一種用于大貨車(chē)換道安全性提示系統(tǒng)

辛?xí)扎?，王?/p>

（陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，陜西 西安 710200）

一種用于大貨車(chē)換道安全性提示系統(tǒng)

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（陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，陜西 西安 710200）

針對(duì)大貨車(chē)視野盲區(qū)大以及在貨車(chē)車(chē)道變換時(shí)存在潛在追尾等問(wèn)題，提出一種用于大貨車(chē)換道安全性提示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用毫米波雷達(dá)探測(cè)貨車(chē)后方車(chē)輛和本車(chē)之間的位置關(guān)系，用不同TTC值確定貨車(chē)換道安全性等級(jí)。該系統(tǒng)可明顯降低貨車(chē)在換道時(shí)追尾事故的發(fā)生。

毫米波雷達(dá)；TTC值；貨車(chē)；換道

CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-55-03

引言

車(chē)輛換道是行車(chē)過(guò)程中一種常見(jiàn)的操作行為，駕駛員根據(jù)自身需求在適當(dāng)?shù)那闆r下進(jìn)行車(chē)道變換，可有效的提高出行速度，同時(shí)使得交通資源得到充分的發(fā)揮和利用。但現(xiàn)階段由于我國(guó)駕駛員培訓(xùn)體制不健全，同時(shí)駕駛員個(gè)體差異性較大，導(dǎo)致駕駛員駕駛素質(zhì)不一，在車(chē)輛換道時(shí)往往不能很準(zhǔn)確的判斷出危險(xiǎn)目標(biāo)和本車(chē)之間的位置關(guān)系，由此導(dǎo)致的交通事故時(shí)有發(fā)生。

目前針對(duì)換道的主動(dòng)安全系統(tǒng)主要應(yīng)用在乘用車(chē)等小型車(chē)輛上，且技術(shù)較成熟。貨車(chē)作為交通參與者中的一個(gè)重要組成部分，其換道安全性一直未能得到重視。除了較常見(jiàn)的貨車(chē)進(jìn)行車(chē)道變換會(huì)存在安全隱患外，貨車(chē)在由加速車(chē)道并入主干道時(shí)也是追尾事故的高發(fā)區(qū)，因此開(kāi)發(fā)出適用于貨車(chē)的換道安全性提示裝置已迫在眉睫。

1、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)框架搭建

本系統(tǒng)主要通過(guò)毫米波雷達(dá)探測(cè)貨車(chē)后方目標(biāo)車(chē)道上車(chē)輛和本車(chē)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通過(guò)轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟信號(hào)來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)雷達(dá)探測(cè)到的目標(biāo)車(chē)輛和本車(chē)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，

計(jì)算出實(shí)時(shí)的TTC值，根據(jù)現(xiàn)有相對(duì)成熟的TTC值劃分準(zhǔn)則，制定出不同的換道安全性評(píng)價(jià)等級(jí)，采用蜂鳴器和LED燈的不同組合對(duì)駕駛員進(jìn)行換道安全性提示。系統(tǒng)的框架如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)信號(hào)采集

本系統(tǒng)信號(hào)采集包括三方面內(nèi)容，分別是毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)采集、自身車(chē)輛轉(zhuǎn)向燈信號(hào)采集以及本車(chē)車(chē)速信號(hào)采集。

本系統(tǒng)中毫米波雷達(dá)采用德?tīng)柛SR毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)有遠(yuǎn)距離和近距離兩種工作模式，在長(zhǎng)距離模式下，可有效探測(cè)175米內(nèi)與本車(chē)成±10°間的目標(biāo)和本車(chē)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，在近距離下可有效探測(cè)60米內(nèi)與本車(chē)成±45°范圍間的目標(biāo)。雷達(dá)在工作時(shí)能保持對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)的64個(gè)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，因此能滿足本系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)車(chē)輛數(shù)據(jù)采集的需要。自身車(chē)輛轉(zhuǎn)向信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)向信號(hào)開(kāi)關(guān)獲取，為滿足系統(tǒng)低能耗的要求，本系統(tǒng)只在轉(zhuǎn)向信號(hào)燈開(kāi)啟的情況下才會(huì)開(kāi)始工作，轉(zhuǎn)向信號(hào)通過(guò)I/O接口傳輸至處理器。本車(chē)車(chē)速信號(hào)來(lái)源于車(chē)速傳感器，用于計(jì)算本車(chē)和目標(biāo)車(chē)之間的相對(duì)速度，采集到的速度信號(hào)通過(guò)I/O接口傳至處理器。

