汽车盲区检测系统

袁建江+柴雷刚+林点点+温自源+杨旭

摘要： 关键词： 中图分类号： 文献标志码： A文章编号： 2095-2163（2017）06-0070-04

Abstract： The blind sight is the obstructed and invisible part of the region for the car driver in the driving process， which could hide the great harm for the vehicle safety， extremely is easy to cause the driver's judgment and operation errors， resulting in traffic accidents. Vehicle blind spot detection system is intended to solve this problem， therefore improve traffic safety. The system uses image processing technology and sensing devices to collect the image information around the car body， then sends the achieved to the data processing by ARM， and uses the common visual and auditory feedback， finally prompts the driver to make safety judgment in time. The design could provide the drivers to enjoy the substantial security service realized by the car blind detection system.

0引言

随着经济发展和人们生活水平的不断提高，汽车无疑成了为数众多人们的生活必需品。虽然，汽车装备给人类带来可观的生活便利、经济效益以及社会繁荣。但是，也大大增加了安全隐患。中国每年交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过10万余人。而且，另有统计数据表明，在这些交通事故中，由汽车盲区造成的意外事故仅中国就约占了30%，美国则约占20%。这是由于人眼生理结构、汽车设计等因素共同导致和造成的。综上数据说明，研究一种针对汽车盲区的检测及预警装置，对降低类似交通事故发生率将发挥明显的控制作用，而且有望以最彻底的方式减少交通事故中的人员伤亡，是未来汽车安全性领域的重点研究内容。因此，从交通安全角度出发，为了提高汽车的安全性，设计研发一种能够检测汽车盲区的可行技术系统则尤显其现实的实用价值与意义。基于此，本文将展开研究论述如下。

1系统介绍

系统主要研究基于ARM的汽车盲区检测设备的基本组成、工作原理、分析系统所需部件以及各个部件间的联系。

车辆装置安装如图1所示，系统主要分为以下4个方面：

1）设计基于ARM控制系统的视频摄像头，用以车道线检测、车辆跟踪和障碍物检测。

2）设计以基于ARM控制系统为主、雷达为辅的多方位检测系统。通过雷达感知车辆周围障碍物的存在，进行实时跟踪与测距。

3）液晶显示屏展示障碍物的方位以及与车辆间的最近距离。

4）基于摄像头和显示器构成的前后监控系统，实时监控显示车辆前后方的情况。

汽车盲区检测系统根据车身安装的雷达，（图1中车身正前方C、D为OPS雷达安装区域；E、F为尾部雷达安装区域；G、H、I、J则为车身两侧雷达安装区域）利用其回波特性计算出目标车辆与障碍物间的距离（车底雷达K用来检测动物或微小群体的存在与否），反馈给主控系统，通过ARM进行控制与处理，并在液晶显示器上给出警示信息。若雷达测得与障碍物过近，则向驾驶员发送警告（语音报告、前后大灯双闪）。利用图像处理技术对安装在车头前后位置的摄像机（图1中如A、B红外摄像头所示）所捕捉的图像进行分析，给驾驶员提供更加实时直观的信息，双重保障，更为安全。

2硬件系统设计

汽车盲区检测硬件系统主要由ARM、雷达、语音装置、摄像头以及显示器等组成，如图2所示。

2.1ARM处理器

本系统采用以Cortex-M3为内核的STM32F103VCT6为主控芯片。该芯片的主要特点是具有带唤醒功能的低功耗模式，最高工作频率可达72 MHz，有3个12位的us級的A/D转换器（16通道），并配备有多达11个定时器，在采集摄像头数据时能更加准确、有效地处理数据。目前，已经广泛应用在警报系统、可编程控制器和视频对讲等场合，是系统研发时主流供选的处理器之一。

