摘要:汽車列車在右轉(zhuǎn)彎時由于前后輪轉(zhuǎn)彎半徑不同存在內(nèi)輪差危險(xiǎn)區(qū)域，這對路人的生命安全造成較大威脅。為了減少汽車列車右轉(zhuǎn)彎時因存在內(nèi)輪差而與行人或車輛發(fā)生碰撞事故，設(shè)計(jì)了一套針對汽車列車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)的輔助監(jiān)測系統(tǒng)，利用毫米波雷達(dá)對其盲區(qū)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，在汽車列車右轉(zhuǎn)彎時輔助駕駛員駕駛。

　　關(guān)鍵詞:汽車列車;盲區(qū);監(jiān)測;系統(tǒng)設(shè)計(jì);毫米波雷達(dá)

　　目前，全國大型車輛占汽車保有量比例為12.28%，但其肇事導(dǎo)致的傷亡人數(shù)卻占交通事故傷亡總數(shù)的48.23%[1]。其中，因大型車輛駕駛員右轉(zhuǎn)彎存在視線盲區(qū)等因素導(dǎo)致大型車輛在路口右轉(zhuǎn)彎時發(fā)生的交通事故約占30%[2]。隨著我國物流量的加大，大型車輛的數(shù)量也在迅猛增加，由汽車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)而引起的交通事故也隨之增加。

　　1汽車列車右轉(zhuǎn)彎時盲區(qū)產(chǎn)生的原理

　　由于車輛自身軸距、車寬等因素的影響，轉(zhuǎn)彎時其前后輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同，車輛內(nèi)后輪的轉(zhuǎn)彎半徑小于內(nèi)前輪的轉(zhuǎn)彎半徑。通常將轉(zhuǎn)彎時車輛內(nèi)前輪與內(nèi)后輪的轉(zhuǎn)彎半徑之差稱為內(nèi)輪差，內(nèi)輪差的存在形成了車輛轉(zhuǎn)彎盲區(qū)，且轉(zhuǎn)彎盲區(qū)隨內(nèi)輪差的增大而增大[3]。在我國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)彎時的盲區(qū)更大。隨著車輛軸數(shù)、軸距、車寬的增加，車輛右轉(zhuǎn)彎時內(nèi)輪差增大，右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)也隨之增大。對于汽車列車，其內(nèi)輪差是指牽引車的內(nèi)前輪與掛車的內(nèi)后輪轉(zhuǎn)彎半徑之差。相比于普通大型車輛而言，汽車列車的軸數(shù)更多，使得其內(nèi)輪差更大，由內(nèi)輪差引起的盲區(qū)就更大。

　　2汽車盲區(qū)監(jiān)測的方法分析

　　對于汽車盲區(qū)監(jiān)測常用的方法有超聲波盲區(qū)監(jiān)測、盲區(qū)視頻監(jiān)測、雷達(dá)盲區(qū)監(jiān)測等。

　　2.1超聲波盲區(qū)監(jiān)測

　　超聲波盲區(qū)監(jiān)測通過監(jiān)測車輛與障礙物之間的距離來對盲區(qū)進(jìn)行監(jiān)測。其距離根據(jù)超聲波在發(fā)射和遇到障礙物后反射回來被接收的時間差來計(jì)算。超聲波是一種波長較長的電磁波，由于電磁波波長越長、頻率越低、分辨率就越低，故超聲波的檢測精度較低。除此之外，超聲波雷達(dá)監(jiān)測范圍也較小，反應(yīng)速度較慢，故其可靠性不高。

　　2.2盲區(qū)視頻監(jiān)測

　　盲區(qū)視頻監(jiān)測主要是利用攝像頭的成像原理與視頻識別對盲區(qū)內(nèi)的障礙物進(jìn)行監(jiān)測。但在車輛相對速度過快時該系統(tǒng)工作效率降低明顯，并且光線對其影響較大，在夜晚等光線較暗的情況下成像效果不好，視頻識別更加困難。

　　2.3毫米波雷達(dá)監(jiān)測

　　毫米波雷達(dá)是指工作頻段在毫米波頻段的雷達(dá)，毫米波的波長為1~10mm，其波長較短，檢測精度較高，反應(yīng)速度快，受車速影響較小，而且毫米波雷達(dá)工作頻率高，對距離和速度的測量精度和分辨能力較高。毫米波雷達(dá)的天線口徑和元器件體積較小，可以適應(yīng)更復(fù)雜、惡劣的環(huán)境。

　　3盲區(qū)輔助監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　汽車列車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)輔助監(jiān)測系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。汽車列車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)輔助監(jiān)測系統(tǒng)硬件由控制開關(guān)、毫米波雷達(dá)模塊、警報(bào)裝置組成。系統(tǒng)軟件主要通過在STM32F103R8T6單片機(jī)上利用C語言編寫完成，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的信息處理及硬件控制。

　　3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3.1.1控制開關(guān)

