大型車輛拐彎防撞人預警裝置

陸靜怡 王振宇 邵和義

摘 要：目前在大城市中車輛越來越多，尤其是大型車輛，由于駕駛室在左邊，大型車輛在右拐彎的時候由于內輪差的因素有很大的視野盲區(qū)，為了減少交通事故的發(fā)生，本文設計提出了一種大型車輛右拐彎盲區(qū)檢測系統(tǒng)。利用投影技術在盲區(qū)內投影出車輛的拐彎盲區(qū)，對在盲區(qū)內或在盲區(qū)附近的車輛進行提示，并通過紅外主動掃描檢測車輛拐彎盲區(qū)，當檢測盲區(qū)內有人，通過語音提示進入盲區(qū)的車輛及行人注意安全，同時也會提示駕駛員盲區(qū)內有車輛或行人，并將右方盲區(qū)影像顯示在顯示器上，方便駕駛員觀察。

關鍵詞： 大型車輛;拐彎盲區(qū);盲區(qū)檢測;預警

文章編號： 2095-2163（2019）03-0321-03 中圖分類號： TP277 文獻標志碼： A

0 引 言

目前，道路交通安全已經成為備受社會各界矚目的熱點與焦點議題。其中，有關大型車輛的安全行駛在近年來則吸引了眾多研究學者的關注和重視。這是因為大型車輛軸距很長，難以操控，盲區(qū)較大，尤其在大型車輛轉彎時，由于車輛拐彎內輪差的存在，會導致車體內側將近有2 m的范圍內司機是看不到的。國內的車輛駕駛員都是在左側，在左轉彎時，駕駛員通過左側后視鏡可以看到左側區(qū)域，基本沒有盲區(qū)，但是在右轉彎時，由于駕駛室內部橫向較寬，造成右側盲區(qū)巨大，駕駛員是無法通過后視鏡觀察到盲區(qū)的。盲區(qū)的形成如圖1所示。

由圖1可見，由于車輛軸距較大，前輪行駛的軌跡是白色線，后輪行駛的軌跡是黃色線，這種內輪和外輪拐彎時候差距稱之為內輪差，在內輪差的區(qū)域內（紫色區(qū)域）司機是完全無法觀察到的。研究可知，車輛的軸距越大，盲區(qū)就越大。這種現(xiàn)象也潛藏著發(fā)生交通事故的風險與隱患。

車輛的拐彎盲區(qū)和車體長度以及拐彎的距離有關系。假設車體長度為X，轉彎的距離為Y，則車輛拐彎時轉過的角度為[1]：360*X/（Y*3.14*2）。

為此，危險區(qū)域距離車頭的距離為：Y*cos（360*X/（Y*3.14*2））-1.6+2。

故而，危險區(qū)域距離車體右側的距離為：Y*sin（360*X/（Y*3.14*2））+2-2.494。

在此基礎上，亟需設計一種主動檢測盲區(qū)的設備，檢測車輛盲區(qū)內部是否有人，如果有人就主動提示駕駛員和行人，同時在盲區(qū)投影出影像。本文擬對此展開研究論述如下。

1 設計原理

本次設計原理是通過紅外傳感器檢測盲區(qū)，當檢測到盲區(qū)有物體時會自動提示駕駛人員盲區(qū)內有行人或者車輛，同時車外部的警示燈也會亮起、且同步發(fā)出提示，這是通過語音模塊實現(xiàn)的。為了讓行人及其它車輛在行駛時能看到車輛的盲區(qū)有多大，在車輛的右拐彎區(qū)域會利用投影燈在盲區(qū)內投影出一批紅色網(wǎng)格，同時在地面上投射出“注意盲區(qū)”的字樣，讓行人注意觀察。盲區(qū)的投影面積和車輛的拐彎角度成正比。為了達到這一目的，系統(tǒng)將通過連桿機構帶動投影燈轉動調整投影角度。研發(fā)得到的系統(tǒng)設計架構如圖2所示。

2 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

本次研發(fā)系統(tǒng)包括多個部分，主要有：拐彎檢測電路、車輛及行人檢測電路、中央處理器模塊、投影模塊、語音提示模塊，警示監(jiān)視模塊。對此可做探討詳述如下。

