанцію до об'єктів і приймати правильні рішення. Таким чином, розширення сенсорного комплексу сприяє підвищенню точності роботи системи, покращенню взаємодії з навколишнім середовищем та зменшенню ймовірності помилок під час маневрування [20]. Інтеграція додаткових функцій, таких як автоматичне розпізнавання перешкод і сигналізація про небезпечне зближення, значно підвищить рівень безпеки та комфорту під час паркування. Автоматичне розпізнавання перешкод дозволить системі аналізувати тип об’єкта, що знаходиться на шляху автомобіля, розрізняючи статичні та рухомі елементи. Це особливо корисно у міських умовах, де паркувальні місця часто розташовані поруч із пішохідними зонами. Система сигналізації про небезпечне зближення може забезпечувати водія звуковими або візуальними попередженнями, допомагаючи уникнути критичних ситуацій. Завдяки модернізації системи та додаванню нових функцій її можна використовувати у широкому спектрі транспортних засобів, незалежно від їхніх габаритів та типу приводу. Це сприятиме підвищенню безпеки водіння, 75 забезпечуючи комфортне маневрування в умовах обмеженого простору, та зробить технологію доступною для широкого кола користувачів. Таким чином, доопрацьована система може стати важливим компонентом активної безпеки автомобіля, допомагаючи водіям паркуватися з мінімальними труднощами. Реалізація програмного інтерфейсу представлена на рис. 3.11. Рисунок 3.11 – Програмний інтерфейс Подальше вдосконалення системи передбачає комплексну оптимізацію алгоритмів обробки даних для забезпечення швидшої реакції пристрою та підвищення точності його роботи. Основною метою цього процесу є мінімізація затримок при аналізі інформації від сенсорів, що дозволить системі оперативно реагувати на зміну умов навколишнього середовища. Оптимізація передбачає вдосконалення математичних моделей прогнозування, покращення методів фільтрації даних та прискорення обчислювальних процесів [9]. Впровадження технологій машинного навчання у транспортні системи відкриває нові можливості для підвищення ефективності та безпеки керування. 76 Використання нейронних мереж та алгоритмів глибокого аналізу даних дозволяє системам навчатися на основі поведінки користувача, адаптуючись до його стилю водіння. Це дає можливість персоналізованого налаштування та оптимізації роботи транспортного засобу, що сприяє комфорту та безпеці. Завдяки алгоритмам поведінкового аналізу, система може розпізнавати стиль керування конкретного водія, враховуючи частоту прискорень, кут повороту керма, манеру гальмування та навіть реакцію на дорожню обстановку. Такий підхід дозволяє створювати індивідуальні профілі користувачів, які визначають характер їхньої поведінки на дорозі. Ключовим елементом адаптивного машинного навчання є можливість прогнозування маневрів. Наприклад, система може аналізувати попередні дії водія та передбачати, коли він виконає різкий поворот чи здійснить раптове гальмування. Це особливо корисно для підвищення безпеки, оскільки транспортний засіб може автоматично коригувати параметри руху, готуючи систему стабілізації до можливої критичної ситуації [21]. Крім цього, алгоритми здатні розпізнавати небезпечні сценарії, зокрема ситуації, коли водій часто застосовує екстрене гальмування або робить ризиковані маневри. У таких випадках система може адаптувати параметри керування, наприклад, збільшити чутливість гальм, активувати попереджувальні сигнали або навіть рекомендувати зміну стилю водіння через взаємодію з інформаційним інтерфейсом автомобіля. Завдяки впровадженню аналітики дорожньої ситуації, системи машинного навчання можуть не лише аналізувати поведінку водія, а й враховувати зовнішні фактори, такі як інтенсивність руху, стан дорожнього покриття та погодні умови. Це дозволяє створювати динамічні моделі прогнозування, що покращують рішення щодо безпечної швидкості та оптимального маршруту. Таким чином, інтеграція нейромережевих технологій у транспортні системи відкриває широкі можливості для персоналізації водіння, прогнозування маневрів, підвищення безпеки та адаптації до змінних умов дорожнього руху. Це сприяє створенню інтелектуальних автомобільних систем, здатних ефективно взаємодіяти з водієм та навколишнім середовищем у режимі 77 реального часу. Перспективним напрямком є інтеграція цієї платформи з іншими смарт-системами