國際交規(guī)通用大型車輛轉(zhuǎn)彎側(cè)向預(yù)警裝置

王振宇

在2018年2月10日，我看到了一則報道：在合肥華盛大運(yùn)城附近，發(fā)生一起車禍，一輛大貨車轉(zhuǎn)彎時不慎撞到了一輛電動車，車上兩名男子一傷一亡。大過年的，發(fā)生這種事情真是讓人傷心。

大型車輛出事故的情況已經(jīng)屢見不鮮，主要原因是大型車輛軸距很長，難以操控，盲區(qū)較大。在拐彎的時候，由于車輛拐彎的內(nèi)輪差，會導(dǎo)致車體內(nèi)側(cè)有將近2米的范圍司機(jī)是看不到的。中國的車輛駕駛員都是在駕駛室左側(cè)，在左轉(zhuǎn)彎的時候，駕駛員通過左側(cè)后視鏡可以看到左側(cè)區(qū)域，基本沒有盲區(qū)，但是在右轉(zhuǎn)彎的時候，由于駕駛室寬大，右側(cè)盲區(qū)巨大，駕駛員無法通過后視鏡觀察到盲區(qū)情況。

在國際上，車輛在道路上的行駛有2種情況：一種是像中國這樣的，車輛在道路右側(cè)行駛，方向盤在駕駛室左側(cè);另一種是像英國那樣的情況，車輛靠道路左側(cè)行駛，方向盤在駕駛室右側(cè)，其車輛在左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)會出現(xiàn)一個較大的盲區(qū)，駕駛員此時看不見盲區(qū)內(nèi)的情況，一旦有行人或車輛在盲區(qū)內(nèi)就極有可能發(fā)生交通事故。這2種情況，不管是哪種行駛規(guī)則，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，都會出現(xiàn)一個較大的盲區(qū)。

如圖1所示，由于車輛軸距較大，前輪行駛的軌跡是白色的線，后輪行駛的線是黃色線，內(nèi)輪和外輪拐彎時的差距稱之為內(nèi)輪差。內(nèi)輪差的區(qū)域（圖中紫紅色區(qū)域）司機(jī)是完全無法觀察到的，這種現(xiàn)象造成了大量的交通事故。車輛的軸距越大盲區(qū)也越大。

車輛的拐彎盲區(qū)和車的長度及拐彎的距離有關(guān)系。假設(shè)車體長度為X，轉(zhuǎn)彎的距離為Y，則車輛拐彎時所轉(zhuǎn)過的角度為：360×X/（Y×3.14×2）;則危險區(qū)域距離車頭的距離為：Y×cos（360×X/（Y×3.14×2）1.6+2;危險區(qū)域距離車體右側(cè)的距離為：Y×sin（360×X/（Y×3.14×2）+2-2.494。

于是，我便想能否設(shè)計一種主動檢測盲區(qū)的設(shè)備，檢測車輛盲區(qū)內(nèi)是否有人或其他障礙物，檢測到了主動提示駕駛員和行人，同時在盲區(qū)投影出影像，這樣就可以很好地解決大型車輛轉(zhuǎn)彎時的盲區(qū)問題。

設(shè)計原理

本作品的設(shè)計原理是通過激光雷達(dá)傳感器檢測盲區(qū)，當(dāng)檢測到盲區(qū)有物體的時候，語音提示系統(tǒng)會自動提示駕駛員盲區(qū)內(nèi)有行人或者車輛，同時車外部的警示燈也會亮起，起到提示作用。為了讓行人及其他車輛在行駛的時候能看到車輛的盲區(qū)有多大，會利用投影燈投影出一片紅色網(wǎng)格在車輛的右拐彎盲區(qū)區(qū)域，同時在地上投影出“注意盲區(qū)”的字樣，警示行人注意。盲區(qū)的投影面積和車輛的拐彎角度成正比，為了實現(xiàn)這個目的，系統(tǒng)通過傳感器系統(tǒng)和舵機(jī)系統(tǒng)帶動投影燈轉(zhuǎn)動調(diào)整投影角度。同時，系統(tǒng)也可以在左拐彎的時候進(jìn)行檢測。圖2是系統(tǒng)的設(shè)計架構(gòu)圖。

裝置的結(jié)構(gòu)組成

本裝置主要由轉(zhuǎn)角傳感器模塊、車輛及行人檢測電路、中央處理器模塊、投影模塊、語音提示模塊和警示監(jiān)視模塊構(gòu)成。

◇只有在大貨車拐彎的時候才會開啟檢測系統(tǒng)，所以需要1個檢測開關(guān)檢測車輛是否拐彎。車輛是否拐彎是通過安裝在方向盤上的轉(zhuǎn)角傳感器檢測的，轉(zhuǎn)角傳感器可以檢測到方向盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，可以檢測正反轉(zhuǎn)各1圈半的范圍。

