基于人體感知與智能后視鏡的車輛盲區(qū)消除及預(yù)警裝置

　　摘要：大貨車體積大，盲區(qū)的范圍也比一般車輛要大，加之在轉(zhuǎn)彎過程中存在內(nèi)輪差，發(fā)生事故也比一般車輛要嚴(yán)重和頻繁，通過數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大貨車右轉(zhuǎn)彎相比于左轉(zhuǎn)彎更容易發(fā)生交通事故。因而本文提出一套基于人體感知與智能后視鏡的車輛盲區(qū)消除及預(yù)警裝置，當(dāng)大貨車右轉(zhuǎn)彎時，傳感器采集到的信號輸送給單片機處理，進(jìn)而控制右后視鏡轉(zhuǎn)動一定角度，從而有效擴大駕駛員的視野范圍。預(yù)警系統(tǒng)搭載無觸點接近傳感器，實時監(jiān)測車輛右側(cè)盲區(qū)，防止交通事故發(fā)生。該套裝置集消除視野盲區(qū)和預(yù)警于一體，對避免此類事故具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：視野盲區(qū)；內(nèi)輪差；智能后視鏡；人體感知

　　根據(jù)公安部交管局統(tǒng)計，2018年我國貨車保有量1900多萬輛，占機動車保有量總數(shù)的7.8%，貨車肇事導(dǎo)致的交通事故約占全國道路交通事故總數(shù)的20%，造成的死亡人數(shù)卻占到了總數(shù)的30%，其中重、中型貨車造成的死亡人數(shù)占貨車造成死亡人數(shù)的70%左右。在這樣的背景下，本團隊設(shè)計了一套集消除視野盲區(qū)和預(yù)警于一體的裝置，以避免內(nèi)輪差事故，達(dá)到維護(hù)人們生命和財產(chǎn)安全的目的。

　　1事故成因分析

　　事故主要是由貨車自身結(jié)構(gòu)引起的內(nèi)輪差導(dǎo)致。車輛內(nèi)輪差指車輛轉(zhuǎn)彎時內(nèi)前輪轉(zhuǎn)彎半徑與內(nèi)后輪轉(zhuǎn)彎半徑之差。通常車輛前內(nèi)輪的轉(zhuǎn)彎半徑大于后內(nèi)輪，這也就意味著車輛的車頭部分以較小的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎時，車輛的中、后部分會以一個更小的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎，即車輛在轉(zhuǎn)彎的過程中會向圓心方向的空間不斷靠近。這種在轉(zhuǎn)彎過程中的變化通常難以被司機察覺，造成司機的“視覺盲區(qū)”。倘若在“視覺盲區(qū)”內(nèi)存在行人或非機動車，事故發(fā)生率將大大提高。對于大型車輛或是經(jīng)過狹窄轉(zhuǎn)彎路況的車輛而言，問題尤為突出。

　　2研究方法

　　2.1研究步驟

　　以東風(fēng)多利卡大貨車為研究對象，通過實驗得出大貨車后視鏡的視野范圍與視野盲區(qū)。在保證右側(cè)車身可以在后視鏡中被觀察到的前提下，最大限度地轉(zhuǎn)動后視鏡，并測量在這一過程中后視鏡支撐桿的轉(zhuǎn)動角度，具體實驗過程如下：

　?。?）將大貨車停放在寬敞平整地帶，轉(zhuǎn)動后視鏡支撐桿，使后視鏡處于正常位置，一個人在車外車輛右后方寬敞地帶選點站位，另一個人用記號筆在地上做好標(biāo)記，將車輛后視鏡在地上的投影點與記號點相連確定一條線，然后從右側(cè)后視鏡在地上的投影點出發(fā)做一條與車身平行的直線，兩條直線可以確定出一個銳角，用量角器測量出角度大小，這個角度即為駕駛員在駕駛過程中可觀察到的區(qū)域夾角，這個角度之外的區(qū)域即為駕駛員的視野盲區(qū)。

　　（2）一個人坐在駕駛室內(nèi)，另一個人手動轉(zhuǎn)動后視鏡支撐桿，調(diào)整后視鏡角度，使駕駛員從后視鏡中剛好可以看到右側(cè)車身邊緣即可，之后按照上述方法測量駕駛員可從后視鏡中觀察到的角度范圍并做好記錄。

