تاکنون سیستم‌ها‌ی کمکی زیادی طراحی شده‌اند که با استفاده از آنها در خودروهای جدید، راننده برای جلوگیری از تصادفات کمک بیشتری در اختیار دارد.
سیستم‌ها‌ی این چنین، از جمله سیستم Distronic در خودروهای شرکت دایملر کرایسلر مورد استفاده قرار گرفته‌اند. حالا متخصصان این شرکت در حال توسعه امکانات آن هستند.
نگاهی به لابراتورها و پژوهشگاه‌ها‌ی این شرکت نشان مي‌دهد که سیستم‌ها‌ی تشخیص شرایط محیط، هر روز توسعه بیشتری یافته و بر امکاناتشان افزوده مي‌شود. همه این پیشرفت‌ها نه تنها بر ایمنی رانندگی مي‌افزاید بلکه راحتی را نیز افزایش مي‌دهد. مدیریت مناسب ترمز و گازدادن در شرایط ترافیک جاده‌ها به صورت آرام و ایمن؛ هشدار به راننده در مورد نزدیک‌شدن به یک گره ترافیکی پیش از آنکه خود راننده بتواند با دیدن چراغ‌ها‌ی ترمز قرمز رنگ خودروهای جلویی، آن را تشخیص دهد؛ تشخیص مطمئن علائم ترافیکی و پیچ‌ها‌ی تند حتی در شب و مه؛ محاسبه این که آیا خودروی جلویی شما قصد دارد برای سبقت از اتومبیل دیگری، وارد خط شما شود و ... این‌ها تنها لیست کوچکی بودند از شرایط خطرناکی– و یا حداقل تنش‌زا - که در رانندگی برای هر کسی پیش مي‌آید و با افزایش حجم ترافیک، هر روز بر تعداد موضوعات این لیست نیز افزوده مي‌شود. اما پژوهشگران لابراتور «ایمنی فعال و سیستم‌ها‌ی همیار راننده» از تمام این شرایط خبر دارند.
مدیر این لابراتور یعنی آقای متزلر، تعدادی زیادی از این شرایط را به صورت فایل‌ها‌ی ویديویی در اختیار دارد. یکی از این فایل‌ها‌ی ویديویی راننده ای را نشان مي‌دهد که در یک عصر بارانی پاییزی در جاده‌ای داخل شهری در حال رانندگی است. انعکاس نور از طریق آب موجود بر روی جاده و همچنین چراغ‌ها‌ی روشن اتومبیل‌ها‌یی که از روبه‌رو مي‌آیند باعث کم‌شدن محدوده دیده راننده مي‌شوند. این موضوع باعث مي‌شود که وی خیلی دیر بفهمد که اتومبیل جلویی ناگهان ترمز کرده است.چراغ ترمز خودروی جلویی نیز تا زمانی که دیگر واقعا دیر شده توسط راننده عقبی دیده نمي‌شود.
در فیلم دیگری هم خودرویی که با سرعت آرام در حال حرکت است باعث مي‌شود تا اتومبیل پشت سری آن بدون توجه به آینه‌ها ناگهان از خط سمت راست به خط سبقت بپیچد.
در این حال خودرویی که از عقب با سرعت در حال نزدیک شدن به آن است تنها با گرفتن ترمز ناگهانی، از یک تصادف جدی جلوگیری مي‌کند و خطر رفع مي‌شود. هر کسی که چنین موقعیتی را تجربه کرده باشد مي‌داند که سطح آدرنالین خود تا چه حدی افزایش مي‌یابد.
جرقه‌خوردن یک ایده در ذهن
گره تحقیقاتی همکار متزلر اطلاعات زیادی در این موضوعات دارند: یک کلیپ ویديویی، فعالیت نقاط مختلف مغر راننده را در شرایط ذکر شده نشان مي‌دهد.
ضبط امواج مغزی توسط دستگاه EEG نشان مي‌دهد که در حین رانندگی و به وجودآمدن برخی شرایط خطرناک، فعالیت‌ها‌ی شدیدی در حد میلی ثانیه در برخی نقاط به وجود مي‌آید. همین موضوع باعث افزایش اضطراب راننده مي‌شود. این موضوع آنقدر حساس و بحرانی است که گروه تحقیقاتی متزلر بر روی آن کار مي‌کنند.
