Всем привет! Как инженер-конструктор, я хочу рассказать вам о своем опыте и участии в проекте, посвященном разработке системы информирования на основе автомобиля Hyundai Solaris 2. Для начала кратко опишу, для чего данная система нужна:

Что такое Мобильная Система Информирования?

Система создана для информирования участников дорожного движения и пешеходов. Например, автомобиль аварийной службы оборудованный системой имеет заднее стекло со встроенным дисплеем и может оперативно показать едущим за ним автомобилям, что впереди опасность, массовое ДТП и необходимо снизить скорость. При возможности предупредить водителей, что впереди возможна многочасовая "пробка". Сеть таких автомобилей, например такси, может показывать социальную информацию или рекламу в зависимости от конкретного местоположения, в определенных районах и в нужное время, в зависимости от окружающей обстановки и погодных условий.

Как создавалась Мобильная Система Информирования?

Для создания устройства у нас под рукой было множество технологий, таких как 3d - печать, 3d - сканирование, литье в силикон, макетирование из пенополистирола и фанеры, лазерная резка, фрезеровка, гибка пластика и металла.

Когда конструкторскому бюро была поставлена задача создать подобную систему, надо было определиться, с помощью чего будет осуществляться информирование? Самое популярное решение на данный момент в подобных системах - светодиодные панели или решетки, но такие решения не устраивали нас по качеству, так как пикселизация ставит ограничение на качество показываемого изображения. Поэтому мы выбрали жидкокристаллические дисплеи (ЖК-матрицы).

Возможно у вас возникнет мысль: "А что тут такого? Приложил дисплей к стеклу, вот тебе и информирование". Но тут кроется самая главная проблема - стекло любого современного транспортного средства имеет кривизну, причем переменную в разных направлениях, а плохое прилегание дисплея к стеклу приведет к потере яркости изображения и бликам из-за переотражения света между дисплеем и стеклом.

Чтобы решить эту проблему, мы провели огромное количество экспериментов, разобрали больше десятка телевизоров, чтобы использовать ЖК-матрицу от них, и, наконец, на основе 32-х дюймовой ЖК-матрицы мы сделали первый опытный образец. Назовем его "внешний дисплей":

Примечание: Изображения на внешних дисплеях, представленных на фотографиях в данной статье не являются рекламой и нужны для понимания качества отображения информации на них.

И подсветили его остатками светодиодных линеек от разобранных телевизоров)

С этого момента произошло взрывное развитие проекта, "внешний дисплей" стал 43-х дюймовым, и совместно с инженерами - электронщиками была разработана подсветка и электроника для обеспечения компонентов Мобильной системы информирования необходимым питанием. Причем инженерам - электронщикам предстояла серьезная задача - система не должна оказывать существенного влияния на бортовую сеть автомобиля!

В итоге автомобиль стал оснащаться адаптивной системой электропитания, которая автоматически включает и выключает Мобильную Систему Информирования в зависимости от ситуации. Включение системы происходит в случае, если водитель завел автомобиль, а выключается система только проработав некоторое время после того, как автомобиль был заглушен.

Для того, чтобы не нагружать бортовую сеть автомобиля, система содержит два аккумулятора, которые работают попеременно. Это позволит системе работать от одного аккумулятора, пока второй заряжается от бортовой сети. Зарядка спроектирована таким образом, чтобы забирать от генератора автомобиля такой ток, который не повлияет на работу бортовых систем.

Вся адаптивная система электропитания расположена сзади, в багажном отделении Hyundai Solaris 2, при этом не занимая его основной, полезный объем.

Но вывод такого транспортного средства на дорогу, даже в условиях тестирования мешали нерешенные вопросы, связанные с эксплуатацией, такие как:

1. Ограниченный обзор для водителя из-за того, что дисплей занимает почти всю площадь заднего стекла.

2. Безопасность для наблюдателей - участников дорожного движения и пешеходов, возможность ослепления подсветкой ночью.

3. Безопасность элементов устройства для водителя и пассажиров во время эксплуатации автомобиля или в случае ДТП.

Решение проблемы ограниченности обзора.

Первый вопрос мы решили просто - предложили установить на крыше Hyundai Solaris 2 плавник собственной разработки со встроенной камерой, взамен стандартного плавника, не нарушая функциональности антенн FM/AM, GPRS и GPS/GLONASS. А видеопоток камеры будет транслироваться на дисплей, расположенный на задней полке автомобиля (назовем его "внутренний дисплей"), таким образом, чтобы его было видно водителю в зеркале заднего вида.

И учли самый главный критерий - обеспечить трансляцию изображения с минимальными задержками! Так как задержка трансляции хотя бы в 300 миллисекунд, приводит к тому, что при движении автомобиля задним ходом со скоростью 5 км/ч, разница расстояния между реальным расстоянием и расстоянием видимым на дисплее составляет почти полметра, что повышает вероятность ДТП при движении задним ходом или перестроении в дорожном потоке.

