基于超聲波傳感器的側(cè)視輔助系統(tǒng)設(shè)計

龍琴

（北京汽車研究總院有限公司電子電器與空調(diào)部，北京　101300）

基于超聲波傳感器的側(cè)視輔助系統(tǒng)設(shè)計

龍琴

（北京汽車研究總院有限公司電子電器與空調(diào)部，北京101300）

介紹基于超聲波傳感器的側(cè)視輔助系統(tǒng)的設(shè)計，詳細(xì)闡述側(cè)視輔助系統(tǒng)的設(shè)計方案。關(guān)鍵詞：超聲波傳感器；側(cè)視輔助系統(tǒng)；盲區(qū)

汽車存在四大視覺盲區(qū)：前盲區(qū) （發(fā)動機(jī)蓋前看不到的地方）、后盲區(qū) （車輛后面的盲區(qū)）、后視鏡盲區(qū) （車兩邊的后視鏡只能看到車身兩側(cè)，看不到車身左后方及右后方區(qū)域）和AB柱盲區(qū) （由于擋風(fēng)玻璃兩側(cè)的A、B柱遮擋的視覺區(qū)域）。由于后視鏡盲區(qū)的存在，駕駛員在進(jìn)行并線超車時，疏于過肩轉(zhuǎn)頭目測后視鏡盲區(qū)內(nèi)的車輛，容易造成剮蹭、追尾等交通事故。側(cè)視輔助系統(tǒng)可消除側(cè)向視野盲區(qū)的影響，在變道時為駕駛員提供觀察幫助，當(dāng)危險臨近時發(fā)出警報提示。

1　系統(tǒng)組成

側(cè)，后保險杠上的2個傳感器用來偵測車道左右兩側(cè)盲區(qū)的情況，而前保險杠上兩側(cè)的傳感器的主要作用是警報真實性核查，控制器用于判斷是否需要報警及將報警信號提供給組合儀表和報警指示燈進(jìn)行報警。

側(cè)視輔助系統(tǒng)由側(cè)視輔助控制器、4個側(cè)視輔助傳感器、外后視鏡上的報警燈以及組合儀表組成 （圖1）。側(cè)視輔助傳感器采用超聲波傳感器，用于發(fā)射和接收反射回波，分別位于車輛前后保險杠的左右兩

圖1　側(cè)視輔助系統(tǒng)組成

2　系統(tǒng)指標(biāo)

2.1探測范圍

側(cè)視輔助系統(tǒng)能夠監(jiān)測車輛側(cè)后方的區(qū)域，當(dāng)車速低于65km/h，探測區(qū)域大小為2.4m×2.4m；當(dāng)車速大于65 km/h，探測區(qū)域大小為3m×3 m，其探測范圍見圖2所示。

圖2　側(cè)視輔助系統(tǒng)探測范圍

2.2報警要求

為了描述側(cè)視輔助系統(tǒng)報警要求，定義了與側(cè)視輔助系統(tǒng)相關(guān)的區(qū)域位置，見圖3。

依據(jù)ISO 17387 Intelligent transport systems——Lanechangedecisionaidsystems（LCDAS）——Performance requirements and test procedures對報警要求進(jìn)行了定義，側(cè)視輔助系統(tǒng)不能報警如圖4所示，側(cè)視輔助系統(tǒng)必須報警如圖5所示，側(cè)視輔助系統(tǒng)對于在該區(qū)域內(nèi)的障礙物是否報警不做要求，如圖6所示。

圖3　報警需求圖表［1］

圖4　側(cè)視輔助系統(tǒng)不能報警示意圖

2.3識別率

在100 km路段測試中 （其中40%高速路段、40%城市路段、20%鄉(xiāng)村路段），系統(tǒng)誤報警不能超過4次（包括盲區(qū)有車系統(tǒng)未報警及盲區(qū)無車系統(tǒng)報警兩種情況）。