　　控制開關(guān)與汽車列車的右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)為同一開關(guān)。當(dāng)駕駛員開啟右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)時，該系統(tǒng)控制開關(guān)即閉合，使整個系統(tǒng)開始工作，進(jìn)入盲區(qū)監(jiān)測狀態(tài);當(dāng)汽車列車通過轉(zhuǎn)彎區(qū)域，右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)斷開時，系統(tǒng)斷電停止工作。這種設(shè)計(jì)避免了過多的操作，可以避免在汽車列車右轉(zhuǎn)彎時駕駛員來不及或者忘記打開系統(tǒng)控制開關(guān)，可靠性更高。

　　3.1.2毫米波雷達(dá)模塊

　　該汽車列車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)輔助檢測系統(tǒng)采用的是24GHz的毫米波雷達(dá)模塊。24GHz的毫米波雷達(dá)主要用于近距離監(jiān)測，對于10m以內(nèi)的障礙物可以精確監(jiān)測，能夠滿足汽車列車右轉(zhuǎn)彎的盲區(qū)監(jiān)測需要。其主要通過監(jiān)測發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的距離及相對速度來實(shí)現(xiàn)盲區(qū)監(jiān)測。信號發(fā)生器產(chǎn)生電信號，一部分作為本振信號輸入混頻器，另一部分由發(fā)射天線以電磁波的形式發(fā)射出去。

　　電磁波在空氣中向前傳播，當(dāng)遇到障礙物時會有一部分電磁波被反彈回來，這些被反彈回來的電磁波被接收天線接收轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺�成為回波信號。本振信號與回波信號在混頻器中混合，輸出一個包含障礙物與雷達(dá)天線之間的相對距離和相對速度的中頻信號。隨后該中頻信號進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模塊，將該模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，然后對其進(jìn)行頻譜分析求模，最后輸出障礙物的距離及相對速度信息[4]。

　　3.1.3警報(bào)裝置

　　該系統(tǒng)配備有專門的警報(bào)裝置，包括蜂鳴器和警示燈。可以通過蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，警示燈閃爍來提醒駕駛員。當(dāng)障礙物距離汽車列車較遠(yuǎn)時蜂鳴器發(fā)聲頻率較低，警示燈閃爍緩慢，隨著障礙物的靠近蜂鳴器發(fā)聲頻率加快，警示燈閃爍加快，使駕駛員能夠及時采取相應(yīng)的措施以避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)的主控制模塊采用STM32F103R8T6單片機(jī)控制，該芯片采用性能較高的ARMCortex￣M3的32位核心處理器，工作頻率為72MHz，內(nèi)部高速存儲器，并且其集成度很高，具有功能強(qiáng)化的I/O端口，擁有CAN、USB、ADC等外設(shè)及功能。毫米波雷達(dá)混頻器產(chǎn)生的中頻信號經(jīng)過放大電路放大后進(jìn)入單片機(jī)的ADC模塊中，該模塊將此模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，隨后該數(shù)字信號進(jìn)入頻譜分析模塊，對其處理后得到相應(yīng)頻率的脈沖信號，該脈沖信號由單片機(jī)的I/O口輸出。

　　當(dāng)輸出信號為高電平時，該信號經(jīng)過晶體管的放大作用傳至蜂鳴器與警示燈的輸入端，使蜂鳴器發(fā)聲，警示燈發(fā)亮;當(dāng)輸出信號為低電平時，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，蜂鳴器與警示燈均不工作。當(dāng)汽車列車右轉(zhuǎn)彎時，右轉(zhuǎn)向燈打開，同時系統(tǒng)控制開關(guān)開啟，系統(tǒng)開始通電工作，位于汽車列車右側(cè)、牽引車與掛車連接處的毫米波雷達(dá)模塊開始對盲區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時接收盲區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。若盲區(qū)內(nèi)有障礙物，根據(jù)障礙物的距離及速度控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率及警示燈的閃爍頻率，從而提醒駕駛員謹(jǐn)慎駕駛，提高行車安全性。

　　4結(jié)束語

　　該汽車列車右轉(zhuǎn)彎盲區(qū)輔助監(jiān)測系統(tǒng)主要采用24GHz毫米波雷達(dá)對汽車列車右轉(zhuǎn)彎內(nèi)輪差盲區(qū)內(nèi)車輛、行人等障礙物的位置及速度進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測，并通過蜂鳴器發(fā)聲的頻率快慢、警示燈閃爍的頻率快慢提醒駕駛員提高警惕，可以有效避免因汽車列車內(nèi)輪差造成的盲區(qū)而導(dǎo)致的交通事故，提高行車安全。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、易于布置，可以在不同規(guī)格的汽車列車上推廣使用，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　參考文獻(xiàn):

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　　[2]吳佳林，孔軍.汽車后視鏡盲區(qū)及預(yù)測方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào):信息與管理工程版，2010，32(6):958-961.

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