趙連強(qiáng) 郭海杰

摘要：車輛在轉(zhuǎn)彎或進(jìn)入彎道前，駕駛員的視野會被A柱部分遮擋，造成一個(gè)視覺上的盲區(qū)，極易引發(fā)交通事故。針對這種情況，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種位于車內(nèi)的A柱盲區(qū)可視化預(yù)警裝置。該裝置通過位于車輛兩側(cè)的兩個(gè)超聲波傳感器及攝像頭對A柱盲區(qū)的人和物體進(jìn)行顯示及輔助報(bào)警，并通過位于車輛內(nèi)部的LED屏幕進(jìn)行顯示。

關(guān)鍵詞：A柱盲區(qū);超聲波傳感器;可視化預(yù)警

中圖分類號：TP274? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1007-9416（2020）04-0000-00

0引言

根據(jù)交通管理部門統(tǒng)計(jì)出的最新數(shù)據(jù)，截至2019年底，全國汽車保有量達(dá)2.6億輛。汽車給人們帶來方便的同時(shí)也帶來了各種威脅和危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年，我國汽車發(fā)生交通事故166906起，導(dǎo)致46161人死亡，169046人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失118671.6萬元。造成交通事故的原因多種多樣，其中30%的交通事故是由車輛盲區(qū)造成的。

在汽車眾多盲區(qū)中，汽車A柱對駕駛員視線影響最大。因此，采取新的技術(shù)消除A柱盲區(qū)，對提高汽車的安全性意義重大[1]。

1工作原理

本文提出一種基于STM32F103C8T6為核心控制器，通過兩個(gè)超聲波傳感器及兩個(gè)視覺攝像頭傳感器對車輛兩個(gè)A柱盲區(qū)進(jìn)行障礙物進(jìn)行監(jiān)測，數(shù)據(jù)經(jīng)控制單元處理，由兩個(gè)顯示模塊和一個(gè)語音模塊對駕駛?cè)藛T進(jìn)行提示和顯示。其原理框架圖如圖1。

其工作原理為：考慮到車輛布線，本系統(tǒng)供電采用DC12V的電源供電。通過電位器檢測方向盤的轉(zhuǎn)角，當(dāng)電位器轉(zhuǎn)動角度大于15度的時(shí)候，對應(yīng)的開啟左邊或者右邊的攝像頭和顯示器。同時(shí)對應(yīng)側(cè)的超聲波模塊同時(shí)開啟測量距離，當(dāng)檢測到2米內(nèi)有物體的時(shí)候通過語音模塊報(bào)警提示。

當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動角度小于15度的時(shí)候攝像頭不開啟。（也就是控制繼電器吸合，設(shè)備有兩個(gè)攝像頭和兩個(gè)顯示器，分別防止在左邊和右邊）。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲器容量是64KB，工作電壓為2V-3.6V，工作溫度為-40℃- 85℃，其可靠請及耐候度完全滿足本系統(tǒng)的需要[2]。

電位器需要具備識別到方向盤初始位置的功能，系統(tǒng)每次開機(jī)之后可能面臨無法識別初始位置的問題，所以電位器需要帶刻度，即每次指到0度的時(shí)候要恰好處于中間位置。判斷方向盤轉(zhuǎn)動方向的時(shí)候要根據(jù)電阻值判定，而不是電阻值的增量。本系統(tǒng)選用RV24（10K）電位器。

考慮到本系統(tǒng)的安全需要，超聲波模塊選用電應(yīng)普H01型，其設(shè)備參數(shù)具有精度高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定等特點(diǎn)，能夠滿足本系統(tǒng)的需要。

攝像頭選用選用CST-214，其視角為170°，具有自動調(diào)焦和自動感光功能。通過對五種車型（包括一輛依維柯及一輛50T及重貨）的測試，其圖像范圍能夠完全覆蓋A柱盲區(qū)。

VS1053語音芯片其工作溫度、A-加權(quán)、信噪比等參數(shù)能夠完美的與本系統(tǒng)STM32F103C8T6兼容，且滿足在實(shí)車上的要求，成為本系統(tǒng)的首選。

考慮到駕駛?cè)藛T的需要及后續(xù)在實(shí)車上的調(diào)試等因素，本系統(tǒng)所用顯示模塊屏幕不應(yīng)大于3.3英寸，同時(shí)應(yīng)具有彩色圖像輸出。本系統(tǒng)選用的DMTFT-28是一款2.8寸TFT彩色觸摸液晶屏，同時(shí)支持3.3V和5V工作電壓，所需要IO口較少等特點(diǎn)[3]。

2.2電路板設(shè)計(jì)

電路板設(shè)計(jì)是較為重要的一步，考慮到本系統(tǒng)需要，基本要求如下：（1）超聲波模塊采用直接焊接的形式固定在電路板上。（2）電位器通過XH2.54接口插接在電路板上，要求線長約為80cm。（3）繼電器直接焊接在電路板上，繼電器的接線端子采用5.0的端子。板子上接兩個(gè)繼電器，每個(gè)繼電器走線上至少能承受1A的電流。（4）語音芯片直接焊接在板子上。（5）語音模塊需要加一個(gè)功放模塊放大聲音后再接喇叭，功放也放在板子上，喇叭直接用XH接口接在電路板上。其原理圖如圖2。

3開發(fā)工具

在設(shè)計(jì)過程中，盡量制作電路板而不去購買是經(jīng)濟(jì)且可靠性最好的方式。在畫PCB板時(shí)，我們使用Protel公司開發(fā)的Altium Designer，該軟件具備較高的開發(fā)效率。軟件的開發(fā)則使用簡單易上手的Keil。

參考文獻(xiàn)

[1]金小紅，陳興煌.基于CATIA的車側(cè)盲區(qū)輔助影像系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電技術(shù)，2014（1）：83-84，92.

[2]何桂發(fā).淺談汽車駕駛盲區(qū)與行車安全[J].科技信息，2011（24）：157.

[3]王麒麟.如何防范行車中的視線盲區(qū)[J].人民公交，2011（5）：63.

收稿日期：2020-02-05

作者簡介：趙連強(qiáng)（1982—），男，河南新鄉(xiāng)人，研究生，講師，研究方向：汽車傳感器應(yīng)用。

Design of Vehicle A-pillar Blind Zone Detection System Based on Single Chip Computer

ZHAO Lian-qiang 1， GUO Hai-jie 2

（1.Department of Informatics， Beijing City University， Beijing 101300;

2.Senior Technical School， Human Resources and Social Security Bureau， Shunyi， Beijing 101301）

Abstract： Before a vehicle turns or enters a curve， the driver's field of vision will be partially blocked by the A-pillar， resulting in a visually blind zone， which can easily cause traffic accidents. In view of this situation， this system designs a visual early warning device for the A-pillar blind zone in the car. The device uses two ultrasonic sensors and cameras located on both sides of the vehicle to display and assist alarms for people and objects in the blind area of the A-pillar， and displays them through the LED screen located inside the vehicle.

Keywords： A-pillar blind zone; ultrasonic sensor; visual warning