◇系統(tǒng)啟動之后就會開啟投影系統(tǒng)，在地上的盲區(qū)內(nèi)投影出紅色網(wǎng)格，以警示行人及其他車輛。

◇當(dāng)有行人或車輛進(jìn)入盲區(qū)的時候，系統(tǒng)能通過激光雷達(dá)傳感器檢測到，并通過電路系統(tǒng)進(jìn)行處理，最后通過喇叭播放提示音，并且閃爍報警燈。

◇在車輛的駕駛室內(nèi)部有1個一直開啟的監(jiān)視器，可以通過右側(cè)的攝像頭監(jiān)視右后方路況，方便司機(jī)觀察。

裝置的使用方法

本設(shè)備在使用時，將轉(zhuǎn)角傳感器放置在方向盤上，開啟電源即可工作。設(shè)置好對應(yīng)的工作模式，設(shè)備就會進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)車輛直行時，報警和提示裝置不工作;當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，開啟報警燈和盲區(qū)投影提示，提醒路人及時避讓;如果此時有物體或行人進(jìn)入盲區(qū)，系統(tǒng)會及時對行人和駕駛員進(jìn)行語音提醒，閃爍報警燈，并會在監(jiān)視器上顯示。系統(tǒng)在地面盲區(qū)投影效果如圖3所示，圖4是裝置的實際測試效果。

創(chuàng)新點及用途

目前，市場上雖然出現(xiàn)了很多解決車輛盲區(qū)的方案，但是基本原理都是采用全景影像技術(shù)（全景倒車），在車后視鏡上集成攝像頭，通過攝像頭觀察，當(dāng)有車輛進(jìn)入就提醒司機(jī)，而且這種技術(shù)主要用在轎車上，用于輔助駕駛系統(tǒng)，檢測車輛并線、倒庫等功能。

而本方案提出了一種雙向主動檢測方案，通過激光雷達(dá)傳感器掃描盲區(qū)內(nèi)的路況，一旦發(fā)現(xiàn)有人或其他車輛就雙向提醒司機(jī)和行人，并且通過激光投影技術(shù)在路面上投影出盲區(qū)區(qū)域，提醒行人注意。本方案具有以下創(chuàng)新點。

◇當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，裝置中的報警燈啟動，同時投影裝置將盲區(qū)顯示出來，可以很好地對行人和車輛進(jìn)行提醒。

◇當(dāng)有行人或車輛進(jìn)入盲區(qū)時，報警喇叭啟動進(jìn)行聲音提示，讓行人趕緊離開盲區(qū)，同時駕駛室中的喇叭也會提醒司機(jī)有人進(jìn)入盲區(qū)，可以有效防止交通事故的發(fā)生，大大地降低了危險性。

◇此裝置不僅適合中國的車輛靠道路右側(cè)行駛的規(guī)則，同樣也可以用于像英國這樣的靠道路左側(cè)行駛的國家，只要把裝置安裝在另外一側(cè)就可以了。

小結(jié)

本設(shè)計提出了一種大型車輛拐彎盲區(qū)檢測系統(tǒng)，利用投影技術(shù)在盲區(qū)內(nèi)投影出車輛的拐彎盲區(qū)，對在盲區(qū)內(nèi)或在盲區(qū)附近的車輛和行人進(jìn)行提示，并通過激光雷達(dá)掃描檢測車輛拐彎盲區(qū)，當(dāng)檢測到盲區(qū)內(nèi)有人或車時，通過語音提示進(jìn)入盲區(qū)的車輛及行人注意安全。本裝置能夠有效保證行人和車輛的安全，具有良好的應(yīng)用前景。

該項目獲得第34屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項目中學(xué)組工程學(xué)一等獎。

專家評語

該項目創(chuàng)意了一種基于紅外視覺和激光多傳感融合的大型車輛轉(zhuǎn)彎盲區(qū)預(yù)警裝置，實現(xiàn)了行人和駕駛員的雙向警示和防護(hù)，裝置安裝方式靈活，可適用于國際交規(guī)，具備良好的應(yīng)用前景。進(jìn)一步研究時，可對大型車輛與行人視野盲區(qū)交織區(qū)域構(gòu)成的光學(xué)機(jī)理進(jìn)行分析，完善障礙物數(shù)據(jù)庫信息，利用多種車型開展實車測試。