автомобіля. Взаємодія з бортовими електронними системами, такими як адаптивний круїз-контроль, системи утримання у смузі руху та автоматичне екстрене гальмування, відкриє нові можливості для автоматизації процесів керування. Це може включати синхронізацію даних між системами безпеки, прогнозування дорожніх ситуацій на основі багатофакторного аналізу та створення розширених сценаріїв автономного керування [10]. Завдяки такому комплексному підходу система стане не лише швидшою та точнішою, а й зможе забезпечити більш персоналізований рівень взаємодії з водієм. Це сприятиме підвищенню комфорту та безпеки керування, а також створить умови для подальшого розвитку автономних технологій у сучасних автомобілях. Впровадження цих рішень дозволить системі відповідати зростаючим вимогам автомобільної індустрії та зробить її важливим компонентом інтелектуальної платформи керування транспортом. 78 ВИСНОВКИ В рамках роботи було проведено детальний аналіз сучасних технологій безпеки, що застосовуються в автомобільній промисловості. Було встановлено, що активні системи безпеки, такі як антиблокувальна система гальм (ABS), система курсової стабілізації (ESP), адаптивний круїз-контроль, система екстреного гальмування (AEB) та паркувальні асистенти, мають на меті запобігання аваріям та забезпечення стабільного керування автомобілем. Пасивні системи, зокрема подушки безпеки, ремені безпеки, зони програмованої деформації, спрямовані на мінімізацію наслідків ДТП. Встановлено, що існуючі рішення здебільшого впроваджуються у новітні моделі автомобілів, що обмежує їх доступність для власників старіших транспортних засобів. Аналіз підтвердив необхідність розробки універсальної, доступної та адаптивної системи активної безпеки, здатної інтегруватися з будь- якими транспортними засобами, незалежно від їхнього року випуску. Дослідження функціональних параметрів систем збору даних показало, що ключовими технологіями для контролю безпеки на дорозі є: адаптивний круїз- контроль, який використовує лідарні та радарні сенсори для аналізу відстані до інших автомобілів; система екстреного гальмування, яка автоматично активує гальма у разі критичних загроз; паркувальні асистенти, що допомагають водієві здійснювати точне маневрування в умовах обмеженого простору. Встановлено, що збір та аналіз інформації у реальному часі є необхідною умовою ефективного функціонування будь-якої системи безпеки. Запропоновано використання інтелектуальних алгоритмів моніторингу, що забезпечують аналіз ситуацій на дорозі та коригування дій водія. У роботі проаналізовано механізми роботи основних пристроїв активної безпеки, включаючи адаптивний круїз-контроль, систему екстреного гальмування та паркувальні сенсори. Встановлено, що сучасні круїз-контролі використовують комбінацію радарів та камер для забезпечення стабільного руху. Аналіз підтвердив, що автоматичні системи гальмування (AEB) значно скорочують гальмівний шлях та знижують ризик зіткнень. Паркувальні сенсори 79 забезпечують точне вимірювання дистанції до об’єктів, що сприяє запобіганню аваріям під час маневрування. Результати дослідження використані для проектування власної системи активної безпеки, здатної працювати незалежно від бортової електроніки автомобіля. На основі аналізу технологічних рішень розроблено функціональну схему автоматизованої системи активної безпеки автомобіля. Обґрунтовано вибір таких основних компонентів: мікроконтролер Arduino Uno, що виконує обробку даних від сенсорів; LIDAR TF Luna, який забезпечує точне зондування простору перед автомобілем; ультразвуковий датчик HC-SR04 для моніторингу перешкод на короткій дистанції; цифровий датчик Холла A3144 для відстеження швидкості руху автомобіля; модуль зв’язку з платформою Blynk, що забезпечує передачу інформації на смартфон водія. Запропонована конфігурація дозволяє автоматизувати аналіз дорожньої ситуації, визначати критичні параметри руху та ініціювати автоматичні коригуючі дії для запобігання аварійним ситуаціям. Реалізовано детальну електричну схему підключення датчиків до мікроконтролера, що забезпечує стабільну взаємодію всіх компонентів системи. Запрограмовано алгоритми: обробки вхідних даних від сенсорів у режимі реального часу; автоматичної корекції швидкості у разі виявлення небезпечних ситуацій; моніторингу перешкод та дистанційного оповіщення водія. 