سیستم هشدار انحراف از مسیر

در اصطلاحات حمل و نقل جاده‌ای، سیستم هشدار برای انحراف از مسیر خط (LDWS)، مکانیزمی است که در هنگام خروج خودرو از خط خود، به راننده هشدار می‌دهد (مگر این‌که سیگنال دور زدن در آن جهت روشن شده باشد). از این سیستم در بزرگراه‌ها و شاهراه‌ها استفاده می‌شود. این سیستم‌ها به منظور کاهش در میزان تصادفات رانندگی به واسطه دلایل اصلی آن به شرح زیر طراحی شده‌اند: خطای راننده، حواس‌پرتی و خواب‌آلودگی. در سال 2009، اداره ملّی ایمنی ترافیک بزرگراهی (NHTSA) مطالعاتی را در زمینه الزام به استفاده از سیستم‌های هشدار برای انحراف از مسیر خط و سیستم‌های هشدار برای برخورد از جلو بر روی خودرها آغاز کرد.

بیشتر بخوانید: سیستم پیشگیری از برخورد 

انواع مدل های سیستم هشدار انحراف از مسیر

• سیستم‌های که خروج خودرو از خط خود را به وسیله هشدارهای صوتی، تصویری یا لرزش اعلام می‌کنند (هشدار خروج از خط، LDW)
• سیستم‌هایی که بدون هیچ پاسخی به راننده هشدار می‌دهند. این سیستم‌ها به صورت خودکار کارهایی را انجام می‌دهند تا اطمینان حاصل شود که خودرو همچنان در خط خود باقی خواهد ماند (کمک در حفظ خط، LKA/LKS)
• سیستم‌هایی که در صورت بیش‌فرمانی به راننده کمک می‌کنند و خودرو را در مرکز خط خود نگه می‌دارند و از راننده می‌خواهند تا در وضعیت‌های مشکل‌دار، اوضاع را در دست گیرد (کمک به یافتن مرکز خط، LCA)

انواع سنسورهای سیستم هشدار انحراف از مسیر

سیستم‌های هشدار برای خط یا نگهداری درون خط دارای تجهیزات زیر هستند:

• سنسورهای تصویری در حوزه بصری (که در پشت شیشه جلو نصب شد‌ه‌اند و معمولاً در پشت آینه عقب هم هستند)
• سنسورهای لیزری (که در جلوی خودرو نصب می‌شوند)
• سنسورهای مادون قرمز (که در پشت شیشه جلو یا در زیر خودرو نصب می‌شوند)

PCB در Mobileye و سنسور دوربین در ماژول دوربین راهنمای خط در هیوندای

الگوریتم تشخیص خط سیستم هشدار انحراف از مسیر

الگوریتم تشخیص خط

در سیستم تشخیص خط که در پشت سیستم هشدار انحراف از خط، از آن استفاده می‌شود، از اصول Hough و تشخیص‌گر لبه Canny برای تشخیص خطوط استفاده می‌شود. در این سیستم، از تصاویر لحظه‌ای دوربین استفاده می‌شود که از دوربین‌های نصب‌شده در جلو گرفته می‌شوند. یک فلوچارت ساده که نحوه کار الگوریتم تشخیص در این سیستم را نشان می‌دهد، در شکل‌ها نمایش داده شده است.

نمایشی از پیاده‌سازی الگوریتم تشخیص خط که تشخیص لبه Canny و خروجی‌های تبدیل Hough را نشان می‌دهد.

تاریخچه سیستم هشدار انحراف از مسیر

سیستم هشدار برای انحراف از مسیر خط در اروپا، برای اولین بار توسط شرکت آمریکایی Iteris برای کامیون‌های تجاری مرسدس آکتروس ابداع شد. این سیستم در سال 2000 مورد بحث و بررسی قرار گرفت و در حال حاضر، در بسیاری از خودروها مانند خودروهای شاسی‌بلند و کامیون‌ها از آن استفاده می‌شود.

