3種大型車輛轉(zhuǎn)彎盲區(qū)檢測(cè)及報(bào)警方案闡述

詹厚順

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

大型車輛由于軸距長(zhǎng)，內(nèi)前輪轉(zhuǎn)彎半徑與內(nèi)后輪轉(zhuǎn)彎半徑相差較大，其轉(zhuǎn)彎軌跡也差距較大，處于轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的前后車輪軌跡之間的距離稱為內(nèi)輪差[1-2]。據(jù)研究表明，對(duì)于軸距超過5m的大型車而言，其內(nèi)輪差可能達(dá)到2m甚至以上[3]。而后視鏡可視區(qū)域有限，無法探照到整個(gè)行駛區(qū)域，比如牽引及掛車，后視鏡因?yàn)榻嵌纫蛩赝耆珶o法看到右側(cè)轉(zhuǎn)彎區(qū)內(nèi)情況，盲區(qū)極大，極易出事故。

由于駕駛員的視覺盲區(qū)及車輛外部的其它行駛參與者對(duì)內(nèi)輪差很難精確認(rèn)識(shí)及判斷，大型車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)很容易出現(xiàn)事故，尤其是車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，大型車輛發(fā)生的惡性交通事故中，內(nèi)輪差引發(fā)的事故占70%以上，絕大多數(shù)發(fā)生在車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)，事故死亡率高達(dá)90%以上[4-5]。

鑒于內(nèi)輪差及盲區(qū)造成事故的頻發(fā)性及事故的嚴(yán)重性，很有必要針對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)的內(nèi)輪差盲區(qū)進(jìn)行檢測(cè)并給予報(bào)警，以減少事故。內(nèi)輪差及車輛各盲區(qū)示意如圖1所示。

圖1 內(nèi)輪差及車輛各盲區(qū)示意圖

1 盲區(qū)檢測(cè)方案

內(nèi)輪差盲區(qū)屬于后視鏡盲區(qū)[6]，針對(duì)盲區(qū)檢測(cè)，一般使用的檢測(cè)方案有：超聲波雷達(dá)檢測(cè)、攝像頭檢測(cè)、毫米波雷達(dá)檢測(cè)及紅外相機(jī)檢測(cè)[7]，但紅外因成本因素在車載上用量極少，其它3種方案中現(xiàn)使用最多的是超聲波雷達(dá)方案，其最為典型的應(yīng)用是倒車?yán)走_(dá)。下文將針對(duì)除紅外之外的其它3種方案在大型車輛轉(zhuǎn)彎盲區(qū)的檢測(cè)方面進(jìn)行探討及闡述，對(duì)比及分析方案的優(yōu)劣性。

考慮駕駛員在左側(cè)，左轉(zhuǎn)彎的危險(xiǎn)性相對(duì)較低，且事故也大多發(fā)生在右轉(zhuǎn)彎時(shí)，本文將針對(duì)右轉(zhuǎn)彎的盲區(qū)探測(cè)及報(bào)警闡述，左轉(zhuǎn)彎的探測(cè)及報(bào)警在需要時(shí)可以視同。

1.1 超聲波雷達(dá)方案

超聲波雷達(dá)最大優(yōu)勢(shì)是價(jià)格低廉（單個(gè)傳感器約10元），體積小巧；但其劣勢(shì)也很明顯，精度低、信號(hào)傳輸速度慢、探測(cè)距離短及對(duì)移動(dòng)物體的探測(cè)力弱等。

針對(duì)右轉(zhuǎn)彎內(nèi)輪差后視鏡盲區(qū)的檢測(cè)，需要在車輛的右側(cè)每隔2~4m左右裝配一顆超聲波雷達(dá)，高度在0.4~0.6m。在裝配好雷達(dá)后，需要根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角、車輛的軸距等參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并可按參考文獻(xiàn)[8]等文獻(xiàn)的模型來計(jì)算車輛的行駛軌跡，針對(duì)不同位置雷達(dá)設(shè)置成不同范圍的報(bào)警區(qū)域。在實(shí)際使用時(shí)，超聲波雷達(dá)根據(jù)探測(cè)到的物體及其大致距離，通過聲音等方式向駕駛員警示，可參考倒車?yán)走_(dá)方式，對(duì)不同的距離以不同的頻率來警示駕駛員本次轉(zhuǎn)彎的安全性。

