黃翔宇 施璐 陳國(guó)強(qiáng) 李維璽

摘要：為了減少大型車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)因存在內(nèi)輪差而與行人或車輛發(fā)生碰撞事故，我們將設(shè)計(jì)一套大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置，利用雷達(dá)超聲波對(duì)其盲區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)輔助駕駛員駕駛。當(dāng)駕駛員開(kāi)啟右轉(zhuǎn)向燈時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置開(kāi)始工作，啟動(dòng)雷達(dá)超聲波監(jiān)測(cè)。本文介紹了大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)方法，主要包括設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)組成、設(shè)計(jì)方法以及程序設(shè)計(jì)等。

Abstract： In order to reduce the collision of large vehicles with pedestrians or vehicles due to the inner wheel difference when turning right， we will design a set of blind spot monitoring devices for large vehicles turning right， using radar ultrasound to monitor the blind spots in real time， and turning right When assisting the driver to drive. When the driver turns on the right turn signal， the monitoring device starts to work and starts the radar ultrasonic monitoring. This article introduces the design method of the blind spot monitoring device for large vehicles turning right， mainly including the design principle， structure composition， design method and program design.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);超聲波;無(wú)線通信;報(bào)警器

Key words： single chip microcomputer;ultrasonic;wireless communication;alarm

中圖分類號(hào)：U461.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）19-0198-02

0? 引言

目前，公路運(yùn)輸在資源流動(dòng)過(guò)程中仍然發(fā)揮著不可替代的作用。到2020年，我國(guó)將擁有大型汽車1360萬(wàn)輛，其中特種貨車58萬(wàn)輛，普通貨車956萬(wàn)輛，占全國(guó)機(jī)動(dòng)車總量的12.7%。大型車輛作為公路運(yùn)輸?shù)闹饕侄危瑢?duì)道路交通的整體安全起著重要作用。公安部交通管理局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年，全國(guó)貨車道路交通責(zé)任事故5.1萬(wàn)起，受傷4.7萬(wàn)人，死亡3萬(wàn)人，分別占機(jī)動(dòng)車責(zé)任事故總數(shù)的31%、27%和42%，遠(yuǎn)高于大型汽車保有量占車輛總數(shù)的比例。

經(jīng)公安部門調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此類事故有一些共同的特點(diǎn)：①事故地點(diǎn)相似;交通信號(hào)燈綠燈時(shí)，大型車輛右轉(zhuǎn)，行人或非機(jī)動(dòng)車直行，貨車轉(zhuǎn)彎時(shí)撞倒行人或非機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?。②肇事車輛相類似;多數(shù)是載重15噸及以上的重型貨車、罐車等，此類車輪胎大，駕駛室較高，車身長(zhǎng)，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，碰撞位置主要是前輪與中輪之間或車輛的中輪與后輪之間。③大型車輛駕駛員行為相似;綠燈亮?xí)r，司機(jī)右轉(zhuǎn)。由于盲區(qū)的存在，駕駛員在后視鏡中看不到非機(jī)動(dòng)車車道上的行人和非機(jī)動(dòng)車，誤認(rèn)為車輛可以安全右轉(zhuǎn)。

1? 大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)原理

在許多交通事故中，大型車輛（如重型車、渣土車、水泥罐車）與行人或非道路車輛相撞，由于大型車輛輪對(duì)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)寬，轉(zhuǎn)彎時(shí)前后輪的回轉(zhuǎn)半徑不同，并且后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑小于前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑（如圖1所示），前輪和后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之差通常稱為內(nèi)輪差。而且轉(zhuǎn)動(dòng)盲區(qū)隨著內(nèi)輪差的增大而增大，而且在駕駛員很難考慮到車輛右側(cè)的情況，因?yàn)轳{駛員通常是在駕駛員的左側(cè)，所以盲區(qū)較大，由于大型車輛輪差盲區(qū)引起的交通事故頻發(fā)，死亡的可能性很大，引起了人們的極大關(guān)注。

