Работы корпорации OmniVision в области автомобильной безопасности

Работы корпорации OmniVision в области автомобильной безопасности

Выпуск 9 (6708) от 15 мая 2020 г.
РУБРИКА: УПРАВЛЕНИЕ И БЕЗОПАСНОСТЬ

Контроль состояния водителя – ​одна из наиболее важных областей разработки полуавтономных транспортных средств. Сейчас для этого в основном применяются датчики изображения, отслеживающие взгляд. При освоении на рынке транспортных средств третьего уровня автономности приборы контроля состояния водителя должны проходить аттестацию на соответствие требованиям стандарта уровня целостности автомобильной безопасности ASIL-B. Однако широкий набор функций, необходимых для аттестации систем слежения за глазами, породил не менее широкое разнообразие функций ASIL у поставщиков интегральных схем.

Очевидно, что функциональность датчика изображения – ​это только одно из принимаемых во внимание соображений при создании систем слежения за глазами и взглядом водителя (vision-based driver monitoring systems, DMSes). Другой критический элемент – ​алгоритм, применяемый для обработки данных датчиков. В чем нуждаются разработчики подобных систем безопасности, предназначенных для транспортных средств третьего уровня автоматизации? Для начала отметим, что автоматизация транспортных средств третьего уровня предполагает возможность автоматизированного восприятия окружающей обстановки и реализацию основных функций вождения при сохранении превалирующей роли человека при принятии решений – ​водитель в любой момент может отключить автоматику.


Важность отслеживания взгляда

Сонливость или невнимательность водителя можно обнаружить по глазам (направление и концентрация взгляда, покраснение, скорость реакции на раздражители и т. п.) и благодаря этому предотвратить дорожно-транспортное происшествие. Именно поэтому проектировщики, рассматривая безопасность как главную причину введения в системы автоматизации вождения функции слежения за глазами, стремятся интегрировать данную технологию в транспортные средства. Контроль взгляда также позволяет идентифицировать водителя, а отслеживание взгляда и состояния глаз – ​создавать комфортные условия в салоне и настраивать предпочтения выбора информационных систем. При этом функция предпочтения (после первоначальной настройки) может срабатывать даже без нажатия водителем соответствующей кнопки (по удержанию взгляда на конкретной системе в течение заданного времени). Но главная причина заключается в повышении значимости технологии слежения за глазами при переходе на более высокие уровни автономности транспортных средств.


Ранжирование целостности автомобильной безопасности по уровням

Определение уровня целостности автомобильной безопасности (Automotive Safety Integrity Level, ASIL) представляет собой схему классификации риска в соответствии со стандартом ISO 26262 – ​«Функциональная безо-пасность дорожно-транспортных средств». По сути, это адаптация «Уровня целостности безопасности», используемого в стандарте IEC61508, для автомобильной промышленности. Уровень ASIL определяется путем анализа рисков потенциальной опасности исходя из сценария функционирования транспортного средства по таким параметрам, как строгость требований, воздействие внешних факторов и управляемость. Существуют четыре уровня ASIL: ASIL A (наименьшие требования), ASIL B, ASIL C и ASIL D (наивысшие требования к целостности).

Первый вопрос, на который необходимо ответить при создании системы слежения за глазами, заключается в том, какой уровень ASIL необходим для удовлетворения текущих и перспективных требований. Уровень требований, предъявляемых к датчикам, используемым в автомобильных системах безопасности, определяет их характеристики. Разработчику также важно быть в курсе тенденций, способных повлиять на формирование требований ASIL на следующем этапе развития, поскольку автомобильные датчики обладают длительным жизненным циклом. Функции датчиков отслеживания взгляда и состояния глаз будут расширяться по мере ужесточения требований к безопасности и переходу к более высоким уровням автоматизации транспортных средств.



Источник: OmniVision Technologies

Примеры автомобильных приложений, необходимых для уровня ASIL B/C

* ADAS (advanced driver assistance system) – перспективная система помощи водителю.


Конфигурируемость и соответствие требованиям уровней ASIL B/C позволяет использовать один и тот же датчик в нескольких приложениях линейки автомобильных продуктов с различными техническими параметрами. Кроме того, поскольку на разработку, проверку и техническое обслуживание приходится большая часть затрат, связанных с автомобильной электроникой, аттестация по более высокому уровню безопасности увеличивает прибыль на инвестированный капитал без негативных последствий с точки зрения занимаемой прибором площади или его рентабельности.

Специалисты корпорации OmniVision полагают, что наилучшими уровнями аттестации DMS являются ASIL B/C. Свою позицию они аргументируют тем, что данные системы используются как для автономного вождения, так и в качестве функционала безопасности. Действительно, если другие системы выходят из строя или функции безопасности демонстрируют отказ по критическим показателям, используемая в конкретном транспортном средстве DMS должна остаться работоспособной и предупредить водителя о сложившейся ситуации.


Проблемы достижения уровня ASIL B/C

Для аттестации DMS в соответствии с требованиями ASIL B/C производитель должен гарантировать, что формирователь сигналов изображения способен устойчиво работать, а создаваемое им изображение свободно от дефектов, вызываемых шумовыми помехами, зеркалированием (т. е. получением не реального, а зеркального изображения) или перевернутостью всего или части изображения, повреждениями строк или столбцов элементов изображения или «битыми» («мертвыми») пикселями. Кроме того, в DMS-систему должны быть интегрированы механизмы обеспечения безопасности, позволяющие алгоритму доверять содержимому изображения.