超聲波雷達(dá)裝配位置包含了駕駛室、貨廂側(cè)防撞梁、貨廂裙邊等，而大卡車位置都較高，會(huì)影響探測(cè)。如圖2所示，是將雷達(dá)布置在貨廂的下裙擺處的方案，對(duì)于大型卡車，貨廂的高度較高，裝在貨廂下裙擺的超聲波雷達(dá)也會(huì)超過1m。如果按1.2m的安裝高度及雷達(dá)垂直探測(cè)角度60°來算，探測(cè)0.5m高的低矮物體，必須要離車輛超過1.2m之外才可探測(cè)到，其探測(cè)的盲區(qū)較大。

圖2 安裝高度1.2m時(shí)的探測(cè)示意圖

超聲波雷達(dá)的探測(cè)精度低，只能分辨出20cm差距以上的變化且無法分辨物體速度，容易誤報(bào)或漏報(bào)。當(dāng)車輛開始轉(zhuǎn)彎時(shí)，前后輪差橫向距離并非固定，隨著車輛前行距離在變化中，而超聲波雷達(dá)對(duì)速度及距離變化精度低，就容易對(duì)該區(qū)域內(nèi)的物體與車輛的距離不準(zhǔn)確而產(chǎn)生誤報(bào)。如圖3所示，當(dāng)大型車輛還未轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)的隔離帶會(huì)被探測(cè)到，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛與隔離帶橫向距離較近但并不會(huì)與其碰撞時(shí)，因超聲波精度小就有可能會(huì)對(duì)隔離帶報(bào)警。同樣，如果車輛側(cè)面有一些小草等可碾壓的物體時(shí)，超聲波也無法分辨出來，也會(huì)在滿足條件時(shí)報(bào)警。

圖3 大型車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)軌跡示意圖

綜上所述，超聲波雷達(dá)作為轉(zhuǎn)彎盲區(qū)的探測(cè)雖然成本低且可對(duì)盲區(qū)內(nèi)物體報(bào)警，但探測(cè)精度低，誤報(bào)或漏報(bào)相對(duì)較高，無法分辨盲區(qū)內(nèi)物體類型、高度及速度，不可視，使用不太方便。

1.2 攝像頭方案

隨著攝像頭的技術(shù)越來越成熟，車載攝像頭也越來越多，包含前向的ADAS攝像頭、后向的倒車影像攝像頭、車輛四周的AVM攝像頭、右側(cè)后方可視攝像頭等。其中AVM攝像頭及右側(cè)后方可視攝像頭可以很好地彌補(bǔ)右側(cè)的盲區(qū)，對(duì)大型車輛的轉(zhuǎn)彎盲區(qū)的檢測(cè)也有較大幫助，但如果用于牽引車及掛車時(shí)，轉(zhuǎn)彎時(shí)攝像頭對(duì)轉(zhuǎn)彎盲區(qū)就略有不足了。

針對(duì)此種情況，可以在駕駛室右側(cè)裝配2個(gè)攝像頭，其中一個(gè)朝向車輛側(cè)后方，另一個(gè)朝向車輛側(cè)前方，如圖4中左側(cè)紅色圈畫所示的位置。裝配的2個(gè)攝像頭必須要兼顧到車輛的貨廂及駕駛室，攝像頭的水平視角需要大于90°，最好可以在120°~150°之間，且不能是畸變攝像頭。攝像頭的探測(cè)距離要探測(cè)到20m以上（可以視車輛長(zhǎng)度做調(diào)整），以便探測(cè)到車輛貨廂尾部位置。除了2個(gè)攝像頭外，還需要有一個(gè)控制器將2個(gè)攝像頭的數(shù)據(jù)接收并做一定處理，同時(shí)輔以車輛的相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出車輛轉(zhuǎn)彎的軌跡線路，結(jié)合攝像頭探測(cè)到物體與車輛行駛軌跡線的距離，并在有危險(xiǎn)時(shí)向駕駛員報(bào)警。

圖4 攝像頭裝配及攝像頭視線示意圖

進(jìn)一步，2個(gè)攝像頭拍攝到的影像數(shù)據(jù)，可以HDMI或CVBS等格式輸出至車輛的顯示屏上，并輔以圈畫出車輛行駛經(jīng)過區(qū)域，以便在收到報(bào)警時(shí)駕駛員查看轉(zhuǎn)彎盲區(qū)的相關(guān)情況，判斷是否可以繼續(xù)轉(zhuǎn)彎或者調(diào)整車輛方向盤或停車等操作。

