Умные ткани (Fabric Sensors)

Многие чудо-волокна и ткани начинают свою жизнь в сферах, недоступных простому смертному, и только спустя пять-десять лет доходят до рядового покупателя. Такой, к примеру, была cудьба кевлара — сверхпрочного волокна из класса арамидов, который использовался поначалу только в космической индустрии, потом в автомобильных покрышках, затем настала очередь полицейских бронежилетов, и, наконец, в последние пять-семь лет кевлар полюбился мотоциклистам: слои этой ткани на бедрах, коленях и плечах предохраняют байкеров при падении. Из карбонового волокна и кевлара изготавливают также аэродинамичные и легкие кузова дорогих спортивных автомобилей.

Кевлар был разработан в лабораториях компании Dupont — крупнейшего в мире производителя синтетических материалов. Сегодняшние разработки этой компании со временем позволят одежде, сшитой из новых тканей, передавать сигналы о местонахождении и самочувствии водителя, а в случае перелома формировать на руке или ноге подобие гипсовой повязки.

Путь новых исследований определяют не только теоретические возможности новых веществ, но и требования жизни. Например, новые законы в американском автомобилестроении заставили ученых искать ткани, которые за счет изменений в давлении могли бы сообщать автомобильному компьютеру, кто сидит на сиденьи — ребенок или взрослый (это важно при срабатывании систем активной безопасности типа надувных подушек и шторок).

А следующим шагом станет измерение сиденьем биофизических параметров водителя. Это позволит отслеживать его самочувствие и не допустит, например, управления автомобилем при повышенном утомлении, сонливости или в нетрезвом состоянии.

В общем, нынешней синтетикой можно гордиться. На новых куртках рядом с ценниками — увесистые руководства, рассказывающие, из чего сделано их покрытие. Непромокаемое и одновременно «дышащее», легкое и прочное, тонкое, но сберегающее тепло. На квадратном сантиметре ткани GoreTex умещается полтора миллиарда пор — они позволяют телу дышать, но не пропускают куда более крупные капли дождя. А «умные» ткани Polartec в два раза теплее, чем шерсть, но в них никогда не потеешь. Специалисты называют такие материалы «тканями переменной фазы». Так что любимые многими салоны из натуральной кожи, возможно, скоро отойдут в прошлое.

Автомобильные автопилоты (Autonomous Vehicle)

Машины с той или иной системой автоматического управления разрабатываются сразу несколькими ведущими автопроизводителями. К слову, дальним предком автопилота является круиз-контроль, который давно уже считается стандартным оборудованием автомобиля. Сегодня очередь за адаптивными системами круиз-контроля (Adaptive Cruise Control), которые будут постепенно превращать наши автомобили в полностью автономные средства передвижения.

Интеллектуальные регуляторы скорости позволяют оценить расстояние до впереди идущей машины и притормозить, если это требуется для соблюдения дистанции. Причем современные системы достаточно «умны», чтобы корректно реагировать на перестроения и виражи. При наличии автоматической коробки передач система адаптивного круиз-контроля становится практически незаменимой в пробках: она сама притормаживает и даже останавливается, предотвращая столкновение (Collision-Avoidance Systems), сама трогается, как только появляется такая возможность, и даже может следить за соблюдением разметки (Lane Departure Warning). Подобные системы есть у многих автопроизводителей, но широкого распространения они пока не получили. Потенциальных покупателей настораживают случаи появления так называемых бешеных машин, что обусловлено установкой слишком «умных» регуляторов скорости, особенно на Renault и Toyota.

Интересны также автоматические системы парковки. Одну из таких систем (Intelligent Parking Assist) реализовали, например, на серийном автомобиле Toyota Prius 2006 модельного года (эта опция стоит 2200 долл.). А впервые эта мечта всех автомобилистов была воплощена в концепте Volvo YCC.

Название «автопарковка» звучит весьма привлекательно, однако на практике все оказывается не так радужно: во-первых, у подобной системы повышенные требования к месту парковки и в узкие дырки она парковаться отказывается. Во-вторых, паркуется такой автомобиль чрезвычайно медленно, что в условиях городского трафика не очень удобно, так как вы рискуете собрать за собой огромную пробку. Ну и самое печальное, что такой системе не всегда удается запарковаться с первого раза. Более надежны полуавтоматические парковки, когда система с помощью датчиков парковки, видеокамер и монитора подсказывает правильную траекторию движения.