　?。?）測量在這個過程中后視鏡支撐桿轉(zhuǎn)動的角度。

　?。?）多次測量求平均值。

　　2.2結(jié)果分析

　　通過實驗得出，正常情況下駕駛員通過后視鏡可以觀察到的區(qū)域夾角僅15.14°，觀察的區(qū)域由車頭部分向后逐漸擴大，正因為如此，車輛在轉(zhuǎn)彎過程中駕駛員能獲取的車頭一側(cè)的信息是最少的，導(dǎo)致大貨車在右轉(zhuǎn)彎過程中車頭一側(cè)將行人或者非機動車碰倒，在內(nèi)輪差作用下后輪將碰倒的物體碾壓導(dǎo)致事故惡化。在適度調(diào)整后視鏡后，駕駛員能夠通過后視鏡觀察到的區(qū)域夾角增大了29.69°，總共能夠觀察到的區(qū)域夾角為44.83°，擴大了右側(cè)區(qū)域駕駛員的視野范圍，有效消除了駕駛員的視野盲區(qū)。保證了駕駛員在右轉(zhuǎn)彎過程中可以及時觀察到車右側(cè)區(qū)域，以便駕駛員及時采取相應(yīng)措施避免事故。另外在轉(zhuǎn)動后視鏡的過程中，后視鏡支撐桿僅轉(zhuǎn)動了10.60°，較小的轉(zhuǎn)動就能夠?qū)崿F(xiàn)右側(cè)車身盲區(qū)的可視化，可操作性強。

　　3裝置架構(gòu)及工作原理

　　本裝置擁有兩套控制系統(tǒng)：右后視鏡轉(zhuǎn)動控制系統(tǒng)以及預(yù)警系統(tǒng)。右后視鏡轉(zhuǎn)動控制系統(tǒng)由位移傳感器、STC單片機、步進(jìn)電機等組成。該套系統(tǒng)通過采集車輛轉(zhuǎn)向信息，進(jìn)而將采集到的電壓信息通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸?shù)絾纹瑱C處理，處理輸出的數(shù)字信號再通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為電壓信號輸送到步進(jìn)電機進(jìn)而控制右后視鏡進(jìn)行一定的角度偏轉(zhuǎn)；當(dāng)車輪回正時，轉(zhuǎn)向器中的齒條反向運動，位移傳感器接受到信息并傳給單片機處理，控制步進(jìn)電機將右后視鏡轉(zhuǎn)動到初始位置，實現(xiàn)后視鏡的智能化，進(jìn)而實現(xiàn)大貨車駕駛員右轉(zhuǎn)彎過程的盲區(qū)可視化。

　　預(yù)警裝置由無觸點接近傳感器、單片機、蜂鳴器等組成，安裝在車輛右側(cè)，實時監(jiān)測駕駛室右側(cè)110°扇形區(qū)域，當(dāng)有物體進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域，傳感器捕捉到動態(tài)信息，將數(shù)字信號輸入單片機進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果反饋到蜂鳴器，警示司機注意車輛右側(cè)區(qū)域。該裝置可以防止車輛在右轉(zhuǎn)彎過程中駕駛員由于意外情況沒有注意到車輛右側(cè)區(qū)域存在的物體，避免事故。裝置最終效果如圖1所示：

　　圖1實驗效果圖

　　4應(yīng)用前景

　　當(dāng)今市場還沒有能完善解決大貨車內(nèi)輪差問題的裝置系統(tǒng)，本裝置的開發(fā)能滿足社會對于行車安全的需要，保障交通安全。本裝置一大優(yōu)勢在于不會對車輛本身進(jìn)行較大的改動，裝配方便，普適度高，適用于目前市面上的全掛型貨車。另外，本裝置采用全自動化，不存在操作難度，不會影響駕駛員正常駕駛。本裝置采用成熟的傳感技術(shù)，設(shè)備穩(wěn)定性高。因此，本裝置有著良好的應(yīng)用前景。

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　　作者曹子彪謝露強劉家辛

《基于人體感知與智能后視鏡的車輛盲區(qū)消除及預(yù)警裝置》

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