80 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Bloecher H. L., Dickmann J., Andres M. Automotive active safety & comfort functions using radar. 2021 IEEE International Conference on Ultra-Wideband. IEEE, 2021. P. 490-494. 2. Gapon D.A., Bederak Y. S. Guaranteeing the trouble-free operation of capacitor banks in power-supply systems of industrial enterprises. Електротехніка і Електромеханіка. 2024. № 1. C. 56–59. 3. Gnatov A., Argun S., Ulyanets O. Joint innovative double degree master program «energy-saving technologies in transport». 2023 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). IEEE, 2023. P. 1203-1207. 4. Heuer M., Al-Hamadi A., Rain A., Meinecke M. (2022). Detection and tracking approach using an automotive radar to increase active pedestrian safety. In 2022 IEEE Intelligent Vehicles Symposium Proceedings, Р. 890-893. 5. Heuer S. Unobtrusive in-vehicle biosignal instrumentation for advanced driver assistance and active safety. 2020 IEEE EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES). Data of Conference: 30 Nov.-2 Dec 2020 6. IGARAGE URL: http://igarage.my/page/5/?ga_action=googleanal ytics_get_script (дата звернення: 22.04.2025) 7. Li C. et al. Intelligent Control System of Automobile Front-Light Based on Active Safety. 2022 9th International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation (ICMTMA). IEEE, 2022. P. 133-136 8. Patins A., Hnatov A., Arhun S. Safety of Pedestrian Crossings and Additional Lighting Using Green Energy. No: Transport Means 2023: Proceedings of 24nd International Scientific Conference, Lietuva, Trakai, 3-5. October, 2023. Kaunas: Kaunas University of Technology, 2023, P. 527-531. 9. Safe Exit Assist: how does it work? URL: https://www.hyundai.news/eu/stories/safe-exitassist-how-does-it-work (дата звернення: 20.04.2025). 10. Soni V., Kutty K. K. A comprehensive sensor system framework for vehicle 81 safety URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5400324 (дата звернення: 22.04.2025). 11. Wei-gao Q. Status and development about automobile passive safety research // Auto Mobile Science & Technology. 2022. Т. 4. – 56 р. 12. Бобровський М.І., Волинець І.М., Коломоєць І.О. Електронні системи керування автомобілем: навчальний посібник. – К.: Видавничий дім «КМ Академія», 2023. С. 75-92. 13. Васильєв А.А., Ляшенко С.В., Пустова Н.В. Автомобільна електроніка та електрообладнання: навчальний посібник. – К.: Видавництво «Абетка», 2022. С. 92-107. 14. Гаврилюк А.А., Гончаров С.В., Романюк Л.М. Автомобільна електроніка: навчальний посібник. – К.: Видавництво «Центр учбової літератури», 2024. С. 55-71. 15. Голінкевич С.С., Євтушенко С.В., Ларіонов О.В. Автомобільна діагностика та сканування: навчальний посібник. – К.: Видавництво «Центр навчальної літератури», 2023. С. 96-102. 16. Гришко Г.Ю., Золотарьов О.О. Теорія систем автомобіля: навчальний посібник. – К.: Видавничий дім «Стандарт». 2023. – 241 с. 17. Електротехніка та електроніка. Теоретичні відомості, розрахунки та дослідження за підтримкою комп’ютерних технологій: Навчальний посібник. / А.А. Щерба, В.М. Рябенький, М.Є. Кучеренко, К.К. Побєдаш. В.І. Чибеліс, А.Т. Кінаш, Л.В. Солобуто: за заг. ред. А.А. Щерби та В.М. Рябенького. – К.: «Корнійчук», 2022. – 488 с. 18. Козачук, В.В., Онищук, В.П., Козачук І.С. (2022) Системи управління тиском повітря в шинах транспортних засобів. Центральний науковий вісник. Технічні науки. 5(36), С. 289-298. 19. Коростельов М., Гнатов А. (2021). Дослідження активних систем безпеки для автотранспортних засобів. // Видавництво «Автомобільний транспорт», (46), С. 40-45. 20. Мигаль, В., Аргун, Щ., Гнатов, А., Гнатова, Г., Сохін, П. (2022) 82 Інтелектуальне діагностування транспортних засобів. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (22), С. 72–80. 21. Ніконов, О.Я., Щебенюк В.С., Улько В. Ю. (2025) Інтелектуалізація системи круїзконтролю автомобіля на основі штучних нейронних мереж. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології. С. 7 22. Уваров Б. М., Зіньковський Ю.Ф. Оптимізація теплових режимів та надійності конструкцій радіоелектронних засобів з імовірнісними характеристиками – К.: «Корнійчук». – 2023. – 248 с. 23. Що таке ABD? URL: https://auto.ria.com/news/autoservicetechnology/ 221722/chto-takoe-abd.html (дата звернення: 22.04.2025). 83