IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

В настоящее время владельцы автомобильного транспорта сталкиваются с множеством проблем, которые могут привести к серьёзным последствиям: авариям и дорожно-транспортным происшествиям. Ведущие автопроизводители делают всё возможное для обеспечения как можно более комфортного и безопасного использования своего автомобиля. Дипломный проект посвящен разработке системы, распознающей критическое состояние водителя, вызванное усталостью или утомлением, опасного для ведения транспортного средства. Предусмотрены разные виды реакции системы в зависимости от тяжести состояния водителя, анализируемого по разным сочетаниям диагностических параметров его состояния, в зависимости от которых обеспечивается наиболее адекватная реакция: своевременное предупреждение водителя и принятие экстренных мер. Рассматриваются наиболее рациональные решения, позволяющие наиболее точно и адекватно распознать усталость или критическое состояние водителя и меры, позволяющие избежать инцидентов и обеспечить безопасность в транспортной системе.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И РЕШЕНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСТАЛОСТИ ВОДИТЕЛЯ
   1. Анализ состояния и проблем в системе автомобильного транспорта
      1. Анализ факторов, влияющих на безопасность на транспорте

Согласно международной статистике, среди всех ДТП в разных странах более ¼ занимают аварии, произошедшие по причине сильной усталости водителей. В связи с необходимостью высокой концентрации внимания во время управления транспортным средством, различные жизненно важные системы водителя (от нервной системы до органов зрения) испытывают большую нагрузку. Продолжительные путешествия, однотипность ландшафта и окружающей обстановки, езда в темное время суток, достаточно пассивный образ действий, способствуют быстрому накоплению усталости в ходе продвижения по маршруту, вызывая тем самым не только ослабление бдительности и ухудшение способности к нормальному управлению транспортом, но и постепенно оказывая усыпляющее действие на водителя. Все это в несколько раз повышает риск возникновения аварии [¹].

В настоящее время для обозначения множества факторов, вызывающих нарушение профессиональной деятельности, используют термин «утомление» или «усталость». Утомление – гипотетическая концепция, связывающая ряд факторов, которые служат причиной развития усталости, вызывающей нарушение безопасности деятельности. Полагают, что развитие утомления связано с тремя основными факторами:

1. дефицит сна, определяемый длительностью предшествующего бодрствования и сна;

2. время суток (циркадианный ритм);

3. характер работы (длительность, интенсивность, сложность).

Основной причиной нарушения любой профессиональной деятельности является усталость, которая, в свою очередь, приводит к нарушению выполняемой деятельности. Наступление усталости происходит медленно, постепенно ослабляя способность водителя полноценно управлять транспортным средством. Усталость снижает бдительность и внимание на дороге, что впоследствии может привести к аварийной ситуации. Хотя причины возникновения утомления и сонливости могут быть разными, их последствия довольно сходны – снижение умственной и физической работоспособности.

Одним из важнейших аспектов человеческой жизнедеятельности является 24-часовая структурированность сна и бодрствования – циркадианная ритмика. Вероятность засыпания и последующая продолжительность сна существенно изменяются в течение суток, что в значительной степени обусловлено мозговыми эндогенными часами. В нормальных условиях, как вероятность засыпания, так и субъективная оценка уровня сонливости имеет ярко выраженный циркадианный ритм с максимальными значениями, приходящимися приблизительно на 6 часов утра. Имеется большая статистика того, что вероятность аварий и катастроф сильно увеличивается в то время, когда люди обычно спят. Обобщенный анализ многих публикаций показал, что пик риска аварий наблюдался значительно раньше, чем максимальный уровень сонливости, а именно между 2:00 и 3:00 часами ночи. Следует также учитывать время с момента начала бодрствования, время с момента начала поездки, перерывы на отдых и т.д. [²].

С точки зрения безопасности, хронический недостаток сна может представлять большой риск, так как в этом случае люди субъективно воспринимают свой опасный уровень недостатка сна менее критично и, соответственно, у них меньше шансов принять необходимые меры предосторожности. Есть множество исследований о негативном влиянии дефицита сна на безопасность деятельности [³]. В этих работах убедительно показано, что предшествующее лишение сна приводит к увеличению риска дорожных аварий.

