1-1 Take-Over چیست؟

خودروهای خودران طبق تقسیم‌بندی انجمن مهندسان خودرو [1] به شش سطح تقسیم‌بندی می‌شوند. در سه سطح اولیه (صفر، یک و دو) راننده بایستی به‌صورت ناظر همواره هوشیاری خود را حفظ کرده تا در مواقع موردنیاز کنترل وسیله نقلیه را به دست گیرد. در سطوح بعدی (سه، چهار و پنج) راننده هیچ دخالتی در هدایت وسیله نقلیه ندارد؛ حتی اگر روی صندلی راننده نشسته باشد. در حال حاضر اغلب شرکت‌های خودروسازی در حال گسترش مدل‌های مرتبط با خودروهای خودران سطح دو و سه هستند.

نکته جالب در سطح سه، که سطح خودکار شرطی نام‌گذاری شده است، وجود دارد این است که سیستم در مواقعی که دیگر نمی‌تواند به‌تنهایی کنترل وسیله نقلیه را در دست گیرد، به عبارت دیگر زمانی که شرایط محیطی از دامنه طراحی عملکردی[2] سیستم فراتر رود، سیستم در صفحه‌نمایش راننده پیغام فوری صادر می‌کند و پس از چند ثانیه کنترل وسیله نقلیه را به راننده منتقل می‌کند[3]. این فرایند حالت Take-Over نامیده می‌شود.

رابطه تصادفات و خودران بودن خودروها

طبق گزارش اداره ایمنی بزرگراهی آمریکا بیش از 90 درصد از تصادفات ناشی از خطاهای انسانی هستند بنابراین تحقیقات نشان دادند حضور خودروهای خودران و حذف نقش راننده می‌تواند میزان تصادفات را بیش از 90 درصد کاهش دهد. اما نکته‌ای که در سطح سه و در رابطه با حالت Take-Over وجود دارد این است که راننده می‌تواند کنترل کامل وسیله نقلیه را به سیستم خودکار بسپارد و این موضوع باعث می‌شود راننده به فعالیت‌های غیر مرتبط مشغول شود و در نتیجه زمانی که درخواست [4]Take-Over صادر می‌شود، نمی‌تواند به خوبی اطلاعات محیط اطراف را پردازش کند و این موضوع تأثیر منفی قابل‌توجهی بر ایمنی می‌گذارد.

هنگامی‌که درخواست Take-Over صادر می‌شود، رانندگان باید توجه خود را از فعالیت‌های نامرتبط با رانندگی[5] منحرف کرده و آماده پذیرفتن وظیفه رانندگی[6] شوند. برای این منظور، آن‌ها باید اطلاعات دریافتی از محیط را پردازش کرده و آماده هدایت وسیله نقلیه شوند. راننده زمان نسبتاً زیادی صرف می‌کند تا بتواند درک خود را از محیط کامل کند، برخی تحقیقات نشان دادند که بسته به نوع فعالیت، اگر فعالیت جانبی راننده شدید باشد راننده تا 27 ثانیه زمان نیاز دارد تا بتواند حواسش را متمرکز کند. در مورد فعالیت‌های با شدت متوسط تحقیقات نشان دادند این زمان به 15 ثانیه کاهش پیدا می‌کند. نکته جالب این است که برخی تحقیقات نشان دادند حتی پس از گذر این زمان، فعالیت قبلی موجب حواس‌پرتی راننده می‌شود. شکل ‏1‑1 فرآیند Take-Over را نشان می‌دهد.

شکل ‏1‑1 خط زمانی فرایند Take-Over

1-2چالش‌ها و پیچیدگی‌های رانندگی خودکار شرطی

سطح 3 رانندگی خودکار نقطه عطف بعدی در توسعه خودروهای کاملاً خودکار است. با این حال، بحث در مورد اینکه آیا بهتر است تمرکز بر توسعه سیستم‌هایی با سطح خودکار 4 یا بالاتر بجای سطح 3 معطوف شود وجود دارد. شرکت‌هایی مانند فورد و تویوتا در حال حاضر در حال توسعه سیستم‌هایی با سطح 4 خودکار هستند و تصمیم گرفتند سطح 3 را کنار بگذارند.

زمانی که طول می‌کشد تا راننده پس از دریافت درخواست Take-Over کنترل وسیله نقلیه را کامل به دست گیرد به پارامترهای مختلفی از جمله ویژگی شخصی راننده بستگی دارد. حتی یک سیستم انتقال اطلاعاتی که به خوبی طراحی شده است نمی‌تواند تضمین کند که همه رانندگان کنترل وسیله نقلیه را در مدت زمانی کافی به دست می‌آورند. علاوه بر این، زمانی که یک تصادف رخ دهد عدم قطعیت در مورد مقصر وقوع حادثه وجود دارد که مشخص نمی‌شود که آیا سیستم خودکار مسئول است یا راننده کنترل وسیله نقلیه را بر عهده داشته است. این چالش‌ها به همراه فقدان اقدامات نظارتی و چارچوب قانونی نیز از دلایلی است که برخی شرکت‌ها سطح 3 را در طرح‌هایشان نادیده گرفتند.

1-3پارامترهای مؤثر بر زمان Take-Over

1-3-1 پارامترهای عمومی

پارامترهای عمومی، دسته‌ای از پارامترها هستند که به ویژگی‌های شخصی راننده بستگی نداشته و می‌توان آن‌ها را به همه رانندگان نسبت داد. این پارامترها را می‌توان در سه دسته وضعیت ترافیک، طرح هندسی مسیر و نحوه انتقال راهبری خودرو تقسیم‌بندی کرد.