為了減少大型車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)因存在內(nèi)輪差而與行人或車輛發(fā)生碰撞事故，我們將設(shè)計(jì)一套大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置，利用雷達(dá)超聲波對(duì)其盲區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)輔助駕駛員駕駛。當(dāng)駕駛員開(kāi)啟右轉(zhuǎn)向燈時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置開(kāi)始工作，啟動(dòng)雷達(dá)超聲波監(jiān)測(cè)。由于不同車輛的盲區(qū)位置有所不同，所以雷達(dá)超聲波監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置的位置也有所不同。我們?cè)O(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)裝置是通過(guò)強(qiáng)力磁鐵吸附在汽車外體上，可以根據(jù)需要，吸附在車輛最合適的監(jiān)測(cè)位置上。監(jiān)測(cè)裝置采用獨(dú)立電源供電，將超聲波采集到的信息，通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射給駕駛室主機(jī)的顯示器上，提醒駕駛員注意安全。不同車輛的車身長(zhǎng)寬不同，其盲區(qū)尺寸也不同，其報(bào)警數(shù)據(jù)也應(yīng)有所差別，因此我們?cè)O(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)裝置還可以自由設(shè)置報(bào)警閾值，只有雷達(dá)超聲波探測(cè)到物體在閾值范圍內(nèi)，系統(tǒng)才進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警提醒。

2? 大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置包括系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件組成（如圖2）所示，大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置硬件由控制開(kāi)關(guān)、雷達(dá)模塊和報(bào)警裝置組成，系統(tǒng)軟件主要采用匯編語(yǔ)言在單片機(jī)上編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的信息處理和硬件控制。

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 控制開(kāi)關(guān)? 控制開(kāi)關(guān)與汽車的右轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)為同一開(kāi)關(guān)，當(dāng)司機(jī)打開(kāi)右轉(zhuǎn)彎開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)閉合，整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)始工作，進(jìn)入盲區(qū)監(jiān)控狀態(tài);當(dāng)車輛通過(guò)轉(zhuǎn)彎區(qū)域后，右轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)停止工作，這種設(shè)計(jì)避免了多余的操作，避免了駕駛員在車輛右轉(zhuǎn)時(shí)推遲或忘記打開(kāi)控制開(kāi)關(guān)，具有很高的可靠性。

2.1.2 雷達(dá)模塊? 該系統(tǒng)有一個(gè)雷達(dá)模塊，能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)10米范圍內(nèi)的障礙物，滿足盲區(qū)右側(cè)彎道的監(jiān)測(cè)要求（如圖3所示）。雷達(dá)信號(hào)在空中傳播，如果遇到障礙物，一些電磁波會(huì)被反射回來(lái)，這些反射的電磁波被接收天線接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成為回波信號(hào)，然后信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后顯示障礙物的距離和相對(duì)速度。

2.1.3 警報(bào)裝置? 該系統(tǒng)配有專門的報(bào)警裝置（如圖4所示），包括蜂鳴器和警示燈，蜂鳴器和警示燈可以提醒駕駛員，如果障礙物離車較遠(yuǎn)，頻率低，警示燈閃爍緩慢，當(dāng)障礙物接近時(shí)，聲音頻率加快，警示燈閃爍較快，以便駕駛員及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主控模塊由單片機(jī)控制。雷達(dá)信號(hào)經(jīng)放大電路放大后進(jìn)入單片機(jī)的ADC模塊，模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)處理后得到相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)由單片機(jī)的I/O口輸出，車輛右轉(zhuǎn)時(shí)，右轉(zhuǎn)信號(hào)燈亮。系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)，系統(tǒng)開(kāi)始工作。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（如圖5所示），當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)時(shí)，右轉(zhuǎn)信號(hào)燈亮起。系統(tǒng)控制開(kāi)關(guān)接通，系統(tǒng)開(kāi)始接通。位于車輛右側(cè)的雷達(dá)模塊開(kāi)始監(jiān)視盲區(qū)，并在盲區(qū)內(nèi)接收實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息盲區(qū)內(nèi)有障礙物時(shí)，應(yīng)根據(jù)障礙物的距離和速度控制蜂鳴器的響聲頻率和警示燈的閃爍頻率，以提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛，提高行車安全性。