در سال 2002 نیز سیستم Iteris بر روی کامیون‌های Frieghtliner در آمریکای شمالی نیز قرار گرفت. در هر دوی این سیستم‌ها، در صورتی که خودرو از خط خود در مسیر خارج شود، یک صدای بلند تولید شده و به راننده هشدار داده می‌شود. در صورتی که راننده، قبل از قطع خط روی مسیر راهنمای خودرو را روشن کرده باشد، دیگر این هشدار داده نمی‌شود.

در سال 2001

شرکت نیسان موتورز، یک سیستم پشتیبان برای حفظ خودرو در مسیر خط خود ارائه نمود. این شرکت، سیستم یادشده را بر روی خودروی مدل Cima ارائه کرد که در ژاپن فروخته شد.

در سال 2002

شرکت تویوتا سیستم پایش خط خود را بر روی مدل‌های Caldina و Alphard ارائه کرد که در ژاپن فروخته شد؛ در صورتی که این سیستم تشخیص دهد که راننده در حال انحراف از خط خود است، این سیستم به او هشدار می‌دهد.

در سال 2003

شرکت هوندا، سیستم کمک به حفظ خط (LKAS) خود را بر روی مدل Inspire ارائه نمود. این سیستم می‌تواند تا 80 درصد از گشتاور را بر روی فرمان اعمال کند تا بتواند خودرو را در خط مورد نظر در بزرگراه نگه دارد. این سیستم به گونه‌ای طراحی شده است که رانندگی در بزرگراه را ساده‌تر سازد و ورودی کمتری از سوی راننده برای رانندگی نیاز باشد. در این سیستم، یک دوربین در بالای شیشه جلو و درست در بالای آینه عقب نصب شده، جاده را با یک شعاع 40 درجه‌ای اسکن می‌کند، خطوط نقطه‌چین سفیر را انتخاب می‌کند و از آن‌ها برای تقسیم‌بندی مرزهای خطوط روی بزرگراه استفاده می‌کند. کامپیوتر سیستم تشخیص می‌دهد که راننده در یک خط خاص قفل کرده است، بررسی می‌نماید که منحنی چقدر تیز است و از عواملی همچون انحراف و سرعت خودرو برای محاسبه مقدار ورودی لازم استفاده می‌کند.

در سال 2004

در سال 2004، اولین سیستم برای خودروهای سواری در آمریکای شمالی، با همکاری مشترک بین Iteris و Valeo برای خودروی نیسان مدل Infiniti FX (در سال 2005) و خودروهای M ارائه شد. در این سیستم، یک دوربین (که در کنسول بالاسری در بالای آینه نصب شده است)، علامت‌های خطوط بر روی جاده را پایش می‌کند. در صورتی که خودرو، شروع به خروج از این علامت‌ها کند، این سیستم با یک هشدار صوتی راننده را آگاه می‌سازد. همچنین در سال 2004، شرکت تویوتا هم یک سیستم کمک برای حفظ خودرو در خط خود بر روی Crown Majesta ارائه نمود. در این سیستم، از یک نیروی کوچک خلاف جهت برای فرمان استفاده می‌شود که خودرو را در مسیر خط خود نگه می‌دارد.

در سال 2005

سیتروئن اولین شرکتی در اروپا بود که از سیستم LDWS در مدل‌های C4 و C5 خود در سال 2005 و همچنین مدل C6 خود استفاده کرد. در این سیستم، از سنسورهای مادون قرمز برای پایش علامت‌های خطوط بر روی سطح جاده استفاده می‌شود و در صورتی که راننده از مسیر خود منحرف شود، صندلی او به لرزش در آمده و به او هشدار می‌دهد.

در سال 2006

شرکت لکسوس، یک سیستم کمکی برای نگه‌داشتن خودرو در خط خود ارائه داد که چند حالت داشت. از این سیستم در مدل LS460 استفاده شده بود. در این سیستم، از چندین دوربین استریو و همچنین پردازشگرهای پیچیده‌تری برای تشخیص اشیا و الگوها استفاده می‌شد. این سیستم می‌تواند یک هشدار صوتی‌بصری داده و همچنین (با استفاده از سیستم فرمان برقی یا EPS) می‌تواند کنترل فرمان خودرو را در دست گیرد تا آن را در مسیر خط خود نگه دارد. همچنین از یک گشتاور در جهت مخالف استفاده می‌شود تا زمانی که راننده سعی دارد تا خودرو را به درون خط خود بر گرداند، مسیر خودرو را به درستی تصحیح کند. در صورتی که از سیستم کروز کنترل راداری هم استفاده شود، کارکرد نگهداری در مسیر هم وارد عمل می‌شود تا گشتاوری را به فرمان اعمال کرده و مقدار ورودی به فرمان از سوی راننده را کاهش دهد؛ با این حال، راننده باید همچنان فعال باشد و گرنه، سیستم غیرفعال خواهد شد.