1-3-2پارامترهای وابسته به راننده

این پارامترها ویژگی‌های قابل‌اندازه‌گیری هر راننده را بیان می‌کنند. پارامترهای مربوط به ویژگی‌های روان‌شناختی راننده به دلیل پیچیدگی‌های مربوط به اندازه‌گیری در این بخش مطرح نیستند. پارامترهای وابسته به ویژگی‌های فردی شامل نوع فعالیت نامرتبط، سن، قابلیت اطمینان، میزان اضطراری بودن موقعیت، نحوه انتقال پیغام Take-Over و آگاهی محیطی هستند.

1-4سیستم‌های دریافت و انتقال اطلاعات

در خودروهای خودران شرطی (سطح 3) و در رابطه با فرایند Take-Over دو نوع سیستم دریافت و انتقال اطلاعات از راننده وجود دارد که عبارت‌اند از سیستم نظارت راننده[7] و رابط انسان – ماشین[8].

1-4-1سیستم نظارت راننده (DMS)

این سیستم قادر به تشخیص وضعیت جسمی و روانی راننده است و می‌تواند این اطلاعات را با وضعیت جاده مرتبط کند. به‌این‌ترتیب سیستم DMS با داشتن مقادیر پایه‌ای از وضعیت جسمی راننده و به دست آوردن مقادیر شاخص‌های حالت راننده مانند وضعیت چشم راننده، وضعیت نشستن و معیارهای فیزیولوژیکی مقدار انحراف را با توجه به این مقادیر محاسبه می‌کند و درنهایت سطح توجه راننده تعیین می‌شود. درصورتی‌که مقدار انحراف از حد مشخصی بیشتر شود به راننده هشدار می‌دهد تا هوشیاری کامل را حفظ کند.

1-4-2رابط انسان – ماشین (HMI)

رابط انسان – ماشین وظیفه انتقال اطلاعات مربوط به کنترل وسیله نقلیه را به راننده دارد. این سیستم یک گفتگو را با راننده برقرار می‌کند تا از فرآیند تصمیم‌گیری راننده پشتیبانی کند، نظارت فعال او را حفظ کند و در مواقع لازم (مانند درخواست Take-Over) از او درخواست مداخله کند. در این زمینه روش‌های مختلفی برای انتقال اطلاعات به راننده مطرح شده است. مهم‌ترین روش‌های انتقال پیام را می‌توان در سه دسته دیداری، شنیداری و تماسی تقسیم‌بندی کرد.

• دیداری

در حالت دیداری، سیستم HMI به تصاویری متکی است که می‌توانند از نمادها نیز استفاده کند. HMI دیداری مدرن همچنین می‌تواند به سیستم‌های چراغ‌های داخلی خودرو متصل شود تا توجه راننده را به‌طور مداوم اما بدون مزاحمت از طریق یک محرک بینایی محیطی که به‌طور ناخودآگاه پردازش می‌شود، جلب کند. در این حالت اختلال به مراتب کمتری در وظیفه رانندگی ایجاد می‌شود.

شکل ‏1-2 نمونه‌هایی از رابط انسان – ماشین که به صورت دیداری عمل می‌کنند را نشان می‌دهد. همان‌طور که در این شکل مشخص است سیستم با نشان دادن پیغام‌های مختلف در طیف رنگی ملایم تا شدید به راننده وضعیت را نشان می‌دهد.

شکل ‏1-2 (الف) رنگ زرد نشان دهند وضعیت غیر اضطراری و رنگ قرمز نشان‌دهنده حالت Take-Over است.

”      (ب) سه حالت رانندگی مختلف را نمایش می‌دهد.

”      (پ) سیستمی را نشان می‌دهد که با استفاده از تعبیه چراغ‌هایی روی فرمان وسیله نقلیه، اطلاعات موردنظر را به راننده منتقل می‌کند.

”      (ت) نشان دهند نحوه انتقال اطلاعات از طریق محرک‌های بینایی محیطی داخل خودرو است.

شکل ‏1‑2 نمونه‌هایی از رابط انسان – ماشین به صورت دیداری

• شنیداری

در رابطه با سیگنال‌های صوتی، HMI با استفاده از صداها در فرکانس‌های مختلف پیغام‌های فوری را به راننده منتقل می‌کند، اگر چه تحقیقاتی عنوان کردند به ‌منظور انتقال اطلاعات کافی به راننده علاوه بر سیگنال‌های صوتی نیاز است پیغام‌های واضحی برای راننده پخش شوند.

• تماسی

در این حالت سیستم HMI از واکنش‌های تماسی متکی بر ارتباطات حرکتی برای انتقال اطلاعات به رانندگان از طریق حسگرهای تماسی استفاده می‌کند که این حسگرها می‌توانند روی صندلی یا کمربند ایمنی راننده قرار داده شوند. تصاویر ‏زیر نمونه‌هایی از رابط انسان – ماشین که به صورت تماسی عمل می‌کنند را نشان می‌دهد. تصویر ‏سه -یک (الف) از طریق لرزش و ‏شکل سه-یک (ب) از طریق پنل‏های انعطاف‌پذیر شرایط را به راننده اطلاع می‌دهد. شکل ‏1-3 (پ) نمونه‌ای از حسگرهای لرزشی را نشان می‌دهد که در صندلی راننده قرارگرفته‌اند.

اشکال ‏1-3 نمونه‌هایی از رابط انسان – ماشین به صورت تماسی

[1] Society of Automotive Engineers (SAE)

[2] Operational Design Domain (ODD)

[3] Take-Over Situation

[4]Take Over Request (TOR)

[5] Non-Driving Related Tasks (NDRT)

[6] Driving Dynamic Task (DDT)

[7] Driver Monitoring Systems (DMS)

[8] Human Machine Interface (HMI)