一種基于PMD技術(shù)的大貨車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)

王強(qiáng)++陳琴++譚文標(biāo)++郭秋紅+周立峰

[摘 要]本文設(shè)計(jì)了一種基于PMD（photonic mixer device）技術(shù)的大貨車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)在紅外測(cè)距儀中運(yùn)用了PMD相機(jī)，能夠同時(shí)捕捉距離圖像和幅度圖像，能在貨車右轉(zhuǎn)彎時(shí)進(jìn)行視野盲區(qū)監(jiān)控。與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)具有不受光源限制，可在夜間、光線不好的條件下工作，具有生產(chǎn)和技術(shù)成本低，制作難度低的優(yōu)點(diǎn)，可以改善傳統(tǒng)超聲波測(cè)距儀和微波雷達(dá)技術(shù)成本高，精度較低的不足，具有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)潛在價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]PMD技術(shù)；紅外線技術(shù)；大貨車；盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)；盲區(qū)范圍；交通安全

中圖分類號(hào)：U412.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）06-0364-01

1.研究背景

駕駛員位于駕駛座位置，在貨車左側(cè)，右轉(zhuǎn)時(shí)其視線被車體遮擋或受反光鏡角度限制，總是存在不能直接觀察到的區(qū)域，稱為右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)。大型貨車由于體積大、軸距長(zhǎng)、反光鏡顯示角度范圍有限，盲區(qū)范圍比轎車更大，在右轉(zhuǎn)彎時(shí)容易發(fā)生行人被卷入車底造成傷亡的交通事故[1]。

PMD技術(shù)由德國(guó)PMD Technologies公司研發(fā)，本系統(tǒng)中其工作原理是：利用紅外線測(cè)距儀向車輛前方照射紅外線， 根據(jù)反射波的時(shí)間差來(lái)獲取物體的三維信息。通過(guò)使用這種攝像元件，用一個(gè)攝像元件就可以獲得物體的圖像和距離。本系統(tǒng)在紅外測(cè)距儀中運(yùn)用了該P(yáng)MD攝像元件，通過(guò)報(bào)警可以起到預(yù)防碰撞、檢測(cè)行人的作用[2]。

2.設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程

貨車右轉(zhuǎn)彎時(shí)的狀態(tài)如圖1所示，圖中虛線為右轉(zhuǎn)彎時(shí)的兩側(cè)輪胎運(yùn)行軌跡。車輛轉(zhuǎn)彎感應(yīng)開(kāi)關(guān)和紅外人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛狀態(tài)及車外行人與右反光鏡的距離，并將檢測(cè)信號(hào)傳輸至控制器。若處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)且a（a=7）米范圍內(nèi)有行人，則啟動(dòng)紅外測(cè)距儀測(cè)量行人與紅外測(cè)距儀的距離s，再采集距離s與內(nèi)置的報(bào)警距離值h（h=4）比較，s≤h時(shí)，控制報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)PMD相機(jī)采集圖像信息?？刂破鹘邮盏降木嚯xs數(shù)值和PMD相機(jī)接收到的圖像信息實(shí)時(shí)輸出至顯示器顯示。

3.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

一種基于PMD技術(shù)的大貨車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)包括控制器、檢測(cè)裝置和輸出裝置。

檢測(cè)裝置包括車輛轉(zhuǎn)彎感應(yīng)開(kāi)關(guān)、紅外人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)和紅外測(cè)距儀；車輛轉(zhuǎn)彎感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝在車輛的轉(zhuǎn)向電路上，用于檢測(cè)車輛是否處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)，紅外人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)安裝在車輛右反光鏡上，可感應(yīng)車外一定范圍內(nèi)的人體紅外線；紅外測(cè)距儀安裝在車輛右反光鏡上，用于檢測(cè)一定范圍內(nèi)的行人與其的距離。

輸出裝置包括報(bào)警器和顯示器。報(bào)警器（為聲光報(bào)警器）安裝在車輛駕駛室內(nèi)。顯示器安裝在車輛駕駛室內(nèi)。控制器為微處理器，其具有信號(hào)輸入接口和信號(hào)輸出接口，紅外人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)、車輛轉(zhuǎn)彎感應(yīng)開(kāi)關(guān)和紅外測(cè)距儀均通過(guò)電纜與控制器的信號(hào)輸入接口相連接；報(bào)警器和顯示器通過(guò)電纜與控制器的信號(hào)輸出接口相連接。

控制器可執(zhí)行以下操作，通過(guò)車輛轉(zhuǎn)彎感應(yīng)開(kāi)關(guān)和紅外人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)檢測(cè)車輛是否處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)及a（a=7）米范圍內(nèi)是否有行人，若處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)且a米范圍內(nèi)有行人，則啟動(dòng)紅外測(cè)距儀測(cè)量行人與紅外測(cè)距儀的距離s，再采集距離s與內(nèi)置的報(bào)警距離值h（h=4）比較，s≤h時(shí)，控制報(bào)警器報(bào)警。控制器接收到的距離s數(shù)值實(shí)時(shí)輸出至顯示器顯示。

4.PMD圖像獲取原理

通過(guò)使用PMD攝像元件，用一個(gè)攝像元件就可以獲得物體的圖像和距離。其基本工作原理如圖4所示，光發(fā)射器向目標(biāo)場(chǎng)景發(fā)射紅外光信號(hào)，光束到達(dá)被測(cè)目標(biāo)后發(fā)生反射，按原路返回的光被光探測(cè)器接收，根據(jù)光在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中的傳播時(shí)間和光速，可以求出相機(jī)到目標(biāo)的距離。

4.1靜物距離報(bào)警試驗(yàn)

在車輛轉(zhuǎn)彎感應(yīng)開(kāi)關(guān)和紅外人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)閉合的前提下，將普通靜物放在裝有紅外測(cè)距系統(tǒng)的試驗(yàn)汽車前面，試驗(yàn)車從100 m遠(yuǎn)處以30km/h的速度向普通汽車開(kāi)來(lái)。當(dāng)距離大于7m時(shí)，顯示0；距離小于7m時(shí)，顯示器顯示的數(shù)據(jù)連續(xù)變化，車速不變；當(dāng)車與靜物間距為4m時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，駕駛員制動(dòng)減速為0。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，符合實(shí)際報(bào)警距離，探測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

5.應(yīng)用前景

1.盲區(qū)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通運(yùn)輸?shù)男枨笾饾u擴(kuò)大，貨車的數(shù)量也將上升，隨之而來(lái)的是貨車因存在盲區(qū)而造成的事故不斷增多，貨車盲區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)日新月異。

2.紅外線技術(shù)的廣泛應(yīng)用。紅外線技術(shù)在精度、速度、智能化等方面具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，并具有高精度、穩(wěn)定性好、非接觸性測(cè)量等特點(diǎn)，再結(jié)合PMD圖像處理技術(shù)，構(gòu)成自動(dòng)化較高的實(shí)用測(cè)距系統(tǒng)，因此它在智能車輛輔助駕駛導(dǎo)航的安全距離測(cè)量中應(yīng)用極廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉樹(shù)峰.多路況下汽車防碰撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[U].山東農(nóng)業(yè)大學(xué).2014（06）

[2] 何緒堂， 張宏， 劉培玉.用于交通事故處理的圖像測(cè)距研究與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007 （24） ： 1-4