در سال 2007

در سال 2007، شرکت آئودی برای اولین بار از سیستم کمک به حفظ خط آئودی در مدل Q7 خود استفاده کرد. این سیستم بر خلاف سیستم‌های مشابه ژاپنی خود اساساش در رانندگی واقعی مداخله نمی‌کند؛ به جای این کار، اگر خودرو در حال خروج از خط فعلی خود باشد، فرمان را می‌لرزاند. در سیستم LDW آئودی، یک دوربین تصویری رو به جلو با محدوده دید مشخص وجود دارد که این دوربین، در سیتروئن به صورت یک دوربین مادون قرمز با دید رو به پایین است. همچنین در سال 2007، اینفینیتی از یک نسخه جدیدتر نسبت به سیستم سال 2004 استفاده کرد. اسم این سیستم جدید، سیستم پیشگیری از انحراف از خط (LDP) بود. در این سیستم، از یک سیستم برای کنترل پایداری خودرو استفاده می‌شد تا راننده بتواند با فشار دادن زیاد ترمز بر روی چرخ‌های مورد نظر، خودرو را در مسیر خط خود برقرار نگه دارد.

در سال 2008

شرکت جنرال موتورز هم سیستم هشدار از خروج خط خود را بر روی مدل‌های کادیلاک STS، DTS و Buick Lucerne در سال 2008 معرفی نمود. در سیستم جنرال موتورز، در صورتی که خودرو از خط خود خارج شود، یک هشدار صوتی به همراه یک نمایش هشدار بر روی داشبورد نشان داده می‌شود. شرکت BMW نیز سیستم هشدار برای انحراف از خط را بر روی سری‌های 5 (E60) و سری 6 خود ارائه نمود که در آن، در صورت خروج از خط به صورت ناخواسته، فرمان به لرزش در می‌آید. در اواخر سال 2013 بود که شرکت BMW این سیستم خود را به روز کرده و از سیستم کمکی برای تراکم ترافیک هم استفاده نمود. این شرکت، از سیستم یاد‌شده برای اولین بار بر روی BMW X5 استفده کرد. این سیستم در سرعت‌های زیر 25 مایل بر ساعت (40 km/h) کار می‌کند. شرکت ولوو نیز سیستم هشدار برای انحراف از خط و همچنین سیستم کنترل هشدار به راننده خود را بر روی مدل‌های S80، V70 و XC70 خود در سال 2008 قرار داد. در سیستم هشدار خروج از خط شرکت ولوو، از یک دوربین برای ردیابی خطوط روی جاده استفاده شده و در صورتی که راننده بدون روشن‌کردن راهنمای خودرو از این خطوط منحرف شود، یک هشدار صوتی به او داده می‌شود. سیستم‌هایی که شرکت‌های BMW، ولوو و جنرال موتورز از آن‌ها استفاده می‌کنند، بر اساس همان فناوری اصلی از شرکت Mobileye هستند.

در سال 2009 

در این سال، شرکت مرسدس بنز از یک سیستم کمکی برای حفظ خط بر روی خودروهای جدید کلاس E خود استفاده نمود. اگر سیستم تشخیص دهد که خودرو در حال خروج از خط خود است، یک هشدار صوتی (به همراه لرزش فرمان) به راننده می‌دهد. در صورتی که سیستم مطمئن شود که راننده به صورت تعمدی از خط خارج شده است (به عنوان مثال، اگر دور شدید بزند)، سیستم به طور خودکار غیرفعال و سپس، دوباره فعال می‌شود. در یکی از نسخه‌های جدیدتر این سیستم، از سیستم ترمز برای کمک در حفظ خط استفاده می‌شود.