При анализе влияния длительности времени работы на развитие утомления важным является вопрос связи его со временем дня. В результате анализа больших объемов данных (80 водителей, 200 тыс. миль в пути) с тестированием многих показателей деятельности и уровня бодрствования, было установлено, что показатели утомляемости более связаны со временем дня, а не с длительностью работы (нахождения за рулем).

Предполагается, что монотония выявляет существующую «замаскированную» латентную сонливость, которая проявляется при низком уровне стимуляции, характерной для монотонии. Термин «дорожный гипноз» часто используется для обозначения снижения сознательного контроля при вождении в монотонных малоизменяющихся условиях на дальних дорогах. По мнению А. Уильямсон [⁴] большинство исследований по анализу влияния монотонии и скуки, как причины возникновения аварий, носят описательный характер и нельзя определенно утверждать, что такие характеристики рабочего процесса, как монотония и скука являются независимыми факторами риска или связаны с сонливостью.

Другой подход к анализу аварий связан с использованием оценки своего состояния самим человеком, а не с помощью различных факторов, вызывающих эти состояния. Для этого были разработаны различные методы оценки уровня сонливости как по субъективным, так и по объективным показателям. Так, в работах [⁵] для анализа связи сонливости с вероятностью аварий авторы использовали тестирование людей после аварий. Авторами установлена высокая степень предсказуемости аварийности по показателям сонливости. В объемном исследовании на 20 тыс. водителях собраны данные о самооценке частоты вождения в сонном состоянии и проведено сравнение уровня сонливости с наличием аварий в течение 3 лет. В этом и ряде других исследований [⁶,⁷] показано, что водители с высоким уровнем сонливости по субъективным оценкам имели вероятность попадания в аварию, в 1,5-3 раза большую, чем водители с более низкими показателями сонливости.

Более объективный метод оценки уровня сонливости основан на видеорегистрации поведения водителя. Использование этого метода сделало возможным прямое наблюдение за лицом водителя, позволяющее более объективно определить дремотное состояние по расслаблению мышц лица, закрыванию век, трудности поддержания головы в вертикальном положении [3]. Анализ, приведенный в данных исследованиях, показал, что вероятность аварийных ситуаций была почти в 3 раза выше у водителей, находившихся в дремотном состоянии с высоким уровнем сонливости.

Наиболее массовым видом человеческой деятельности, чувствительным к дефициту сна, является вождение автомобиля. Известно, что 10–20% серьезных дорожных происшествий связано с засыпанием водителей за рулем. Именно поэтому и контрмеры для обеспечения безопасности водителей разработаны наиболее тщательно. К рассмотрению приведен комплекс рекомендуемых мер для обеспечения транспортной безопасности, приведенный в обзоре Европейской комиссии по транспорту и энергии 2009 г., посвященном утомлению и контрмерам для предотвращения дорожных происшествий. [⁸].

Контрмеры должны представлять собой комплексное решение, направленное на водителя, транспортные компании, дороги и автомобили. А именно:

• водителейследует обучать и объяснять опасность и последствия утомления и повышенного уровня сонливости (желания спать);

• компании должны проводить постоянное информирование водителей об опасности вождения в дремотном состоянии и создавать условия для работы с правильным режимом труда и отдыха;

• дороги необходимо оборудовать виброшумовыми бордюрами на обочине и разделительной полосе, которые снижают аварийность за счет активации водителя в сонном состоянии и в ночное время;

• автомобили следует оборудовать системами, способными обнаруживать изменения физиологического уровня бодрствования и параметров вождения, характерных для утомленного водителя.

1.  
   1.  
      1. Социальная политика информирования населения

Необходимым этапом для предотвращения серьезных дорожных происшествий, связанных с засыпанием водителей за рулем, является широкомасштабное информирование общественности об опасности вождения при сниженном уровне бодрствования и повышенной сонливости. Для проведения такой информационной компании рекомендуются следующие темы:

1. Сравнение вреда от усталости и повышенного уровня сонливости с алкогольным опьянением;

2. Ознакомление с наиболее эффективными средствами борьбы с усталостью (кратковременный сон и прием кофе);

3. Оценка риска вождения в утомленном состоянии как личная ответственность водителя по отношению к окружающим;

4. Информирование общественности о необходимости минимума сна и признаках наступающего утомления;

5. Исключение распространенного мнения о возможности адекватной оценки своего состояния утомления.