3? 大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置的社會(huì)作用及發(fā)展展望

大型車輛右轉(zhuǎn)盲區(qū)監(jiān)控裝置主要針對(duì)安全問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，道路交通事故約占交通事故的39%。其中嚴(yán)重事故占43%，原因是我國(guó)大部分道路是混合型道路，部分公眾缺乏行車安全意識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)，駕駛員無(wú)法準(zhǔn)確判斷駕駛環(huán)境和控制車速。車輛的結(jié)構(gòu)和性能給駕駛員和行人的安全帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)，其中，大型車輛的駕駛員長(zhǎng)期面臨著繁重的運(yùn)輸任務(wù)，經(jīng)常導(dǎo)致疲勞。而在行車過(guò)程中發(fā)生交通事故的可能性大大增加，由于大型車輛具有“大、長(zhǎng)、高”的特點(diǎn)，車身周圍有許多盲區(qū)。使駕駛員無(wú)法準(zhǔn)確判斷車輛周圍環(huán)境，導(dǎo)致車輛與自行車或行人發(fā)生碰撞事故，造成交通事故悲劇?！坝肄D(zhuǎn)事故”發(fā)生率高，當(dāng)小車右轉(zhuǎn)時(shí)，由于車輪的差異和右后視鏡的盲點(diǎn)，駕駛員看不到小車右車身周圍是否有其他車輛或行人。內(nèi)側(cè)車輪差是指車輛轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)內(nèi)側(cè)后輪與前輪的軌跡不在同一曲線上，內(nèi)側(cè)后輪與轉(zhuǎn)向中心的距離較大，內(nèi)側(cè)車輪差大型車輛可達(dá)2米左右，視盲區(qū)是指由于車輛結(jié)構(gòu)、道路、交通等因素的影響，限制駕駛員視線的區(qū)域。大型車輛的視覺(jué)盲區(qū)主要是車身結(jié)構(gòu)造成的，右側(cè)后視鏡盲區(qū)大，司機(jī)在駕駛室內(nèi)看不清右前輪內(nèi)側(cè)和右后輪外側(cè)，大型車輛經(jīng)常進(jìn)入與其他車輛或行人相撞，后果非常嚴(yán)重，因此設(shè)計(jì)和研究大型車輛右轉(zhuǎn)盲區(qū)監(jiān)控裝置，對(duì)提高道路安全性具有重要意義。

下一步研究是實(shí)現(xiàn)大型車輛右轉(zhuǎn)盲區(qū)監(jiān)控裝置的系統(tǒng)化、集成化。我們將于汽車制造商合作，爭(zhēng)取在大型車輛出廠時(shí)集成右轉(zhuǎn)盲區(qū)監(jiān)控裝置，避免二次安裝，提高大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置的普及率，增強(qiáng)道路安全。

4? 結(jié)束語(yǔ)

大型車輛右轉(zhuǎn)彎與行人或非機(jī)動(dòng)車碰撞的交通事故常有發(fā)生。由于大型車輛內(nèi)輪差的存在形成了車輛轉(zhuǎn)彎盲區(qū)，另外，在我國(guó)由于駕駛員通常位于駕駛室左側(cè)，很難顧及車輛右側(cè)情況，故車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)的盲區(qū)更大。為了減少大型車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)因存在內(nèi)輪差而與行人或車輛發(fā)生碰撞事故，我們將設(shè)計(jì)一套大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置，利用雷達(dá)超聲波對(duì)其盲區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)輔助駕駛員駕駛。當(dāng)駕駛員開(kāi)啟右轉(zhuǎn)向燈時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置開(kāi)始工作，啟動(dòng)雷達(dá)超聲波監(jiān)測(cè)。該套盲區(qū)監(jiān)測(cè)裝置巧小便攜，快速安裝，除了用于大型車輛右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)監(jiān)測(cè)，還可以用于其他需要距離監(jiān)測(cè)及報(bào)警的場(chǎng)合，譬如長(zhǎng)江報(bào)警水位監(jiān)測(cè)等。

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