در سال 2010

شرکت کیا موتورز برای خودروهای سدان کادنزا پریمیوم مدل سال 2011 خود، از یک سیستم هشدار برای انحراف از خط (LDWS) برای بازارهای محدودی استفاده نمود. در این سیستم، اگر خودرو از خط خود خارج شود، از یک آیکون چشمک‌زن بر روی داشبود و همچنین از یک هشدار صوتی استفاده می‌شود. همچنین اگر خط زرد روی جاده قطع شود، صدای این هشدار بلندتر می‌شود. در صورتی که راننده چراغ راهنمای خودرو را روشن کرده باشد یا اینکه دکمه غیرفعال‌سازی سیستم بر روی داشبورد را زده باشد، این سیستم غیرفعال می‌شود؛ این سیستم با استفاده از دو سنسور نوری در دو طرف خودرو کار می‌کند.

برای خرید انواع لوازم یدکی کیا و لوازم یدیکی هیوندای میتوانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.

در سال 2012

شرکت Mobileye سیستمی را ابداع نمود که می‌توانست خطوط روی جاده را تشخیص دهد و زمانی که خودرو از خط رانندگی خود بدون چراغ راهنما منحرف می‌شد، یک هشدار صوتی و تصویری به راننده داده می‌شد تا راننده با چرخاندن فرمان به درون خط برگردد. از فناوری ایمنی Mobileye در صدها خودروی جدید توسط خودروسازان اصلی جهان استفاده شد: BMW، آئودی، فولکس‌واگن، نیسان، فورد، هوندا، جنرال موتورز.

در سال 2013

مرسدس بنز، مدل کلاس S خود را در سال 2013 مجدداً طراحی نمود و در آن، از سیستم Distronic Plus به اضافه سیستم‌های کمک به فرمان و راهنمای توقف و حرکت استفاده نمود.

در سال 2014

در خودروهای سال 2014 مدل S شرکت تسلا، از سیستم پیشرفته برای کمک به خط استفاده شد. در این سیستم همچنین از سیستم کمکی سرعت هم استفاده شده بود که در آن، دوربین‌های جلوی سیستم، سرعت مجاز برای حرکت در جاده را با استفاده از سیستم شناسایی ویژگی‌ها بر اساس فناوری بینایی کامپیوتر قرائت می‌کردند و سپس، این اطلاعات را به خودرو می‌دادند. در جاده‌هایی که علامت‌های ترافیکی در آن‌ها وجود ندارد، از داده‌های GPS استفاده می‌شود. در صورتی که خودرو در سرعت بالای 30 مایل بر ساعت (48 km/h) از خط خود خارج شود، این سیستم بوق می‌زند و فرمان نیز شروع به لرزش می‌کند. بدین ترتیب به راننده هشدار داده می‌شود که در حال تغییر خط است. این موضوع همچنین در صورت خروج از سرعت مجاز نیز صورت می‌گیرد.

شرکت فیات نیز از سیستم TRW برای حفظ خودرو در خط خود استفاده کرده است (که این سیستم با نام سیستم بازخورد خط هپاتیک نیز مشهور است). در این سیستم، دروبین‌های تشخیص خط به همراه سیستم فرمان برقی TRW استفاده شده است؛ در صورتی که سیستم تشخیص دهد که خودرو به صورت ناخواسته از خط خود خارج شده است (یعنی چراغ‌های راهنمای خودرو روشن نیستند و نشان نمی‌دهند که راننده قصد چرخش و خروج از خط را دارد)، سیستم فرمان برقی یک گشتاور زیاد را بر روی فرمان اعمال می‌کند و به راننده کمک می‌کند تا خودروی خود را به مرکز خط مسیر برگرداند. در سال 2008، از این سیستم بر روی خودروی لانسیا دلتا استفاده شد و توانست تا جایزه بهترین نوآوری را از انجمن فنی خودروها در سال 2008 به دست آورد. پژو نیز همانند شرکت سیتروئن، این سیستم را در خودروی مدل جدید 308 خود معرفی نمود.