А недавно компания General Motors объявила, что в 2008 году появится автомобиль Opel Vectra с усовершенствованным автопилотом. В машине будет использована система Traffic Assist, которая сможет управлять автомобилем на скорости до 60 км/ч, чего ранее не позволяли системы круиз-контроля. Для навигации в этом автомобиле применяются лазеры и видеокамеры, которые контролируются мощным компьютером. Система сможет распознавать не только повороты и препятствия, но и дорожные знаки. Впрочем, такая система будет отнюдь не дешевой (по предварительным оценкам, примерно 50% от стоимости самой машины), а также пока непонятно, будет ли разрешено применение подобного автопилота различными официальными инстанциями.

Вообще, компания GM подошла несколько ближе, чем другие компании, к автопилотируемым средствам передвижения и воплотила идею беспилотного будущего в серии своих концептов. Ее новейшая система «от автомобиля к автомобилю» (Vehicle-to-Vehicle, V2V) определяет положение машины относительно других и полностью контролирует движение. Принцип работы системы V2V довольно простой. Она использует для связи между автомобилями беспроводную сеть, по которой передаются данные об их местонахождении и скорости. Кроме того, система непрерывно анализирует получаемые данные и может помочь избежать дорожно-транспортного происшествия, заранее предупредив водителя о потенциально опасной ситуации, созданной другими автомобилями.

Работая над V2V, специалисты GM использовали уже известные, испытанные и проверенные компоненты, которые делают систему доступной для покупателей. Прежде всего это GPS-приемник и беспроводной модуль передачи данных по высокоскоростной сети WLAN (аналог известного пользователям компьютеров протокола Wi-Fi). Таким образом обеспечивается стабильная связь между автомобилями на расстоянии примерно до 400 метров. Причем система V2V может не только предупреждать водителя о потенциальной опасности, но даже серьезно вмешиваться в дорожную ситуацию.

Специально отметим, что система V2V, «общаясь» с другими автомобилями, сообщает об опасной ситуации впереди еще задолго до того, как водитель увидит опасность, скажем, из-за «слепого» поворота, перекрестка, «мертвой зоны», дорожных работ или сложного рельефа местности (в этом случае на дисплей выводится специальный визуальный символ, подается звуковой сигнал и/или начинает вибрировать сиденье). Кроме того, система сама может принять решение об экстренном торможении, если водитель не начал совершать маневр.

И наконец, с помощью системы V2V водитель получит информацию о местонахождении и направлении движения автомобилей аварийных служб, милиции, пожарных и скорой помощи и сможет своевременно уступить им дорогу.

Компания Volvo тоже методично двигается к цели создания автономного транспортного средства. В автомобилях компании уже применяются адаптивный круиз-контроль (Adaptive Cruise Control), работающий в диапазоне от 30 до 200 км/ч, система оповещения о сокращении дистанции до впереди идущего транспортного средства (Distance Alert), система оповещения о потере внимания (Driver Alert Control, DAC), система предупреждения о выходе за пределы полосы движения LDW (в комплекте с системой Driver Alert Control она называется Driver Alert System), которые помогают водителю поддерживать безопасный режим движения.

А новые модели Volvo S80, V70 и XC70, выпущенные в конце этого года, получат более эффективную систему предупреждения об опасности столкновения, снабженную функцией автоматического торможения CWAB.

Ранее на некоторых моделях Volvo, выпускавшихся уже с 2006 года, применялась система предупреждения об опасности столкновения, имевшая функцию поддержки торможения, но ее возможности были ограниченными (предыдущая система, устанавливаемая на Volvo S80, включала лишь радар, а новая система использует не только радар, но и цифровую камеру для определения положения впереди идущего или стоящего автомобиля). Новая система сначала предупреждает водителя и подготавливает тормозную систему для экстренного торможения (в гидравлике тормозов увеличивается давление для поддержания высокого тормозного усилия даже в том случае, если водитель будет нажимать на педаль тормоза недостаточно интенсивно), а если водитель не реагирует на ситуацию и наезд на впереди идущий или стоящий автомобиль становится неизбежным, то тормозная система приводится в действие автоматически.

Радар имеет радиус действия до 150 метров, а камера контролирует пространство впереди автомобиля на расстоянии до 55 метров. Поступающие с радара и камеры данные анализируются системой распознавания Data Fusion. Кстати, одно из основных преимуществ от применения цифровой камеры заключается в возможности опознавать стоящие автомобили (а по статистике в 50% случаев наезда столкновение происходит именно со стоящими машинами). При этом новая система характеризуется низким уровнем ложного срабатывания и значительно более эффективна, чем предыдущая.

Кстати, возможности описанных систем довольно сильно зависят от количества и качества видимой дорожной разметки. Например, камера должна отчетливо различать разделительную линию между полосами движения. Слабое освещение, туман, снег или неблагоприятные погодные условия, не говоря уже о качестве наших дорог, могут воспрепятствовать функционированию этих продвинутых систем.