В странах Западной Европы часто можно видеть слоган «Don’t drive tired», который можно перевести «Не рули усталым». Надо сформулировать такое же выражение на русском языке, которое можно будет размещать в виде плакатов в общественных местах. Однако, как показывает опыт, для выработки у частных водителей понимания опасности вождения в дремотном состоянии такого рода компаний недостаточно. Для профессиональных водителей также существует путь законодательного определения необходимого режима длительности работы, сна и отдыха, что уже сделано во многих странах [⁹].

1.  
   1.  
      1. Европейское законодательство о режиме труда и отдыха водителя

Многие требования к режиму труда и отдыха водителя, учитывающие современные результаты исследований о влиянии дефицита сна на когнитивные функции, получили отражение в Европейском законодательстве № 561/2006. Законодательство ограничивает ежедневное время вождения, которое не должно превышать 9 часов. Исключение составляют два дня в неделю, когда период вождения может длиться 10 часов. Еженедельное время вождения не должно превышать 56 часов. Полное время нахождения за рулем в течение двух недель подряд не должно превышать 90 часов. Однако, как полагают, Европейское законодательство в некоторых отношениях не очень эффективно, так как не учитывает возможного кумулятивного эффекта дефицита сна. Так, в исследованиях С.Б. Джонса [¹⁰] приведен критический анализ содержания законодательств Австралии, Канады, Англии и США относительно учета эффектов утомления по восьми параметрам: время дня, 24-часовой циркадианный ритм, длительность сна, качество сна, дефицит сна, длительность работы и наличие перерывов для отдыха. Они пришли к выводу, что в настоящее время в законодательствах разных стран еще недостаточно полно представлены рекомендации ученых относительно научно обоснованного режима труда и отдыха водителей.

1.  
   1. Аналитический обзор существующих решений в области безопасности на дорогах

Политика многих крупных автомобильных концернов по вопросу безопасности жизни и здоровья водителя и сохранности его автомобиля резко изменилась. Если ранее решение данных вопросов ограничивалось рамками минимизации последствий от ДТП посредством ремней и подушек безопасности, то в настоящее время наивысший приоритет приобретает решение проблемы путем предотвращения аварийной ситуации на стадии ее зарождения.

Ряд крупных автопроизводителей активно работают над созданием различных систем контроля состояния водителя, призванных, как минимум, оповестить о наступлении опасного состояния человека и, как максимум, вмешаться в управление транспортным средством и предупредить происшествие. Работа ведется по нескольким направлениям, среди которых контроль усталости, оценка физического напряжения, определение болезненного состояния водителя.

Первой компанией, всерьез принявшейся за реализацию системы контроля усталости водителя, стала японская фирмаNissan. Свои изыскания она начала в 70-х годах прошлого века, а в 1977 году фирма запатентовала результаты работы своих инженеров. Временным препятствием для дальнейшей работы стал интерес к более простым, но не менее важным системам безопасности, а именно ABS, ESP и EBD. В результате первая система контроля усталости водителя, на автомобиле появилась почти тридцать с лишним лет спустя, когда работу прочих систем осталось только совершенствовать.

Первой фирмой, сумевшей на практике реализовать все инженерные изыскания, стала шведская компания Volvo. Ее система получила название Driver Alert Control. Она включает в себя видеокамеру, которая отслеживает положение автомобиля на дороге и его траекторию, и датчик, регистрирующий частоту движений руля. Когда машина начинает сильно отклоняться от нормальной траектории, система «предлагает» остановиться и отдохнуть.

