一种用于大货车换道安全性提示系统

辛晓鹰，王萌

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

一种用于大货车换道安全性提示系统

辛晓鹰，王萌

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

针对大货车视野盲区大以及在货车车道变换时存在潜在追尾等问题，提出一种用于大货车换道安全性提示系统。该系统采用毫米波雷达探测货车后方车辆和本车之间的位置关系，用不同TTC值确定货车换道安全性等级。该系统可明显降低货车在换道时追尾事故的发生。

毫米波雷达；TTC值；货车；换道

CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-55-03

引言

车辆换道是行车过程中一种常见的操作行为，驾驶员根据自身需求在适当的情况下进行车道变换，可有效的提高出行速度，同时使得交通资源得到充分的发挥和利用。但现阶段由于我国驾驶员培训体制不健全，同时驾驶员个体差异性较大，导致驾驶员驾驶素质不一，在车辆换道时往往不能很准确的判断出危险目标和本车之间的位置关系，由此导致的交通事故时有发生。

目前针对换道的主动安全系统主要应用在乘用车等小型车辆上，且技术较成熟。货车作为交通参与者中的一个重要组成部分，其换道安全性一直未能得到重视。除了较常见的货车进行车道变换会存在安全隐患外，货车在由加速车道并入主干道时也是追尾事故的高发区，因此开发出适用于货车的换道安全性提示装置已迫在眉睫。

1、系统硬件设计

1.1 系统框架搭建

本系统主要通过毫米波雷达探测货车后方目标车道上车辆和本车之间的相对运动关系，通过转向灯开启信号来启动系统，根据雷达探测到的目标车辆和本车之间的运动关系，

计算出实时的TTC值，根据现有相对成熟的TTC值划分准则，制定出不同的换道安全性评价等级，采用蜂鸣器和LED灯的不同组合对驾驶员进行换道安全性提示。系统的框架如图1所示。

1.2 系统信号采集

本系统信号采集包括三方面内容，分别是毫米波雷达数据采集、自身车辆转向灯信号采集以及本车车速信号采集。

本系统中毫米波雷达采用德尔福ESR毫米波雷达，该雷达有远距离和近距离两种工作模式，在长距离模式下，可有效探测175米内与本车成±10°间的目标和本车之间的运动关系，在近距离下可有效探测60米内与本车成±45°范围间的目标。雷达在工作时能保持对探测范围内的64个目标进行跟踪，因此能满足本系统对目标车辆数据采集的需要。自身车辆转向信号通过转向信号开关获取，为满足系统低能耗的要求，本系统只在转向信号灯开启的情况下才会开始工作，转向信号通过I/O接口传输至处理器。本车车速信号来源于车速传感器，用于计算本车和目标车之间的相对速度，采集到的速度信号通过I/O接口传至处理器。

1.3 系统电源设计

汽车蓄电池的电压为24V，而用于采集目标车辆的毫米波雷达，工作电压为12V。中央处理单元为飞思卡尔MC9S12XET256处理器，其稳定工作电压为5V，LED信号灯和蜂鸣器均采用5V电压驱动。以上设备均采用车载电源供电，本系统采用的降压模块为LM2576，他可将24V电压降低至12V和5V，可有效为用电设备提供稳定的电压。

1.4 中央处理器设计

本系统中中央处理器采用飞思卡尔MC9S12X系列单片机，具体型号为XET256。中央处理器实时采集I/O口的信号，当检测到转向灯开启时，启动雷达，对后方车辆运动状态进行探测，并将采集到的数据传输至处理器，处理器同时接收本车车速信号，根据雷达数据和本车车速数据可计算出两车之间的TTC值，并根据不同的TTC值，利用不同的信号装置组合进行提示。其中处理器XET256电路图如图2所示，各引脚分别连接雷达传感器、转向灯信号线、车速信号线和提示装置。

1.5 报警装置设计

本系统报警装置采用蜂鸣器和LED灯，针对不同的TTC值本系统进行不同的组合对驾驶员进行提示，所采用LED灯为红色LED灯，所用蜂鸣器为YHE12-05电磁式有源蜂鸣器，具体组合模式包括单一LED灯、LED灯和频蜂鸣器组合两种方式。

2、系统软件设计

系统软件设计主要完成换道预警部分的安全性评估，以及根据评估结果进行相应的报警提示。本系统采用的换道安全性评价标准参照现有乘用车换道预警系统中广泛采用的TTC值。TTC（time to collision）=gap/relative speed，其中gap为本车与目标车辆的相对距离，relative speed为本车与目标车辆相对速度。TTC值反映了本车与目标车辆发生危险碰撞潜在可能性大小，同时反映了交通冲突的剧烈程度。当本车与目标车辆的相对速度越小时，或者速度非常接近时，TTC→∞，表明如果两车均按照当前运动趋势行驶，则发生碰撞的可能性几乎为0，也就是说两车基本不可能发生碰撞。

具体安全性等级和对应的TTC值之间的关系图表1所示。

表1 TTC值和相应报警形式之间的关系

根据表1对应的安全等级、TTC值以及对应的报警形式，系统根据传感器采集到的数据和TTC的计算公式，实时计算出TTC值，并对计算得到的TTC值和安全等级进行比较，具体流程图如图3所示。

3、系统验证

系统硬件和软件搭建完毕后，为验证本系统的实用性，采用实车实验对本系统进行验证，选用的场景如下：驾驶人开启左转向灯准备向左换道行驶，目标车道后方有一银色车辆。表2为试验过程中某一时间段所测得的两者之间的雷达数据以及计算所得的对应TTC值，目标车辆的速度明显高于自车速度，两者之间的距离越来越小。

A security tips system of the large truck lane change

Xin Xiaoying, Wang Meng
（Automotive Engineering Reserch Institute of Shaanxi Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200）

For the problem that blind spot of large trucks is relatively big and potentially rear-end in lane change and other issues. This paper proposed a large truck lane change security tips system. The system uses millimeter-wave radar to detect the positional relationship between the truck and the vehicle at rear of truck. Determine the level of security of vehicles change lanes with different values of TTC. The system can significantly reduce the incidence of truck rear-end accident in the process of lane changing.

millimeter-wave radar; TTC values; truck; lane changing

U462.1

A

1671-7988(2014)08-55-03

辛晓鹰，助理工程师，就职于陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院。