بر اساس گزارشات مرتبط با صنعت حمل و نقل، سیستم‌های هشدار برای انحراف از خط مسیر می‌توانند از خطرات جلوگیری کنند. Viewnyx از فناوری‌های مبتنی بر تصاویر ویدئویی به خودروها کمک کرده است تا بتوانند هزینه‌ تعهدات خود برای رانندگی را کاهش دهند. این شرکت با ارائه گزارشات و ابزارهایی در خصوص ارزیابی ریسک برای رانندگان و خودروهای آن‌ها به آن‌ها کمک کرده است تا هدایت کنشی را تسهیل کنند. همچنین آموزش‌های لازم را به آن‌ها ارائه کرده است تا بتوانند رفتارهای دارای ریسک بالای خود را از بین ببرند. راهکار Lookout نیز در ناوگان وسایل نقلیه آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر نیز بررسی و مطالعاتی در خصوص پیاده‌سازی سیستم هشدار برای انحراف از خط از طریق گوشی‌های موبایل در حال انجام است.

در سال 2017

یکی از شرکت‌های بیمه‌ای فعال در حوزه ایمنی بزرگراهی، این دغدغه را مطرح کرد که وقتی که رانندگان به سیستم‌های ایمنی خودکار در خودروی خود تکیه می‌کنند یا این‌که به نمایشگرهای روی داشبورد خود برای عملکرد این سیستم‌ها وابسته می‌شوند، دیگر کمتر مراقب و هوشیار می‌شوند.

در دو بررسی مجزا مشخص شد که در خودروهایی که از سیستم‌های حفظ خودرو در خط مسیر و سیستم‌های پایش نقطه کور استفاده می‌شود، میزان تصادفات رانندگی نسبت به خودروهای فاقد این سیستم‌ها کمتر است. اطلاعات تصادفات پلیس در 25 ایالت در بین سال‌های 2009 و 2015 در خصوص خودروهایی که این سیستم‌ها در آن‌ها به صورت آپشن فروخته می‌شود، حاکی از آن است که میزان تصادفات ناشی از تک‌خودرویی، انحراف به جانب و تصادفات از جلو تا 11 درصد کمتر بوده است. این گزارشات همچنین نشان می‌دهند که مصدومان این حوادث نیز تا 21 درصد کاهش یافته‌اند. اندازه این نمونه‌ها آن‌قدر بزرگ نیست که بتوان از آن اطلاعات جمعیت‌شناختی و سایر متغیرهای دیگر را استخراج نمود.

حفظ خودرو در خط

سیستم کمک به حفظ خودرو در خط، یکی از سیستم‌هایی است که در آن علاوه بر سیستم هشدار برای انحراف از خط، اقداماتی هم به صورت خودکار انجام می‌شود تا خودرو قطعاً در خط خود باقی بماند. در برخی از خودروها نیز از سیستم کروز کنترل سازگارشونده در کنار سیستم‌های حفظ خودرو در خط به اتفاق استفاده می‌شود تا ایمنی بیشتری حاصل شود.

هر چند استفاده ترکیبی از این سیستم‌ها می‌تواند یک خودروی شبه خودمختار را ارائه نماید، اما در بیشتر این خودروها لازم است تا زمانی که از خودرو استفاده می‌شود، راننده همچنان کنترل خودرو را تحت نظر داشته باشد. این امر به دلیل محدودیت‌های موجود در سیستم حفظ خودرو در خط خود است.

در سیستم‌های خودرو بدون راننده جدید، سیستم کمک به حفظ خط خودرو با استفاده از روش‌های پردازش تصویری همچون تبدیل Hough و تشخیص لبه Canny حاصل می‌شود. در این سیستم‌های پیشرفته برای پردازش تصاویر، داده‌های لازم از دوربین‌های جلویی که بر روی جلوی خودرو نصب شده‌اند، به دست می‌آیند. پردازش تصاویر لحظه‌ای با استفاده از کامپیوترهای قدرتمندی همچون Nvidia Drive PX1 روشی است که در بسیاری از OEMهای خودروها از آن استفاده می‌شود تا خودروهای کاملاً خودمختار تولید شوند. در این خودروها، الگوریتم تشخیص خط، نقشی کلیدی ایفا می‌نماید. الگوریتم‌های پیشرفته برای تشخیص خط نیز با استفاده از روش‌های یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی نیز توسعه داده شده‌اند. Nvidia نیز توانسته است تا در زمینه امکانات خودراننده از جمله حفظ خط، از روش‌های شبکه عصبی بر اساس مکانیزم آموزش استفاده کرده و به پیشرفت‌های زیادی نائل شود. در این سیستم، از یک دوربین رو به جلو در خودرو استفاده می‌شود. این دوربین در مسیر حرکت کرده و سپس از نیروی ورودی به خودرو و تصاویر دوربین از جاده استفاده می‌شود. این اطلاعات به شبکه عصبی وارد شده و آن را آموزش می‌دهند. سپس، این شبکه عصبی آموزش‌دیده می‌تواند زاویه فرمان را بر اساس تغییر در خط، تغییر داده و خودرو را همچنان در مرکز خط نگه دارند.

