Разработка автоматизированной системы управления автомобилем на основе слияния данных радара и камер

Объектом данной работы является компания ПАО «КАМАЗ». Это крупнейший в России производитель грузовых автомобилей и дизельных двигателей. Компании принадлежит 47% российского рынка тяжёлых грузовых автомобилей. Она занимается 14–е место в мире по объёму производства грузовых автомобилей тяжёлого класса. В компании работает свыше 30–ти тысяч сотрудников, из которых почти половина имеет рабочее место с персональных компьютером.

ПАО "КАМАЗ" расширяет модельный ряд, улучшает потребительские характеристики автомобилей "КАМАЗ" и осваивает новые ниши на автомобильном рынке. Клиентами компании являются все отрасли экономики, где используются грузовые автомобили, транспортные компании, региональные и муниципальные автопарки в России и в традиционных странах сбыта, естественные монополии, крупные корпоративные заказчики, государственные предприятия и учреждения.

Предметом исследования является система адаптивного круиз контроля, состоящая из основных компонентов:

- радар;

- камера;

- вычислительный блок управления;

- программное обеспечения для обработки данных и отправки управляющих сигналов.

Актуальность данной работы обусловлена отсутствием аналогов систем адаптивного круиз–контроля, доступных компании.

Цель работы заключается в разработке и внедрении технологии, которая позволит автомобилям персональной и коммерческой транспортной отрасли автоматически регулировать скорость и расстояние до впереди идущих транспортных средств. Это позволит повысить безопасность дорожного движения, снизить вероятность ДТП и уменьшить транспортные пробки, а также поспособствует созданию экологически более чистых автомобилей, благодаря уменьшению количества неэффективных разгонов и торможений на дороге.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Рассмотреть ключевые тренды и тенденции развития мирового автомобилестроения;

2. Анализ изменений законодательной базы и политики поддержки развития рынка автомобилей стран ЕС, США, России;

3. Рассмотреть серийные и концептуальные инновационные продукты автопроизводителей из «Большой Семерки»;

4. Изучить компонентою базу для систем адаптивного круиз– контроля (микроконтроллеры, доплеровские автомобильные радары, камеры и т.д.);

5. Разработать концепцию решения;

6. Провести теоретические и экспериментальные исследования;

7. Провести оценку результатов исследований;

8. Оценить эффективность полученных результатов.

Структура работы обусловлена предметом, целью и задачами исследования. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и приложения.

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... 5

1 Анализ предметной области........................................................................ 7

1.1 Описание деятельности компании ПАО «КАМАЗ»......................... 7

1.2 Описание проблемы........................................................................... 8

1.3 Постановка цели................................................................................. 8

1.4 Постановка задачи............................................................................. 9

1.5 Возможности бизнеса...................................................................... 10

1.6 Бизнес–цели...................................................................................... 10

1.7 Критерии успеха.............................................................................. 11

1.8 Бизнес–риски.................................................................................... 11

1.9 Сравнительная оценка существующих решений............................ 12

1.10 Разработка концептуальной карты............................................... 15

1.11 Описание системы адаптивного круиз контроля.......................... 16

1.12 Выводы по разделу........................................................................ 19

2 Разработка бизнес-требований к системе.................................................. 20

2.1 Исходные данные............................................................................. 20

2.2 Возможности бизнеса...................................................................... 20

2.3 Видение решения............................................................................. 21

2.4 Предположения и зависимости....................................................... 22

2.5 Основные функции решения............................................................ 23

2.6 Функции MVP.................................................................................. 23

2.7 Разработка пользовательских требований..................................... 23

2.8 Разработка функциональных и нефункциональных требований.. 27

2.9 Нефункциональные требования...................................................... 28

2.10 Структура системы обнаружения транспортных средств........... 29

2.11 Выводы по разделу........................................................................ 44

3 Реализация системы.................................................................................... 45

3.1 Обзор процесса проектирования.................................................... 45

3.2 Проектирование обнаружения транспортных средств.................. 46

3.3 Обнаружение изображений............................................................. 47

3.4 Устранения ложных срабатываний................................................. 49

3.5 Метод оптимизации алгоритмов обработки изображений............ 50

3.5.1 Отслеживание......................................................................... 50

3.5.2 Алгоритмы обнаружения транспортных средств................ 50

3.5.3 Результаты обучения............................................................. 53

3.6 Оценка эффективности решения...................................................... 59

3.7 Выводы по разделу.......................................................................... 61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 62

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..................................... 64

ПРИЛОЖЕНИЕ............................................................................................. 66

1. Артюхина Е.А. "Расширенный доступ к системам помощи водителю: возможности и перспективы". Москва: НТУ "МЭИ", 2018. – 346 с.

2. Братчиков А.С. "Системы помощи водителю: теория и практика".

– Москва: Издательский дом "Дело" РАНХиГС, 2017. – 216 с.

3. Васильев Л.А. "Возможности применения систем помощи водителю в условиях городского трафика". Москва: Издательство "Экон– Инфо", 2019. – 176 с.

4. Герасенко В.А. "Системы помощи водителю в повышении безопасности дорожного движения". – Москва: НИУ ВШЭ, 2019. – 212 с.

5. Дрозницын Д.А. "Оценка эффективности систем помощи водителю на основе анализа движения транспорта в режиме реального времени". Москва: Издательство "УРСС", 2018. – 311 с.

6. Ефремов А.Д. "Концепция систем помощи водителю на основе искусственного интеллекта". Москва: Издательский дом "ЛКИ", 2017. –146 с.

7. Захаров А.А. "Системы помощи водителю и их применение в образовательном процессе". – Москва: Издательство "КноРус", 2016. – 126 с.

8. Иванов В.М. "Управление автомобилем с использованием систем помощи водителю".Санкт–Петербург: Издательство "Политехника", 2017.– 206 с.

9. Калинин С.В. "Современные системы помощи водителю: технологии и перспективы развития". – Москва: ИД "Фольксваген Медиа Сервисиз", 2019. – 146 с.

10. Лазарев И.В. "Технологии и методы разработки систем помощи водителю". – Москва: Издательство "ФАЗИС", 2018. – 216 с.

11. Мухина О.Н. "Система помощи водителю: угрозы и защита". – Москва: Издательство "БукВеди", 2016. – 217 с.

12. Невидимов В.А. "Новые технологии для систем помощи водителю". – Москва: Издательство "Автомир", 2017. – 300 с.

13. Орлов А.Н. "Основы создания систем помощи водителю". – Москва: Издательство "ТехноСфера", 2019. – 136 с.

14. Попов Д.В. "Системы помощи водителю в условиях производственных коллизий". – Москва: Издательство "Логос", 2018. – 264 с.

15. Рыбалко Г.Г. "Эффективность систем помощи водителю в условиях ограничений времени и пространства". – Москва: Издательство "Стройзнание", 2017. – 326 с.