Позже аналогичная система распознавания усталости была разработана компанией Mercedes. Здесь использовался лишь датчик рулевого колеса и датчик, регистрирующий силу и частоту нажатий на педали. В блок управления системы занесена информация о том, какие усредненные показатели должны быть, если за рулем находится бодрый и внимательный водитель. Если текущие значения значительно отличаются от эталонных, значит, водитель утомился. Недостаток системы заключается в том, что работает она по предустановкам, т.е. не учитывает особенности конкретного человека. В более поздних версиях систем анализируется также частота нажатий кнопок управления климатом и магнитолой, а также внешние условия – сила бокового ветра и качество дорожного полотна. Это позволило системе адаптироваться под конкретного водителя.

Аналогичные системы применяются на автомобилях Volkswagen и Skoda. На автомобили Skoda Octavia она устанавливается только в качестве опции, независимо от комплектации, в то время как Passat имеет ее штатно, начиная с комплектации Comfortline.

В настоящее время система контроля усталости водителя реализована на автомобилях Mercedes-Benz, Volvo, Lexus. Определение наступления усталости водителя осуществляется разными способами – оценкой действий водителя по управлению автомобилем, контролем характера движения автомобиля, наблюдением за лицом водителя с помощью видеокамеры [¹¹].

Другим направлением развития систем контроля является оснащение транспортных средств биометрическими датчиками, с помощью которых можно следить за важными для здоровья показателями (пульс, частота дыхания, проводимость кожи и др.).

Ближе всех к решению задачи находится компания Ford, которая предлагает систему оценки нагрузки водителя, призванную уменьшить рассеянность и чрезмерное напряжение. Физическое напряжение водителя оценивается путем обработки множества параметров:

• движения транспортного средства (скорость, продольное и поперечное ускорение, скорость рыскания);

• действий водителя (угол поворота рулевого колеса, положение педалей акселератора и тормоза);

• дорожных условий (плотность потока, характер дорожного покрытия);

• биометрических показателей (сердечный ритм, частота дыхания, температура кожи).

Если нагрузка на водителя достаточно высока, то система принимает меры для снижения напряжения, в том числе автоматически запускается функция блокирования мобильного телефона от входящих звонков (функция «не беспокоить»).

В работе системы оценки нагрузки водителя используются следующие биометрические датчики:

• пьезоэлектрический датчик в ремне безопасности для мониторинга частоты дыхания;

• проводящие накладки на ободе рулевого колеса для измерения пульса;

• инфракрасные датчики на ободе рулевого колеса для измерения температуры ладоней;

• инфракрасный датчик за рулевым колесом, контролирующий температуру лица.

Компания Ferrari запатентовала технологию, которая оценивает уровень напряжения водителя по изменению мозговых волн. Мозговая биоэлектрическая активность измеряется с помощью беспроводных датчиков, встроенных в подголовник водительского сиденья. В зависимости от состояния водителя производится уменьшение подачи топлива в двигатель и автоматическая стабилизация автомобиля.

Другая область использования биометрических датчиков связана с контролем физического состояния пожилых водителей, а также водителей с хроническими заболеваниями. В этом направлении работает сразу насколько автомобильных компаний.

Все тот же Ford предлагает контролировать состояние возрастных водителей с помощью датчиков сердечного ритма, встроенных в сиденье. В основу положена технология электрокардиограммы, которая осуществляет мониторинг сердечных электрических импульсов и своевременно определяет нарушения (например, сердечный приступ), а также симптомы других заболеваний (например, повышенное давление).

Компания Toyota для контроля жизненно важных показателей использует датчики на ободе рулевого колеса: электроды для мониторинга сердечного ритма и оптические датчики для оценки проводимости ладоней. Система контроля состояния водителя связана с системой экстренного торможения, что позволяет остановить автомобиль в случае сердечного приступа, а также с навигационной системой, которая автоматически прокладывает маршрут до ближайшего лечебного заведения. Система позволяет определить наступление сердечного приступа уже на ранних стадиях и тем самым предупредить аварию.

Компания BMW работает над технологией предупреждения водителей, больных диабетом, о повышении уровня сахара в крови. Устройство для измерения уровня сахара в крови подключено к смартфону, который в свою очередь соединен через Bluetooth с мультимедийной системой автомобиля. На экран системы выводится информация, предупреждающая водителя об опасности потери сознания из-за повышенного уровня сахара в крови. В перспективе измеряемые параметры будут автоматически передаваться лечащему врачу водителя [¹²].