因盲區(qū)內(nèi)的物體與車輛的橫向距離，對(duì)裝配在該處的攝像頭屬于攝像頭縱向距離，探測(cè)并不太準(zhǔn)確，尤其是靜止起步且物體也是靜止時(shí)，可能會(huì)存在初期未報(bào)警但隨著轉(zhuǎn)彎的進(jìn)行開始報(bào)警的現(xiàn)象，或者轉(zhuǎn)彎初期報(bào)警但隨著轉(zhuǎn)彎的進(jìn)行不再報(bào)警的現(xiàn)象?；诖?，2個(gè)攝像頭最好不要裝配于同一處，并盡量讓2個(gè)攝像頭都探測(cè)到同一物體，利用雙攝像頭的視差計(jì)算判斷物體與車輛的距離。

另外，如果為了節(jié)省成本，也可以只裝配攝像頭不裝控制器，只為駕駛員提供盲區(qū)的可視能力。此種方案的劣勢(shì)是，駕駛員對(duì)大型車輛的轉(zhuǎn)彎軌跡線可能判斷不準(zhǔn)確，仍然有一定風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，駕駛的視線及精力，如果過多注意顯示屏上的攝像頭拍攝區(qū)域，其它區(qū)域的注意力必會(huì)有所減弱。

綜上所述，在車體外側(cè)裝配攝像頭的方案，可視性好，價(jià)格也較低，可以很好地補(bǔ)充駕駛員的盲區(qū)，并在危險(xiǎn)時(shí)可以報(bào)警提醒駕駛員，可以很好地為駕駛員起到警示作用，大大降低轉(zhuǎn)彎時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，提高安全性，但對(duì)環(huán)境及光照有一定要求。

1.3 毫米波雷達(dá)方案

隨著汽車行業(yè)內(nèi)毫米波雷達(dá)技術(shù)越來越成熟，價(jià)格越來越低，毫米波雷達(dá)在探測(cè)距離及速度上精準(zhǔn)度高，故而也為探測(cè)大型車轉(zhuǎn)彎的盲區(qū)提供了可行的方案，即在與1.2小節(jié)中攝像頭方案類似的位置裝配2個(gè)毫米波雷達(dá)。

毫米波雷達(dá)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)分為兩種：一種是前向毫米波雷達(dá)，主要用于探測(cè)前方的車輛等來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航、緊急制動(dòng)等功能；另一種是側(cè)后方毫米波雷達(dá)，主要用于探測(cè)側(cè)后方的車輛等以實(shí)現(xiàn)盲區(qū)預(yù)警、換道輔助等功能。兩種雷達(dá)的探測(cè)角度、探測(cè)精度、探測(cè)距離相差較大，成本也有差異。本方案中要使用的雷達(dá)是后一種，即探測(cè)角度也與攝像頭一樣，最好探測(cè)角度為120°~150°，同樣也需要一個(gè)控制器來處理2個(gè)雷達(dá)的信號(hào)（或者其中一個(gè)為主雷達(dá)進(jìn)行處理），并將報(bào)警的信號(hào)輸出至儀表。該方案在裝配好及標(biāo)定位置信息后，也需要計(jì)算車輛轉(zhuǎn)彎軌跡，并結(jié)合雷達(dá)探測(cè)到的物體及距離信息，對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警。

毫米波雷達(dá)對(duì)比攝像頭，其縱向距離探測(cè)極為準(zhǔn)確，可以精確到厘米級(jí)，故而裝配在此處時(shí)對(duì)探測(cè)盲區(qū)內(nèi)物體與車輛的橫向距離很精確。同時(shí)對(duì)環(huán)境尤其是光線要求低，受雨水、霧等天氣的影響小，夜晚無光也可完好使用。但成本最高，對(duì)行人等目標(biāo)較小且非金屬的物體探測(cè)不精準(zhǔn)，對(duì)靜止物體探測(cè)也不太準(zhǔn)確，無法輸出視頻呈現(xiàn)給駕駛員，聚類時(shí)也會(huì)小概率出現(xiàn)偏移，仍然會(huì)有較小概率出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)。

2 結(jié)束語

綜上3種方案所述，超聲波的方案成本最低但局限性較大，攝像頭方案不僅成本低還能補(bǔ)充駕駛員視野，平時(shí)利用最好，但對(duì)光線環(huán)境有要求，晚上無光時(shí)難以使用；毫米波雷達(dá)方案探測(cè)準(zhǔn)確率對(duì)環(huán)境依賴小，但成本較高且難以探測(cè)到行人，也有一定的局限性。

該3種方案雖然都不完美，但都在一定程度上補(bǔ)充了駕駛員的盲區(qū)及注意力，可以提高大車轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)輪差及盲區(qū)的安全性，降低轉(zhuǎn)彎時(shí)因盲區(qū)產(chǎn)生的危險(xiǎn)，不失為可行的方案。