国际交规通用大型车辆转弯侧向预警装置

王振宇

在2018年2月10日，我看到了一则报道：在合肥华盛大运城附近，发生一起车祸，一辆大货车转弯时不慎撞到了一辆电动车，车上两名男子一伤一亡。大过年的，发生这种事情真是让人伤心。

大型车辆出事故的情况已经屡见不鲜，主要原因是大型车辆轴距很长，难以操控，盲区较大。在拐弯的时候，由于车辆拐弯的内轮差，会导致车体内侧有将近2米的范围司机是看不到的。中国的车辆驾驶员都是在驾驶室左侧，在左转弯的时候，驾驶员通过左侧后视镜可以看到左侧区域，基本没有盲区，但是在右转弯的时候，由于驾驶室宽大，右侧盲区巨大，驾驶员无法通过后视镜观察到盲区情况。

在国际上，车辆在道路上的行驶有2种情况：一种是像中国这样的，车辆在道路右侧行驶，方向盘在驾驶室左侧;另一种是像英国那样的情况，车辆靠道路左侧行驶，方向盘在驾驶室右侧，其车辆在左转弯时，左侧会出现一个较大的盲区，驾驶员此时看不见盲区内的情况，一旦有行人或车辆在盲区内就极有可能发生交通事故。这2种情况，不管是哪种行驶规则，当车辆转弯时，都会出现一个较大的盲区。

如图1所示，由于车辆轴距较大，前轮行驶的轨迹是白色的线，后轮行驶的线是黄色线，内轮和外轮拐弯时的差距称之为内轮差。内轮差的区域（图中紫红色区域）司机是完全无法观察到的，这种现象造成了大量的交通事故。车辆的轴距越大盲区也越大。

车辆的拐弯盲区和车的长度及拐弯的距离有关系。假设车体长度为X，转弯的距离为Y，则车辆拐弯时所转过的角度为：360×X/（Y×3.14×2）;则危险区域距离车头的距离为：Y×cos（360×X/（Y×3.14×2）1.6+2;危险区域距离车体右侧的距离为：Y×sin（360×X/（Y×3.14×2）+2-2.494。

于是，我便想能否设计一种主动检测盲区的设备，检测车辆盲区内是否有人或其他障碍物，检测到了主动提示驾驶员和行人，同时在盲区投影出影像，这样就可以很好地解决大型车辆转弯时的盲区问题。

设计原理

本作品的设计原理是通过激光雷达传感器检测盲区，当检测到盲区有物体的时候，语音提示系统会自动提示驾驶员盲区内有行人或者车辆，同时车外部的警示灯也會亮起，起到提示作用。为了让行人及其他车辆在行驶的时候能看到车辆的盲区有多大，会利用投影灯投影出一片红色网格在车辆的右拐弯盲区区域，同时在地上投影出“注意盲区”的字样，警示行人注意。盲区的投影面积和车辆的拐弯角度成正比，为了实现这个目的，系统通过传感器系统和舵机系统带动投影灯转动调整投影角度。同时，系统也可以在左拐弯的时候进行检测。图2是系统的设计架构图。

装置的结构组成

本装置主要由转角传感器模块、车辆及行人检测电路、中央处理器模块、投影模块、语音提示模块和警示监视模块构成。

◇只有在大货车拐弯的时候才会开启检测系统，所以需要1个检测开关检测车辆是否拐弯。车辆是否拐弯是通过安装在方向盘上的转角传感器检测的，转角传感器可以检测到方向盘转动的圈数，可以检测正反转各1圈半的范围。

◇系统启动之后就会开启投影系统，在地上的盲区内投影出红色网格，以警示行人及其他车辆。

◇当有行人或车辆进入盲区的时候，系统能通过激光雷达传感器检测到，并通过电路系统进行处理，最后通过喇叭播放提示音，并且闪烁报警灯。

◇在车辆的驾驶室内部有1个一直开启的监视器，可以通过右侧的摄像头监视右后方路况，方便司机观察。

装置的使用方法

本设备在使用时，将转角传感器放置在方向盘上，开启电源即可工作。设置好对应的工作模式，设备就会进入工作状态。当车辆直行时，报警和提示装置不工作;当车辆转弯时，开启报警灯和盲区投影提示，提醒路人及时避让;如果此时有物体或行人进入盲区，系统会及时对行人和驾驶员进行语音提醒，闪烁报警灯，并会在监视器上显示。系统在地面盲区投影效果如图3所示，图4是装置的实际测试效果。

创新点及用途

目前，市场上虽然出现了很多解决车辆盲区的方案，但是基本原理都是采用全景影像技术（全景倒车），在车后视镜上集成摄像头，通过摄像头观察，当有车辆进入就提醒司机，而且这种技术主要用在轿车上，用于辅助驾驶系统，检测车辆并线、倒库等功能。

而本方案提出了一种双向主动检测方案，通过激光雷达传感器扫描盲区内的路况，一旦发现有人或其他车辆就双向提醒司机和行人，并且通过激光投影技术在路面上投影出盲区区域，提醒行人注意。本方案具有以下创新点。

◇当车辆转弯时，装置中的报警灯启动，同时投影装置将盲区显示出来，可以很好地对行人和车辆进行提醒。

◇当有行人或车辆进入盲区时，报警喇叭启动进行声音提示，让行人赶紧离开盲区，同时驾驶室中的喇叭也会提醒司机有人进入盲区，可以有效防止交通事故的发生，大大地降低了危险性。

◇此装置不仅适合中国的车辆靠道路右侧行驶的规则，同样也可以用于像英国这样的靠道路左侧行驶的国家，只要把装置安装在另外一侧就可以了。

小结

本设计提出了一种大型车辆拐弯盲区检测系统，利用投影技术在盲区内投影出车辆的拐弯盲区，对在盲区内或在盲区附近的车辆和行人进行提示，并通过激光雷达扫描检测车辆拐弯盲区，当检测到盲区内有人或车时，通过语音提示进入盲区的车辆及行人注意安全。本装置能够有效保证行人和车辆的安全，具有良好的应用前景。

该项目获得第34届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目中学组工程学一等奖。

专家评语

该项目创意了一种基于红外视觉和激光多传感融合的大型车辆转弯盲区预警装置，实现了行人和驾驶员的双向警示和防护，装置安装方式灵活，可适用于国际交规，具备良好的应用前景。进一步研究时，可对大型车辆与行人视野盲区交织区域构成的光学机理进行分析，完善障碍物数据库信息，利用多种车型开展实车测试。