В частности, должны быть достигнуты следующие цели обеспечения безопасности DMS:

система не должна отражать все изображение или его части в горизонтальном или вертикальном направлении;

система не должна передавать изображения с искаженной по горизонтали или вертикали размерностью;

система не должна посылать данные, не защищенные средствами контроля с помощью циклического избыточного кода (cyclical redundancy check, CRC), включая соответствующее кодовое расстояние по Хеммингу.


Опережать события

Для сохранения и повышения уровня конкурентоспособности своих разработок проектировщикам необходимо постоянно быть в курсе изменений требований в области автомобильной безопасности, дополнений и обновлений, вносимых в соответствующие стандарты и нормативные акты и т. п. Кроме того, важно знакомиться с результатами последних исследований, посещать отраслевые мероприятия. Все это позволяет специалистам обеспечивать соответствие своих изделий современным и перспективным требованиям.

Если разработчики желают иметь право голоса при разработке стандартов перспективных транспортных средств, им необходимо участвовать в деятельности соответствующих рабочих групп. Например, специалисты корпорации OmniVision вносят свой вклад в работу восьмой группы, занимающейся вопросами функциональной безопасности стандарта ISO 26262 (ISO 26262 TC22/SC32 Working Group 8 – ​Functional Safety), а также в работу группы по камерам стандарта MIPI, уделяя особое внимание функциональной безопасности и кибербезопасности. Благодаря такому подходу проектировщики могут применять все наработки с самого начала, параллельно разрабатывая и постоянно совершенствуя собственные требования безопасности.


Формирование требований безопасности

Для выявления любого потенциального отказа определенной функции на уровне транспортного средства обычно используется анализ опасностей и рисков (hazard and risk analysis, HARA). Он помогает определить интенсивность риска причинения вреда людям и их имуществу. Результаты этого анализа помогают определить процессы и уровни снижения риска, необходимые для достижения приемлемого риска в любой автомобильной системе. После определения целей в процессе обеспечения безопасности в соответствии с требованиями ASIL наступает этап формирования требований к аппаратным и программным процессам и средствам, используемым в проектируемой системе. Весь этот процесс в целом позволяет обеспечить наивысший уровень функциональной безопасности.

Исходя из собственного опыта специалисты корпорации OmniVision рекомендуют при определении и разработке требований безопасности компонентов и подсистем использовать два инструментальных средства – ​анализ, включающий определение типа сбоя, его воздействия и вероятности определения в ходе диагностики (failure modes, effects and diagnostic analysis, FMEA – ​методика расчета показателей безопасности, рекомендуемая в стандарте МЭК 61508), и анализ развития отказа во времени (failure tree analysis, FTA). Эти инструменты позволяют проектировщикам связать все технические требования безопасности с конкретными типами отказов и их последствиями, а затем сопоставить их с соответствующими функциональными блоками. Кроме того, важно убедиться, что первоначальные требования безопасности были учтены до того, как для конструкции каждого компонента или подсистемы DMS будет сформирован окончательный план обеспечения безопасности.


Arcoleo Mathew. Advancing Autonomous Vehicles Is All in the Eyes. EETimes magazine, April 1, 2020: https://www.eetimes.com/advancing-autonomous-vehicles-is-all-in-the-eyes/


МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

Борис Паньков

Более 30% аварий происходит из-за усталости или невнимательности водителя. Даже опытный специалист может допустить ошибку, а хорошая реакция не всегда может спасти. «Умные» технологии позволяют минимизировать количество ошибок, улучшить манеру вождения и увеличить безопасность на дорогах.

Контроль состояния водителя – ​необходимая функция для обеспечения безопасности на дорогах и получения экономической выгоды для компаний – ​владельцев собственного автопарка. Технологии слежения за глазами помогают реализовать это здесь и сейчас, соблюдая стандарты безопасности.

Среди клиентов Omnicomm есть компании, которые уже активно применяют технологии идентификации водителя, мониторинга его состояния и поведения. Датчики отслеживают изменения и движения зрачков, глаз, мимику лица. Важно, что система не только осуществляет контроль постфактум, а заранее понимает, что состояние водителя меняется, основываясь на его индивидуальных параметрах, которые определяются и калибруются перед каждой поездкой. В результате сервис формата «Безо-пасное вождение» предупреждает водителя об опасности и предотвращает аварийную ситуацию.

Снижение аварийности и пресечение вредных привычек, агрессивной манеры вождения позволяет сэкономить на управлении автопарком. Например, благодаря бережливому вождению расход топлива сокращается на 8–10%, а количество ремонтных работ – ​на 25%. В среднем стоимость ремонта составляет 1,23 руб. на 1 км, при бережливом вождении получается сокращение расходов на ремонт в 4300 руб. в месяц на каждую машину, а с учетом экономии топлива – ​и вовсе 28 тыс. руб. А если количество ремонтных работ сокращается, то машина будет меньше простаивать. Месячный пробег, а значит, и выручка с одной машины увеличатся.


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 12(6686) от 20 июня 2019 г. г.
Выпуск 2(6726) от 28 января 2021 г. г.