基于人体感知与智能后视镜的车辆盲区消除及预警装置

　　摘要：大货车体积大，盲区的范围也比一般车辆要大，加之在转弯过程中存在内轮差，发生事故也比一般车辆要严重和频繁，通过数据调查发现，大货车右转弯相比于左转弯更容易发生交通事故。因而本文提出一套基于人体感知与智能后视镜的车辆盲区消除及预警装置，当大货车右转弯时，传感器采集到的信号输送给单片机处理，进而控制右后视镜转动一定角度，从而有效扩大驾驶员的视野范围。预警系统搭载无触点接近传感器，实时监测车辆右侧盲区，防止交通事故发生。该套装置集消除视野盲区和预警于一体，对避免此类事故具有重要意义。

　　关键词：视野盲区；内轮差；智能后视镜；人体感知

　　根据公安部交管局统计，2018年我国货车保有量1900多万辆，占机动车保有量总数的7.8%，货车肇事导致的交通事故约占全国道路交通事故总数的20%，造成的死亡人数却占到了总数的30%，其中重、中型货车造成的死亡人数占货车造成死亡人数的70%左右。在这样的背景下，本团队设计了一套集消除视野盲区和预警于一体的装置，以避免内轮差事故，达到维护人们生命和财产安全的目的。

　　1事故成因分析

　　事故主要是由货车自身结构引起的内轮差导致。车辆内轮差指车辆转弯时内前轮转弯半径与内后轮转弯半径之差。通常车辆前内轮的转弯半径大于后内轮，这也就意味着车辆的车头部分以较小的转弯半径转弯时，车辆的中、后部分会以一个更小的转弯半径转弯，即车辆在转弯的过程中会向圆心方向的空间不断靠近。这种在转弯过程中的变化通常难以被司机察觉，造成司机的“视觉盲区”。倘若在“视觉盲区”内存在行人或非机动车，事故发生率将大大提高。对于大型车辆或是经过狭窄转弯路况的车辆而言，问题尤为突出。

　　2研究方法

　　2.1研究步骤

　　以东风多利卡大货车为研究对象，通过实验得出大货车后视镜的视野范围与视野盲区。在保证右侧车身可以在后视镜中被观察到的前提下，最大限度地转动后视镜，并测量在这一过程中后视镜支撑杆的转动角度，具体实验过程如下：

　　（1）将大货车停放在宽敞平整地带，转动后视镜支撑杆，使后视镜处于正常位置，一个人在车外车辆右后方宽敞地带选点站位，另一个人用记号笔在地上做好标记，将车辆后视镜在地上的投影点与记号点相连确定一条线，然后从右侧后视镜在地上的投影点出发做一条与车身平行的直线，两条直线可以确定出一个锐角，用量角器测量出角度大小，这个角度即为驾驶员在驾驶过程中可观察到的区域夹角，这个角度之外的区域即为驾驶员的视野盲区。

　　（2）一个人坐在驾驶室内，另一个人手动转动后视镜支撑杆，调整后视镜角度，使驾驶员从后视镜中刚好可以看到右侧车身边缘即可，之后按照上述方法测量驾驶员可从后视镜中观察到的角度范围并做好记录。

　　（3）测量在这个过程中后视镜支撑杆转动的角度。

　　（4）多次测量求平均值。

　　2.2结果分析

　　通过实验得出，正常情况下驾驶员通过后视镜可以观察到的区域夹角仅15.14°，观察的区域由车头部分向后逐渐扩大，正因为如此，车辆在转弯过程中驾驶员能获取的车头一侧的信息是最少的，导致大货车在右转弯过程中车头一侧将行人或者非机动车碰倒，在内轮差作用下后轮将碰倒的物体碾压导致事故恶化。在适度调整后视镜后，驾驶员能够通过后视镜观察到的区域夹角增大了29.69°，总共能够观察到的区域夹角为44.83°，扩大了右侧区域驾驶员的视野范围，有效消除了驾驶员的视野盲区。保证了驾驶员在右转弯过程中可以及时观察到车右侧区域，以便驾驶员及时采取相应措施避免事故。另外在转动后视镜的过程中，后视镜支撑杆仅转动了10.60°，较小的转动就能够实现右侧车身盲区的可视化，可操作性强。

　　3装置架构及工作原理

　　本装置拥有两套控制系统：右后视镜转动控制系统以及预警系统。右后视镜转动控制系统由位移传感器、STC单片机、步进电机等组成。该套系统通过采集车辆转向信息，进而将采集到的电压信息通过A/D转换模块转换为数字信号传输到单片机处理，处理输出的数字信号再通过A/D转换模块转换为电压信号输送到步进电机进而控制右后视镜进行一定的角度偏转；当车轮回正时，转向器中的齿条反向运动，位移传感器接受到信息并传给单片机处理，控制步进电机将右后视镜转动到初始位置，实现后视镜的智能化，进而实现大货车驾驶员右转弯过程的盲区可视化。

　　预警装置由无触点接近传感器、单片机、蜂鸣器等组成，安装在车辆右侧，实时监测驾驶室右侧110°扇形区域，当有物体进入监测区域，传感器捕捉到动态信息，将数字信号输入单片机进行处理，并将处理结果反馈到蜂鸣器，警示司机注意车辆右侧区域。该装置可以防止车辆在右转弯过程中驾驶员由于意外情况没有注意到车辆右侧区域存在的物体，避免事故。装置最终效果如图1所示：

　　图1实验效果图

　　4应用前景

　　当今市场还没有能完善解决大货车内轮差问题的装置系统，本装置的开发能满足社会对于行车安全的需要，保障交通安全。本装置一大优势在于不会对车辆本身进行较大的改动，装配方便，普适度高，适用于目前市面上的全挂型货车。另外，本装置采用全自动化，不存在操作难度，不会影响驾驶员正常驾驶。本装置采用成熟的传感技术，设备稳定性高。因此，本装置有着良好的应用前景。

　　参考文献

　　[1]郝亮,刘昱麟，吴桐,佟佳丽,张博涵，张泽东.车外后视镜驾驶员视野盲区消除系统的设计[J].辽宁工业大学学报(自然科学版)，2019(01):49-52.

　　[2]杨思思.基于单目视觉的车辆盲区预警系统的研究及实现[D].杭州：浙江大学，2015.

　　[3]赵才谆.浅谈重型载货汽车视野盲区解决方法[J].酒钢科技，2016,No,141,46-51.

　　作者曹子彪谢露强刘家辛

《基于人体感知与智能后视镜的车辆盲区消除及预警装置》

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