شرکت تسلا نیز از سیستم پیشرفته برای حفظ خط به همراه سیستم پیشرفته کروز کنترل خود به عنوان سیستم  خودران (اتوپایلوت) استفاده کرده است. در این سیستم، از سیستم کمک به حفظ خط و همچنین تغییر خودکار خط بدون نیاز به ورودی از سمت راننده استفاده می‌شود. از یک فناوری مشابه نیز برای حفظ خط برای قابلیت Autopark در این خودروها استفاده شده است.

در صورتی که خودرو از خط خود خارج شود، مکانیزم کمک به حفظ خودرو در خط به صورت واکنشی، خودرو را به مرکز خط خود بر می‌گرداند. این سیستم به صورت کنشی نیز پایش کرده و خودرو را در مرکز خط خود نگه می‌دارد. شرکت‌های خودرویی، معمولاً از اصطلاح «کمک به حفظ خودرو در خط» برای اشاره به سیستم کمک به حفظ خط (LKA) و سیستم کنشی برای حفظ مرکز خط (LCA) استفاده می‌کنند، اما کم‌کم این اصطلاحات در حال تغییر هستند.

در سال 2020، UNECE یک سری مقررات را برای سیستم‌های خودکار برای حفظ خط منتشر ساخت.

خط نقطه‌چین زردرنگ دو سویه بر روی جاده در ایالات متحده

خودروهای دارای سیستم هشدار

در جدول بالا، خودروهایی تا مدل سال 2015 نشان داده شده‌‌اند. همان‌گونه که در ادامه نشان داده شده است، پس از این تاریخ استفاده از این سیستم‌ها مرسوم‌تر شده است.

مجوز به رانندگی بدون سیستم‌های کمکی تحت شرایط محدود

محدودیت‌های سیستم هشدار انحراف از مسیر

سیستم‌های هشدار برای انحراف از خط و همچنین حفظ خط، صرفاً متکی بر علامت‌های خط قابل دید کار می‌کنند. این سیستم‌ها نمی‌توانند خطوط کمرنگ‌شده، از بین‌رفته یا ناصحیح را تشخیص دهند. خطوطی که زیر برف پنهان می‌شوند یا خطوطی که قدیمی شده‌اند و به خوبی دیده نمی‌شوند، باعث می‌شوند تا سیستم نتواند کار خود را انجام دهد.

سیستم‌های هشدار برای انحراف از خط، همچنین دارای محدویت‌های قانونی بسیار در مورد رانندگی‌های خودران هستند. همان‌گونه که پیش از این نیز بیان شد، این سیستم مستلزم آن است که همواره راننده در آن دخالت و کنترل داشته باشد. خودروهایی که مجهز به این‌گونه سیستم‌ها هستند، می‌توانند به راننده‌ها کمک کنند، اما نمی‌توانند خودرو را به خودی خود برانند.

بزرگ‌ترین محدودیت موجود در سیستم‌های هشدار برای انحراف از خط، آن است که نمی‌توانند خودرو را به طور کامل تحت کنترل خود قرار دهند. این سیستم‌ها سایر خودروهای موجود در مسیر را در نظر نمی‌گیرند و نمی‌توانند «عادات خوب رانندگی را جایگزین نمایند.»

برای اطلاع دقیق از قیمت انواع لوازم یدکی هیوندای و لوازم یدکی کیا با کارشناسان ما ارتباط برقرار کنید.