Поэтому USB-камеры мы сразу отмели из списка возможных к применению и пришли к стандарту MIPI, так как данные камеры могут обеспечивать трансляцию с задержкой менее 100 миллисекунд.

Было спроектировано более 10 вариантов плавников, под различные форм-факторы видеокамер. Подобрали оптимальные углы наклона камеры относительно кузова транспортного средства, чтобы изображение на дисплее было более информативным, чем в случае, если бы мы смотрели просто назад через зеркало заднего вида. В итоге получили оригинальное и работающее решение ограниченности обзора.

Помимо широкого угла обзора, используя видеокамеры с матрицей IMX 327S, мы добились хорошей видимости изображения в темное время суток.

Решение проблемы возможного ослепления и отвлечения участников дорожного движения.

Спроектированная нами подсветка, совместно с ЖК-матрицей, может выдавать более 4000 кд/м и стояла задача обеспечить возможность автоматической регулировки ее яркости. Нами было принято решение использовать два датчика света, расположенных под стеклом внешнего дисплея, которые вычисляют среднее значение освещенности. Это дает возможность плавной регулировки, обеспечивая достаточную и комфортную яркость для наблюдателей. Изображение на внешнем дисплее будет видно одинаково и днем и ночью, при этом наблюдатель не будет ослеплен ночью и не отвлекается от дороги днем, пытаясь различить изображение.

Помимо регулировки яркости - эта проблема решается подбором цветового решения информации, показываемой на дисплее, например ночью используются преимущественно изображения на темном фоне.

На внешнем дисплее отображаются только статичные изображения и предусмотрена возможность их плавного переключения.

Решение проблемы безопасности водителя и пассажиров транспортного средства, оборудованного Мобильной Системой Информирования.

Внешний дисплей системы спроектирован таким образом, чтобы стекло и все его компоненты являлись единым целым и устанавливались на кузов автомобиля как обычное стекло, не нарушая эргономику салона для пассажиров. Для этого внешний дисплей выполнен с минимально возможной толщиной. Выступающие части не попадают в зону присутствия пассажиров и не мешают посадке, а кронштейн внешнего дисплея выполнен из легкого алюминиевого листа, в котором предусмотрены крепления к кузову автомобиля не видные, ни снаружи, ни изнутри транспортного средства. Т.е. в случае ДТП компоненты внешнего дисплея никаким образом не попадут внутрь салона!

Внутренний дисплей так же безопасен для пассажиров, так как его кронштейн выполнен из листового алюминия, и в случае удара головой в него - легко деформируется.

И только после решения всех этих вопросов автомобиль, оборудованный Мобильной Системой Информирования, выехал на дороги общего пользования. Мобильная Система Информирования тестировалась на протяжении года, зимой и летом, и общий пробег автомобилей, оборудованных данной системой составил более 100 тысяч километров!

Как работает Мобильная Система Информирования?

Мобильная система информирования, помимо камеры и дисплеев и различных датчиков имеет периферийные устройства, такие как 4G-модем и собственный GPS/GLONASS датчик. Наличие 4G-модема дает возможность удаленно управлять системой. И без команды инженеров-программистов, которые разработали ПО, тестовые сервисы для системы, обеспечили возможность для управления системой удаленно, создали интернет-сайт и приложение, все наши конструкции были бы бесполезными пластиковыми и металлическими деталями.

Пользоваться IT-инфраструктурой системы могут три вида пользователей:

1. Инженеры - имеют доступ к данным, полученных от датчиков системы, таким как освещенность, температура устройства, температура снаружи автомобиля и внутри салона, значения напряжения и тока. Инженеры могут получить прямую трансляцию с камеры, координаты расположения автомобиля, его маршруты движения.

   Это дает им полное понимание, что происходит с системой в данный момент, выявить аномалии и оперативно решить проблему в случае ее возникновения.

   

2. Юридические лица - имеют возможность публиковать изображения, которые будут показываться на внешних дисплеях в зависимости от того, какие настройки выбрал данный пользователь. Например его информация может отображаться на автомобилях только в определенном районе, в определенное время, при определенных условиях. Также такой пользователь всегда может изучить количество показов его изображений.

   При этом присылаемый контент строго модерируется, прежде чем попадает на внешний дисплей!

   

3. Простые пользователи - имеют доступ к карте, на которой отображаются включенные на данный момент автомобили и камеры с прямой трансляцией. Простые пользователи могут просматривать изображения в ленте, оценивать и комментировать их и переходить по ссылкам.

   

Подобный функционал для различных пользователей реализован и в мобильном приложении.

Послесловие.

Я, как инженер - конструктор, считаю, что Мобильная Система Информирования - это будущее. Она будет использоваться на беспилотных автомобилях и общественном транспорте. С развитием система будет совершенствоваться, входить в инфраструктуру городской среды и станет единым целым с нашим мегаполисом.

Спасибо!