1.  
   1. Окружение и функциональные требования, предъявляемые к системе контроля усталости водителя

Существует два способа реализовать подобную функцию. В первом случае специальный датчик регистрирует только параметры движения автомобиля, а именно частоту и амплитуду подруливающих движений, нажатия на педали газа и тормоза. Приверженцами данного варианта являются европейские производители: Mercedes, Volkswagen, Skoda, Volvo.

Японские фирмы стремятся реализовать контроль усталости водителя несколько иначе. Они убеждены, что в первую очередь необходимо анализировать психоэмоциональное состояние. Поэтому основным звеном такой системы является видеокамера, задача которой следить за мимикой и жестами того, кто сидит за рулем. Работает она следующим образом. В первую очередь система распознавания усталости водителя реагирует на закрытые глаза. Если водитель закрывает глаза, система немедленно подает предупреждающий сигнал. Перед инженерами стоит задача «научить» ее отличать, когда водитель просто моргает, а когда засыпает. Помимо этого анализируется частота морганий, движения глаз, мимика, жесты, частота и глубина дыхания (по движениям грудной клетки).

В целом, независимо от способа реализации, контроль усталости водителя работает следующим образом. Первое время блок управления собирает и анализирует всю информацию, поступающую от датчиков и видеокамер. В результате система определяет стиль езды водителя и внешние условия (время суток, состояние дороги, ветер). Эти данные становятся эталонными, в дальнейшем поступающая информация сравнивается с имеющейся, для своевременного распознавания усталости водителя.

Разным автомобилям на первоначальный сбор данных требуется разное время, например, Mercedes SLK делает это за полчаса, Volkswagen Passat и Skoda Octavia ограничиваются 15 минутами.

Такой подход в значительной мере расширяет возможности системы распознавания, поскольку контроль усталости водителя осуществляется путем сопоставления не с каким-то шаблоном, а с показателями конкретного человека, сидящего за рулем, зафиксированными в качестве исходных данных на начальном этапе движения.

Однако существующие решения имеют ряд недостатков. В силу допущений, присущих, как и любым модельным системам, алгоритму распознавания усталости, устройство может срабатывать в ложных ситуациях, что вызывает дополнительное раздражение и напряжение водителя. Сложность реализации данной системы заключается в разработке алгоритма, способного точно распознать состояние усталости водителя, отсеяв случайные состояния со схожими параметрами. Определение факта усталости невозможно по одному параметру (например, манера езды). Здесь необходимо учитывать все детали, касающиеся и автомобиля, и водителя. Лучшим решением данной проблемы является комбинирование некоторых существующих решений ведущих автопроизводителей и добавление новых.

Во-первых, необходимо серьёзно отнестись к состоянию водителя. Для этого необходимо наличие видеокамеры или веб-камеры, которая будет следить за мимикой лица (степень открытия глаз, направление взгляда, частота моргания, частота зевания) и движением головы водителя (поворот и наклон головы). Во-вторых, большую роль играет определение психоэмоционального состояния водителя, которое, в случае нестабильности, часто отвлекает и утомляет его. Для этого можно использовать датчик измерения пульса, который может быть встроен в руль. Ограничиваясь только этими параметрами, система не сможет адекватно оценивать состояние водителя, что негативно скажется на результате. Поэтому необходимо также использование датчиков, отвечающих за движение автомобиля. Здесь должно учитываться положение автомобиля на полосе движения, условия вождения, характер вращения рулевого колеса, состояние дорожного полотна, характер движения автомобиля. Дополнительным параметром может быть анализ атмосферы внутри автомобиля (громкость музыки или громкость голоса водителя/пассажиров).

Данные с датчиков и видеокамеры собираются и анализируются в блоке управления. После чего, в случае необходимости, нужно предупредить водителя голосовым или простым сигналом (разная тональность и громкость сигнала в соответствии с уровнем опасности), при значительном уровне вероятности аварии должно использоваться снижение скорости/полная остановка автомобиля, включение аварийного сигнала и т.д.