برای بررسی این مسئله گروه سوالات زیر را در پیش رو دارند:
1 - سیستم‌ها‌ی همیار به چه امکاناتی نیاز دارند تا بتوانند در شرایط مختلف بیشترین کمک را به راننده ارائه دهند؟
2 - در چه شرایطی راننده بیشترین نیاز را به دریافت این کمک‌ها دارد و آنها چگونه باید باشند؟
3 - برای این که سیستم‌ها‌ی همیار بتوانند در شرایط مختلف به بهترین وجه عمل کنند، به چه اطلاعاتی از خودرو و محیط اطراف آن نیاز دارند؟
4 - اطلاعات تا چه حد باید دقیق باشند که با کمک آنها سیستم الکترونیکی همیار بتواند تمام خطرهای ممکن را در زمان کافی و بدون این که هشدار نادرست به راننده بدهد، تشخیص دهد.
با انداختن نگاهی به درون این لابراتور مي‌توانیم بفهمیم که گستره امکانات سیستم‌ها‌ی همیار راننده به تدریج گسترش یافته‌ند. با این کار حتی مي‌توانیم بفهمیم که کارایی آنها چگونه بهبود مي‌یابد. سیستم‌ها‌ی کروز کنترل نمونه خوبی در این زمینه هستند. این‌ونه سیستم‌ها برای این طراحی شده‌ند که در زمان‌ها‌ی مورد نیاز بر سرعت خودرو بیافزایند و از آن بکاهند. ما ر این سیستم‌ها، کروز کنترل tempomat بود. اما سیستم کروز کنترل تنظیم فاصله (Distronic) از جدیدترین تولیدات شرکت دایملر کرایسلر است و از جمله پیشرفته‌ترین نسل‌ها‌ی کروز کنترل است.
سیستم مذکور نسبت به Tempomat هوشمندتر است، زیرا با وجود حفظ کردن فاصله اتومبیل از خودروی جلویی به اندازه مناسب، با سرعت انتخابی راننده نیز حرکت مي‌کند. اگر این فاصله ایمنی کم شود، سیستم الکترونیکی موردنظر با فشردن بر ترمزها بار دیگر آن را تصحیح مي‌کند و بعد از آن که فاصله به حد ایمن رسید، سیستم با افزودن بر سرعت، اتومبیل را به سرعت مورد نظر راننده مي‌رساند.
مهمترین منبع اطلاع رسان به Distronic یک حسگر رادار 77 گیگاهرتز است که فاصله خودرو جلویی را تا 150 متر تخمین مي‌زند. از سوی دیگر با توجه به سرعت اتومبیل، سرعت نسبی خودروی جلویی را نیز تعیین مي‌کند.
الگوریتم رایانه‌ای طراحی شده برای سیستم Distronic توسط متخصصان دایملر کرایسلر آنچنان است که در زمان‌ها‌ی مورد نیاز یا ترمزها را فعال کرده و یا بر سرعت اتومبیل مي‌افزاید.
به طور خلاصه باید گفت با داشتن چنین خودرویی، نه تنها راننده مي‌تواند در یک اتوبان سرعت خاصی را به سیستم سفارش دهد، بلکه دیگر نگران این نیست که با نزدیک‌شدن به یک خودرو از سرعتش بکاهد و در نهایت آرامش بیشتری خواهد داشت.
تشخیص سریع اجسام در محیط اطراف
سیستم Distronic هم مانند سایر سیستم‌ها‌ی الکتریکی دارای برخی محدودیت‌ها، به خصوص به خاطر حسگرهای موجود در آن است. به عنوان مثال زاویه دید محدود حسگرهای رادار 77 گیگاهرتز باعث مي‌شود تا نتوان تمام اجسامي را که از بغل به خودرو نزدیک مي‌شوند را تشخیص داد. همچنین پردازش داده‌ها‌ی الکترونیکی در پیچ‌ها‌ی تند با مشکلاتی مواجه مي‌شود.