针对于本次研发系统的设计要求与设计目的，故而选用该款芯片来作为整个系统的控制核心。

2.2OPS雷达装置

系统设计中，雷达装置采用了OPS（Optical Parking System）雷达系统，这种雷达与以往的倒车雷达有明显区别。普通的倒车雷达在检测到障碍物时只有声音提示而未能提供距离和图像显示，但这种OPS雷达系统可计算出障碍物与车之间的距离和方位，同时辅以直观生动的动画模拟图像在液晶屏上显示出来。这里，研究给出OPS_200A的驱动电路原理设计如图3所示。

2.3夜视摄像头

该系统采用带有夜视功能的高清红外摄像头，并分别安装在前车和尾车的中部距地面约45～55 cm处，实际距离可根据自身车型适当调整。

当倒车时，启动车后摄像头，显示尾车影像，倒车结束后智能切换为车前摄像头。等到刹车时启动车前OPS雷达探头，当探测到障碍物时，则调用摄像头，并通过信号处理后，在显示器中呈现出视场影像来。endprint

2.4语音报警装置

语音装置如图4所示，采用XFS5152语音合成芯片，与其它的语音芯片相比，该芯片具备多种编码方式，支持USART、I2C、SPI 通信协议。在语音效果合成上可堪比真人发音。

当靠近障碍物时，首先通过OPS雷达装置检测出与障碍物之间的距离，再通过ARM控制语音装置发出预警，其中语音装置与汽车内部音响连接，使警报拟真音效已达到最佳。

2.5前置放大电路

各传感器将检测汽车进入警戒区后与障碍物之间的距离，检测结果经过其内装的场效应（FET）管进行放大和匹配交换（高输入、低输出阻抗）后加至低频放大器同相输入端组合成低频弱信号放大器。原理电路设计如图5所示。

2.6刹车装置驱动电路

当雷达探测到与障碍目标过近时，或者说即将要撞上障碍物时，便会将与汽车内部刹车装置相连的继电器接通，启动紧急刹车模式，使用户在特殊环境下避免人身伤害，从而大幅提升汽车的安全系数，如图6所示。

图6中，PLAYL2 与内部ARM I/O 相连，通过I/O口的高、低电平来操纵继电器的接通或是断开，从而驱动DD1、 也就是刹车装置的打开与关闭。

2.7系统供电电源

考虑到汽车需要采用12 V直流电源供电，而设备处理器采用3.3 V供电，因而需要电源转换模块，或者进行单独供电。也可以利用1块LM7805 先把电压转换成5 V，再利用LM317 将电路电压调整到3.3 V来为处理器保障全程供电。

3软件系统设计

本系统采选了性能稳定、易于编程控制、且功耗偏低的ARM作为主核处理器。

本次装置设计在研究中摒弃了单一模式采取信号的方式，而是根据车运行的状态，即选择与运行状态一致的传感器进行探测。系统软件编写主要围绕在完成盲区范围内雷达信号的检测、语音信号控制以及对这些信号的处理控制方面。在盲区内检测到雷达信号变化是将输出信号经前置放大电路送给ARM，从而实现对盲区范围内的探测。为防止对向来车或本车超越其它慢车造成系统误报，设计程序过程中屏蔽了前探头先于后探头执行检测的情况。至此，最终可得程序流程如图7所示。

4系统实现的功能

汽车盲区检测系统经过实验验证，现针对主要性能汇总表述如下：

1）当汽车启动或倒车时能显示视频图像并检测前方或后方障碍物距离等信息。

2）汽车四周安装有OPS雷达装置，测量范围广、精度高。

3）当雷达检测到障碍物过近时，开启语音报警，并开启车灯提醒相关人员关注留意。

4）当检测到与障碍物之间距离太近或将要产生碰撞时，会采用紧急刹车，即打开紧急刹车装置保护乘客安全。

5结束语

汽车行业以及电子行业已是中国的经济支柱，二者也是缺一不可，相辅相成。而汽车盲区的存在却对车辆行驶安全潜伏着巨大危害。本文研究提出的盲区检测系统即是综合运用了多项技术，且在技术实施和成本筹措上均已呈现出人性化、贴近市场的鲜明特色，因而从发展前景看，汽车检测盲区这一安全装备在今后将会逐渐走入普及和广泛使用中。

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