1.  
   1. Обоснование необходимости разработки и внедрения систем контроля усталости водителя в России

За первые три месяца 2015 года на дорогах страны произошло 33.892 ДТП. Самыми напряженными днями, в которые произошло наибольшее количество аварий стали пятница и суббота, 5.314 и 5.118 ДТП соответственно. Наиболее сложным временем суток, по данным статистики ГИБДД остаются вечерние часы с 17.00 по 21.00 час, также в это время наблюдается и наибольшее количество, пострадавши в серьезных дорожно-транспортных происшествиях.

Хотя наиболее благоприятная для перемещения по дорогам обстановка наблюдается в ночное время, ввиду небольшой загруженности дорожной сети (аварий происходит на порядок меньше), не следует забывать о том, что ночное время сопряжено как с повышенным напряжением для водителя, так и повышенными рисками, связанными с его усталостью и засыпанием.

Самыми распространенными виновниками ДТП, до сих пор остаются водители транспортных средств (29.122 дорожно-транспортных происшествия). Среди них выделяются несколько категорий:

• Водители легковых автомобилей: 24.115 ДТП;

• Водители грузовых машин, 2.077 ДТП за отчетный период;

• Водители автобусов, 1.039 аварии;

• Водители мотоциклов, 181 происшествие в период с января по март 2015 года;

• Водители трамваев, 39 ДТП;

• Водители троллейбусов: 54 ДТП;

• И водители тракторов и других самоходных механизмов: 115 ДТП.

Аварии с участием пешеходов произошли 12.085 раз. В них погибло 1.370 и ранено 11.281 человек. Во всех случаях видно улучшение статистики по сравнению с АППГ (-5.5%, -11.2% и -4.5% соответственно).

Из-за наезда на пешехода в общей сложности в 2015 году пострадало 11.807 человек. Вина водителей и пешеходов в этих случаях разделилась практически поровну (6.0503 по вине водителей и 5.112 по вине пешеходов).

Снижается количество ДТП, в которых участниками стали дети, -2.3% или 3.065 ДТП за январь-март 2015 года. 1.482 случая ДТП с участием детей произошли с детьми-пассажирами и 1.501 случай с участием детей-пешеходов.

По видам происшествий статистика разделяет:

• Столкновения ТС: 14.778 случаев;

• Опрокидывания ТС: 1.856;

• Наезд на стоящее ТС: 1.134;

• Наезд на пешехода: 11.811;

• Наезд на препятствие: 2.251;

• Наезд на велосипедиста: 180 случаев в период с января по март 2015 года;

• Наезд на гужевой транспорт: 4;

• Падение пассажира: 866;

• Наезд на животное: 28 случаев.

Самое большое количество ДТП по России происходит в населенных пунктах, 24.001 случая дорожно-транспортных происшествий. На автомобильных дорогах общего пользования зафиксировано 11.952 случая ДТП. На железнодорожных переездах- 51 случай ДТП.

Как показывают данные статистики, количество ДТП растет с каждым годом. Для безопасности за рулём, водитель должен обладать высокой концентрацией и внимательностью. Усталость – одна из причин ДТП. По статистике, более половины всех дорожных происшествий связаны с переутомлением водителей. Особенно сильно проявляется утомление, когда водитель садится за руль не выспавшись [¹³].

Последствия усталости водителя могут быть катастрофическими. Причиной большого числа аварий является элементарная невнимательность, не говоря уже о дальней дороге, когда напряжение водителя увеличивается в геометрической прогрессии с каждым десятком километров. Водитель просто не имеет права на невнимание.

Использование систем контроля усталости сможет помочь водителю понять, что его состояние слишком опасно для вождения, что ему нужно отдохнуть, а затем продолжить путь. Данные технологии помогут уменьшить вероятность аварий и ДТП, цифры которых слишком высоки.