1.3 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

汽車(chē)蓄電池的電壓為24V，而用于采集目標(biāo)車(chē)輛的毫米波雷達(dá)，工作電壓為12V。中央處理單元為飛思卡爾MC9S12XET256處理器，其穩(wěn)定工作電壓為5V，LED信號(hào)燈和蜂鳴器均采用5V電壓驅(qū)動(dòng)。以上設(shè)備均采用車(chē)載電源供電，本系統(tǒng)采用的降壓模塊為L(zhǎng)M2576，他可將24V電壓降低至12V和5V，可有效為用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓。

1.4 中央處理器設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中中央處理器采用飛思卡爾MC9S12X系列單片機(jī)，具體型號(hào)為XET256。中央處理器實(shí)時(shí)采集I/O口的信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟時(shí)，啟動(dòng)雷達(dá)，對(duì)后方車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至處理器，處理器同時(shí)接收本車(chē)車(chē)速信號(hào)，根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)和本車(chē)車(chē)速數(shù)據(jù)可計(jì)算出兩車(chē)之間的TTC值，并根據(jù)不同的TTC值，利用不同的信號(hào)裝置組合進(jìn)行提示。其中處理器XET256電路圖如圖2所示，各引腳分別連接雷達(dá)傳感器、轉(zhuǎn)向燈信號(hào)線、車(chē)速信號(hào)線和提示裝置。

1.5 報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)報(bào)警裝置采用蜂鳴器和LED燈，針對(duì)不同的TTC值本系統(tǒng)進(jìn)行不同的組合對(duì)駕駛員進(jìn)行提示，所采用LED燈為紅色LED燈，所用蜂鳴器為YHE12-05電磁式有源蜂鳴器，具體組合模式包括單一LED燈、LED燈和頻蜂鳴器組合兩種方式。

2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要完成換道預(yù)警部分的安全性評(píng)估，以及根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示。本系統(tǒng)采用的換道安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照現(xiàn)有乘用車(chē)換道預(yù)警系統(tǒng)中廣泛采用的TTC值。TTC（time to collision）=gap/relative speed，其中g(shù)ap為本車(chē)與目標(biāo)車(chē)輛的相對(duì)距離，relative speed為本車(chē)與目標(biāo)車(chē)輛相對(duì)速度。TTC值反映了本車(chē)與目標(biāo)車(chē)輛發(fā)生危險(xiǎn)碰撞潛在可能性大小，同時(shí)反映了交通沖突的劇烈程度。當(dāng)本車(chē)與目標(biāo)車(chē)輛的相對(duì)速度越小時(shí)，或者速度非常接近時(shí)，TTC→∞，表明如果兩車(chē)均按照當(dāng)前運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)行駛，則發(fā)生碰撞的可能性幾乎為0，也就是說(shuō)兩車(chē)基本不可能發(fā)生碰撞。

具體安全性等級(jí)和對(duì)應(yīng)的TTC值之間的關(guān)系圖表1所示。

表1 TTC值和相應(yīng)報(bào)警形式之間的關(guān)系

根據(jù)表1對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)、TTC值以及對(duì)應(yīng)的報(bào)警形式，系統(tǒng)根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)和TTC的計(jì)算公式，實(shí)時(shí)計(jì)算出TTC值，并對(duì)計(jì)算得到的TTC值和安全等級(jí)進(jìn)行比較，具體流程圖如圖3所示。

3、系統(tǒng)驗(yàn)證

系統(tǒng)硬件和軟件搭建完畢后，為驗(yàn)證本系統(tǒng)的實(shí)用性，采用實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，選用的場(chǎng)景如下：駕駛?cè)碎_(kāi)啟左轉(zhuǎn)向燈準(zhǔn)備向左換道行駛，目標(biāo)車(chē)道后方有一銀色車(chē)輛。表2為試驗(yàn)過(guò)程中某一時(shí)間段所測(cè)得的兩者之間的雷達(dá)數(shù)據(jù)以及計(jì)算所得的對(duì)應(yīng)TTC值，目標(biāo)車(chē)輛的速度明顯高于自車(chē)速度，兩者之間的距離越來(lái)越小。

A security tips system of the large truck lane change

Xin Xiaoying, Wang Meng
（Automotive Engineering Reserch Institute of Shaanxi Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200）

For the problem that blind spot of large trucks is relatively big and potentially rear-end in lane change and other issues. This paper proposed a large truck lane change security tips system. The system uses millimeter-wave radar to detect the positional relationship between the truck and the vehicle at rear of truck. Determine the level of security of vehicles change lanes with different values of TTC. The system can significantly reduce the incidence of truck rear-end accident in the process of lane changing.

millimeter-wave radar; TTC values; truck; lane changing

U462.1

A

1671-7988(2014)08-55-03

辛?xí)扎棧砉こ處?，就職于陜西重型汽?chē)有限公司汽車(chē)工程研究院。