در پیچ‌ها، شعاع نور ارسالی از سوی رادار که درست به طور مستقیم بر روی خودرو جلویی ثابت‌شده مي‌تواند منحرف شود و یا با افتادن بر روی یک خودرو که در خط مقابل نزدیک مي‌شود، سیستم تشخیص بدهد که یک مانع خارجی به سرعت در حال نزدیک‌شدن به خودرو است و باید ناگهان ترمز کند.اما اگر گستره سیستم‌ها‌ی تشخیص شرایط محیطی باز هم زیادتر شود، مي‌توان بر این شرایط هم غلبه کرد. با استفاده از حسگر دومي‌که زاویه دید گسترده‌تری مثلاً تا 5 یا 10 متر موازی خود اتومبیل دارد، مي‌توان بر این مشکل فائق آمد.
حتی مي‌توان از یک حسگر جدید برای تشخیص پیچ‌ها‌ی تند استفاده کرد. حسگر مذکور مي‌تواند ترکیبی از یک دوربین و یک سیستم پردازش تصویر باشد تا بتواند تغییر مسیر خطوط روی جاده را تشخیص دهد. اما مسئله مهم در اینجا آن است که اطلاعات ارسالی از حسگرهای مختلف به خوبی با یکدیگر ترکیب شوند تا در زمانی کوتاه، پاسخی دقیق ارائه شود. همچنین سیستم طوری باید تنظیم شود که تنها خودروهایی را بررسی کند که در بین دو خط جداکننده جاده قرار دارند. با استفاده از این مجموعه دیگر خودرو در پیچ‌ها‌ی تند ناگهان ترمز نخواهد کرد. ترکیب حسگرهای Distronic با یک سیستم «تشخیص سریع نزدیک‌شدن اجسام» مي‌تواند نتایج خوبی به همراه داشته باشد. ترکیب اطلاعات حسگرها مي‌تواند محوطه ای را که باید کروز کنترل در آنجا به سرعت به نزدیک شدن اجسام پاسخ دهد، گسترش دهد.
با این کار زاویه دید سیستم Distronic بیشتر شده و حتی در ترافیک‌ها‌ی شدید که با ترمز و گاز دادن‌ها‌ی مداوم همراه است، اشتباه نکند.متزلر مي‌گوید : ترکیب حسگرها از جمله استراتژی‌ها‌ی کلیدی ما برای افزایش دقت سیستم‌ها‌ی همیار راننده و بهبود کارایی آنها است. امروزه به گفته وی دیگر محدودیتی برای ترکیب اطلاعات در لابراتوار‌ها‌ی دایملر کرایسلر وجود ندارد. با این کار نه تنها مي‌توان پیچ‌ها‌ی جاده را به کمک دوربین‌ها‌ی پردازش تصویر تشخیص داد بلکه به کمک خواندن علائم جاده ای در نقشه‌ها‌ی الکترونیکی ذخیره‌شده در حافظه خودرو نیز مي‌توان از نزدیک‌شدن آنها خبر پیدا کرد.به کمک نقشه‌ها‌ی دیجیتالی، به عنوان مثال حتی اگر دوربین‌ها‌ی نصب شده در خودرو نتوانند به خاطر آفتاب شدید مسیر پیش‌رو را تشخیص دهند، دیگر سیستم‌ها‌ی همیار اشتباه نخواهند کرد.
یکی از جاهایی که به وضوح مي‌توان منافع ترکیب سیستم‌ها‌ی پردازش تصویر و نقشه‌ها‌ی دیجیتالی را دید، به هنگام رسیدن به چراغ‌ها و یا علائم راهنمایی و رانندگی است.