1.  
   1. Выводы. Цель и задачи дипломного проекта

Анализ существующих решений показал, что использование обычных датчиков, которые отслеживают только мимику лица, или только параметры движения автомобиля, не могут адекватно оценить состояние водителя и предупредить потенциальную угрозу как для него, так и для других участников движения в транспортной системе. Только комбинированное использование подходов может гарантировать адекватное определение состояние водителя и последующее предупреждение аварии.

Главной целью системы контроля усталости водителя является своевременное распознавание признаков утомления, предупреждение водителя и экстренных служб для обеспечения его безопасности и предотвращения дорожно-транспортных происшествий.

Целью дипломного проекта является разработка системы, которая сможет принимать решения, основываясь на данных о состоянии водителя и адекватно реагировать на изменение этих данных. Помимо этого, в случае определения высокой опасности для водителя, возможна передача сигналов другим участникам движения для предотвращения аварии.

Главной задачей при реализации этой цели является решение проблемы адекватного определения усталости водителя, выявление способов реакции на его состояние и устранение случайных и ложных срабатываний системы

.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

1.  
   1. Концептуальная модель взаимодействия модулей

На рисунке 2.1 представлена система взаимодействия составляющих функционирования автомобильного транспорта.

Рис. 2.1. Взаимодействие составляющих функционирования автомобильного транспорта

На этом рисунке показаны взаимодействующие компоненты автомобильного транспорта, каждый объект данной системы можно рассматривать отдельно, но обязательно необходимо учитывать связь между ними.

Внешняя среда представляет собой дорожную инфраструктуру, тип/рельеф местности, погодные условия, время суток, всё, что находится за пределами автомобиля и влияет на передвижение. Автомобиль рассмотрен с точки зрения необходимых компонентов, в данном случае это бортовая система автомобиля, также рассмотрено взаимодействие между бортовой системой автомобиля и водителем и взаимодействие между водителем и внешней средой.

На рисунке 2.2 представлена схема взаимодействия модулей.

Рис. 2.2. Концептуальная модель взаимодействия модулей

Сбор исходных данных осуществляется с помощью датчиков, установленных в салоне автомобиля и за его пределами. Данные собираются в базу данных, где хранятся и обрабатываются. Далее система анализирует полученные данные, выявляет отклонения от нормальных показателей и, основываясь на этих данных, принимает решение, наиболее безопасное для водителя.

1.  
   1. Функциональное моделирование предметной области с использованием методологии IDEF1X

Для описания процесса контроля усталости водителя выбрана методология IDEF1X. Она имеет условный синтаксис и позволяет на основе простых графических изображений создавать информационные потоки, взаимосвязи и проводить их последовательный и структурированный анализ. С помощью данной методологии можно создать функциональную и информационную модели, которые отображают структуру и функции системы и содержание информационных потоков, которые необходимы для их поддержки. Данная методология также подходит для описания системы контроля усталости водителя.

Подробно процесс контроля усталости водителя рассмотрен с помощью методологии IDEF1X на рисунках 2.3-2.6.

Рис. 2.3. Первичная диаграмма А-0

Рис. 2.4. Диаграмма А0

Рис.2.5. Диаграмма А.2.1

Рис.2.6. Диаграмма А.4.1.

1.  
   1. Описание модели разрабатываемой информационной системы с использованием методологии UML

UML - язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения [¹⁴]. Методология UML включает себя целый ряд диаграмм, с помощью которых можно описать конкретный процесс:

1. Диаграммы классов/пакетов

2. Диаграммы объектов

3. Диаграммы вариантов использования

4. Диаграммы последовательности

5. Диаграммы взаимодействия

6. Диаграммы состояний

7. Диаграммы активности

8. Диаграммы компонент

9. Диаграммы размещения

Диаграммы UML позволяют описать и понять систему со всех возможных точек зрения. Для описания системы контроля усталости водителя были выбраны диаграммы вариантов использования, объектов и сотрудничества. А также подробный список событий, которые могут происходить в процессе работы системы (таблица 2.1).

Таблица 2.1. Список внешних событий системы контроля усталости водителя

№		Событие		Отклик		Тип синхронизации	Периодичность		Временные требования
1		Пульс водителя

Код для цитирования: Скопировать