（1）拐彎檢測電路。綜合前述分析可知，研究中需要設置一個檢測開關來檢測車輛是否拐彎。具體來說，本次研究中的車輛拐彎是通過干簧管元件來檢測的，當車輛拐彎時帶動磁鐵運動，當拐彎達到一定角度時，磁鐵就會靠近干簧管，干簧管觸發(fā)后則可啟動檢測系統(tǒng)。

本次項目中的磁鐵是和干簧管配合使用的，當車輛拐彎時磁鐵會跟隨拐彎軸運動，一旦運動到距離干簧管較近時，就會觸發(fā)干簧管，使干簧管導通，此時就可以判斷出車輛已開始拐彎了。

（2）中央處理器模塊。這是處理各種傳感器信息，并對語音提示系統(tǒng)和投影系統(tǒng)進行控制的系統(tǒng)核心單元，本文中采用了Arduino開發(fā)板。該開發(fā)板集成設計后的樣品外觀如圖3所示。

（3）投影模塊。是用來在盲區(qū)投射出一條紅色的警示線，用于警告行人及車輛“此處是盲區(qū)，不要進入”。

（4）車輛及行人檢測電路。本次研究檢測采用了紅外傳感器，用于檢測是否有車輛及行人進入盲區(qū)。當檢測到有行人及車輛進入盲區(qū)時，會通過語音提示系統(tǒng)提示行人注意盲區(qū)，同時提示駕駛員注意有車輛進入盲區(qū)。語音提示系統(tǒng)采用了ISD1820語音芯片，而聲音是通過喇叭播放出去。

（5）警示監(jiān)視模塊。這是用來提示駕駛員及行人已經進入盲區(qū)的一種設備，提示行人采用的是警示燈，提示駕駛員采用的是后方監(jiān)視器。

3 系統(tǒng)應用測試

本設備在使用前要首先打開設備電源，系統(tǒng)才可工作。

當車輛直行時，拐彎檢測電路未開啟，此時其它模塊處于關閉狀態(tài)，系統(tǒng)不檢測盲區(qū)。當車輛右轉彎時，拐彎檢測電路開啟，紅色警示燈亮起，同時投影模塊開啟，車輛的右方會出現(xiàn)盲區(qū)投影的畫面，警示行人注意安全，此時如有行人或小型車輛進入盲區(qū)，就會被車輛及行人檢測模塊檢測到，這時裝置就會發(fā)出語音報警提醒路人，而且駕駛室內的語音報警模塊也會發(fā)出語音提醒司機有路人進入了盲區(qū)。

在系統(tǒng)測試過程中，研究得到的地面生成的盲區(qū)投影區(qū)效果如圖4所示。

4 結束語

目前市場上對于大貨車的盲區(qū)檢測及預警問題，已經推出多種解決方案。本文的研究旨在為此問題提供有效參考與借鑒。研究中提出了一種雙向主動檢測方案，通過紅外掃描盲區(qū)內的路況，一旦發(fā)現(xiàn)有人就雙向提醒司機和行人，并且通過激光投影技術在路面上投影出盲區(qū)區(qū)域?？傮w而言，本文具有如下創(chuàng)新點：

（1）有效檢測到了大型車輛拐彎的盲區(qū)，并提示司機，滿足了本次研發(fā)需求。

（2）可以在盲區(qū)內進行有效投影，以此提醒行人和車輛及時閃避可能出現(xiàn)的危險與傷害。

（3）當有行人走近盲區(qū)的時候，會發(fā)出提示音，讓行人盡快離開盲區(qū)，大大地降低了路面交通的出行風險。

參考文獻

[1]劉長明. 重型車右轉彎動態(tài)盲區(qū)-兩種特殊情形的分析與計算[J]. 重型汽車，2017（5）：5-6.

[2] 熊慶偉，陳星旭. 車輛制動器運行狀態(tài)監(jiān)控與預警系統(tǒng)設計[J]. 單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2019（3）：79-83.

[3] 曹景勝，劉雨繁，郝亮，等. 基于轉向內輪差探測的預警系統(tǒng)的設計[J]. 計量技術，2019（1）：29-31.