الگوریتم‌ها‌ی طراحی شده محققان و استفاده از آنها در این سیستم‌ها‌ی ترکیبی نتایج خوبی به دنبال داشته است و به این ترتیب خودرو مي‌تواند به طور اتومایتک علائم و یا چراغ‌ها‌ی راهنمایی را تشخیص دهد. البته این کار چندان ساده هم نیست و از سوی دیگر همه ی علائم راهنمایی هم شبیه به یکدیگر نیستند. پوشیده شدن توسط گرد و غبار و یا قرارگرفتن در پشت درختان هم مشکلاتی است که ممکن است برای علائم به وجود بیاید. حتی برخی از علائم راهنمایی کنار جاده‌ها الکترونیکی هستند و هر لحظه پیغام روی آنها تغییر مي‌کند.چراغ‌ها‌ی راهنمایی هم در نقاط مختلف شکل‌ها‌ی متفاوتی دارند و سیستم پردازش تصویر باید تمام این موارد را در نظر بگیرد. حتی اگر چنین سیستمي هم طراحی شود که تمام علائم را به خوبی از یکدیگر تشخیص بدهد چندان کاری از پیش نبرده‌ایم زیرا این سیستم باید بسیار سریع هم بوده تا بتواند پاسخ‌ها‌ی لحظه‌ای خودرو را باعث شود.
امروزه رایانه‌ها‌ی پیشرفته، کار تحلیل اطلاعات را در چند میلی ثانیه انجام مي‌دهند اما ده سال پیش وقتی گروه متزلر کار خود را بر روی این پروژه آغاز کردند، پردازش اطلاعات به یک mainframe (رایانه‌ها‌ی بزرگ قدیمی) و چند ساعت زمان نیاز داشت.
از سوی دیگر امروزه بر روی نقشه‌ها‌ی دیجیتالی مکان چراغ‌ها‌ی راهنمایی، علائم هشدار‌دهنده و پیچ‌ها‌ی مسیر به خوبی معلوم شده است. به این ترتیب سیستم پردازش تصویر با داشتن اطلاعات نقشه‌ها‌ی دیجیتالی آمادگی بیشتری از قبل برای دیدن علائم احتمالی مسیر دارد.
تحلیل شرایط
اگر بخواهیم به زبان دیگر بگوییم، نقشه‌ها‌ی دیجیتالی و سیستم پردازش تصویر مکمل یکدیگر هستند. به عنوان مثال اگر در طول جاده کامیونی هم جلوی یکی از تابلوهای راهنمایی را گرفته باشد، خودرو با استفاده از اطلاعات نقشه دیجیتالی آن را تشخیص مي‌دهد و یا برعکس اگر در مکان‌ها‌یی برخی علائم موقت نصب شده باشند که در نقشه دیجیتالی ثبت نگردیده‌اند، این بار سیستم پردازش تصویر با دیدن آنها، باعث واکنش خودرو مي‌شود. اما کار متزلر به اینجا ختم نمي‌شود. او ایده‌ها‌یی بزرگی در پی دارد: قدم بعدی ما تهیه نقشه‌ای دیجیتالی از کل کره‌زمین است تا بوسیله آن و با استفاده از اطلاعات درون خودرو، در هر جای زمین، اتومبیل بتواند به درک شرایط محیطی بپردازد.
تحقیقات به سمتی پیش مي‌روند که به جای پاسخ‌دادن به شرایط وقتی خطر دیده شد، از پیش بتوان وجود خبر را «حس» کرد و متناسب با آن واکنش‌ها‌ی مورد نیاز صورت پذیرد.
مثلاً خودرو شما مي‌تواند درک کند که اگر یک کامیون با سرعت کمي‌در جلوی خودروی دیگری در حال حرکت است، اتومبیل مذکور ممکن است به طور ناگهانی بخواهد از کامیون سبقت بگیرد و بنابراین باید خود را آماده کند.
خودرو شما با بررسی جهت حرکت، سرعت و با ترکیب آن با اطلاعات لحظه‌ای دریافتی از محیط پیش‌بینی مي‌کند که در چند ثانیه بعدی، خودرو روبه‌رویی شما چه حرکتی انجام مي‌دهد.مثلاً پیش‌بینی این که خودرویی که در خط مقابل به سمت شما حرکت مي‌کند، چه زمانی ناگهان خط خود را تغییر داده و در خط حرکت شما قرار مي‌گیرد مي‌تواند بسیار حیاتی باشد و شما را از خطر مرگ نجات دهد.
متزلر مي‌گوید: ما و تمام همکارانمان به دنبال آن هستیم که بتوانیم در نهایت «رانندگی بدون تصادف» را برای همه خودرو فراهم کنیم.