3　系統(tǒng)設(shè)計

3.1傳感器選型

傳感器選用頻率為48kHz的數(shù)字式超聲波傳感器，抗干擾能力較強(qiáng)，其垂直探測角度為60°，水平探測角度為120°，與用于倒車?yán)走_(dá)的超聲波傳感器有所不同，其需要有較遠(yuǎn)的探測距離，其探測區(qū)域如圖7所示。

圖5　側(cè)視輔助系統(tǒng)必須報警示意圖

圖6　側(cè)視輔助系統(tǒng)報警不做要求示意圖

3.2上電自檢

為了確認(rèn)系統(tǒng)中各組件能正常工作，在系統(tǒng)工作前進(jìn)行自檢，系統(tǒng)上電時，側(cè)視輔助控制器進(jìn)行內(nèi)部系統(tǒng)自檢及報警指示燈的自檢。如系統(tǒng)正常，側(cè)視輔助報警指示燈點(diǎn)亮3s后熄滅；如系統(tǒng)存在故障 （如報警指示燈損壞），自檢完成后組合儀表顯示 “側(cè)視輔助系統(tǒng)故障”，側(cè)視輔助系統(tǒng)關(guān)閉。

圖7　傳感器探測區(qū)域

3.3報警設(shè)計

根據(jù)實際行車情況，對側(cè)視輔助系統(tǒng)是否報警做如下設(shè)計，見表1。

表1　側(cè)視輔助系統(tǒng)報警設(shè)計

報警分為2個等級：等級1，當(dāng)不激活轉(zhuǎn)向燈時且盲區(qū)有車時，同側(cè)側(cè)視輔助報警燈點(diǎn)亮；等級2，當(dāng)激活左轉(zhuǎn)向燈且左側(cè)盲區(qū)有車時，左側(cè)側(cè)視輔助報警燈點(diǎn)亮，同時組合儀表發(fā)出蜂鳴報警聲；當(dāng)激活右側(cè)轉(zhuǎn)向燈且右側(cè)盲區(qū)有車時，右側(cè)側(cè)視輔助報警燈點(diǎn)亮，同時組合儀表發(fā)出蜂鳴報警。

3.4系統(tǒng)啟動和關(guān)閉策略設(shè)計

側(cè)視輔助系統(tǒng)根據(jù)車速、擋位及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角及自身系統(tǒng)是否存在故障進(jìn)行功能的開啟及關(guān)閉?？紤]在低速時，側(cè)視輔助功能的需求較少，當(dāng)車速小于30 km/h時，系統(tǒng)自行關(guān)閉；考慮中國絕大部分地區(qū)限速為120km/h，且在高速時側(cè)視輔助傳感器探測誤差較大，容易誤報，當(dāng)車速大于140km/h時，系統(tǒng)自動關(guān)閉；在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎行駛時，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角超過100°時，或系統(tǒng)存在故障時，系統(tǒng)自動關(guān)閉。具體的啟動及關(guān)閉策略見圖8。

圖8　側(cè)視輔助系統(tǒng)啟動和關(guān)閉策略圖

4　結(jié)語

基于超聲波傳感器實現(xiàn)的側(cè)視輔助系統(tǒng)，相比較于用攝像頭實現(xiàn)的側(cè)視輔助系統(tǒng)，可以在各種天氣狀況和能見度下 “全天候”工作，不會因雨雪天氣或由于能見度降低，其監(jiān)測效果受到影響；相比較于用毫米波雷達(dá)實現(xiàn)的側(cè)視輔助系統(tǒng)，其成本更低，更易于推廣。

［1］ISO17387Intelllgenttransportsystems—Lanechange decision Aid systems（LCDAS）-Performance requirements and test procedures［S］.

（編輯陳程）

Design of Side View Assisting System Based on Ultrasonic Sensor

LONG Qin
（Electric&Electronical Department，BAIC Motor Technology Centre，Beijing 101300）

U463.6

A

1003-8639（2016）09-0047-03Abstract：The article introduces a design of side view assisting system based on ultrasonic sensor. Keywords：ultrasonic sensor；side view assisting；blind area

2016-08-04

龍琴 （1981-），女，從事汽車電子電器的開發(fā)工作。