大型车辆右转弯盲区监测装置的设计

黄翔宇 施璐 陈国强 李维玺

摘要：为了减少大型车辆右转弯时因存在内轮差而与行人或车辆发生碰撞事故，我们将设计一套大型车辆右转弯盲区监测装置，利用雷达超声波对其盲区进行实时监测，在车辆右转弯时辅助驾驶员驾驶。当驾驶员开启右转向灯时，监测装置开始工作，启动雷达超声波监测。本文介绍了大型车辆右转弯盲区监测装置的设计方法，主要包括设计原理、结构组成、设计方法以及程序设计等。

Abstract： In order to reduce the collision of large vehicles with pedestrians or vehicles due to the inner wheel difference when turning right， we will design a set of blind spot monitoring devices for large vehicles turning right， using radar ultrasound to monitor the blind spots in real time， and turning right When assisting the driver to drive. When the driver turns on the right turn signal， the monitoring device starts to work and starts the radar ultrasonic monitoring. This article introduces the design method of the blind spot monitoring device for large vehicles turning right， mainly including the design principle， structure composition， design method and program design.

关键词：单片机;超声波;无线通信;报警器

Key words： single chip microcomputer;ultrasonic;wireless communication;alarm

中图分类号：U461.2                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0198-02

0  引言

目前，公路运输在资源流动过程中仍然发挥着不可替代的作用。到2020年，我国将拥有大型汽车1360万辆，其中特种货车58万辆，普通货车956万辆，占全国机动车总量的12.7%。大型车辆作为公路运输的主要手段，对道路交通的整体安全起着重要作用。公安部交通管理局统计数据显示，2020年，全国货车道路交通责任事故5.1万起，受伤4.7万人，死亡3万人，分别占机动车责任事故总数的31%、27%和42%，远高于大型汽车保有量占车辆总数的比例。

经公安部门调查发现，此类事故有一些共同的特点：①事故地点相似;交通信号灯绿灯时，大型车辆右转，行人或非机动车直行，货车转弯时撞倒行人或非机动车驾驶人。②肇事车辆相类似;多数是载重15吨及以上的重型货车、罐车等，此类车轮胎大，驾驶室较高，车身长，当事故发生时，碰撞位置主要是前轮与中轮之间或车辆的中轮与后轮之间。③大型车辆驾驶员行为相似;绿灯亮时，司机右转。由于盲区的存在，驾驶员在后视镜中看不到非机动车车道上的行人和非机动车，误认为车辆可以安全右转。

1  大型车辆右转弯盲区监测装置的设计原理

在许多交通事故中，大型车辆（如重型车、渣土车、水泥罐车）与行人或非道路车辆相撞，由于大型车辆轮对长，结构宽，转弯时前后轮的回转半径不同，并且后轮的转动半径小于前轮的转动半径（如图1所示），前轮和后轮的转动半径之差通常称为内轮差。而且转动盲区随着内轮差的增大而增大，而且在驾驶员很难考虑到车辆右侧的情况，因为驾驶员通常是在驾驶员的左侧，所以盲区较大，由于大型车辆轮差盲区引起的交通事故频发，死亡的可能性很大，引起了人们的极大关注。

为了减少大型车辆右转弯时因存在内轮差而与行人或车辆发生碰撞事故，我们将设计一套大型车辆右转弯盲区监测装置，利用雷达超声波对其盲区进行实时监测，在车辆右转彎时辅助驾驶员驾驶。当驾驶员开启右转向灯时，监测装置开始工作，启动雷达超声波监测。由于不同车辆的盲区位置有所不同，所以雷达超声波监测点设置的位置也有所不同。我们设计的监测装置是通过强力磁铁吸附在汽车外体上，可以根据需要，吸附在车辆最合适的监测位置上。监测装置采用独立电源供电，将超声波采集到的信息，通过无线信号发射给驾驶室主机的显示器上，提醒驾驶员注意安全。不同车辆的车身长宽不同，其盲区尺寸也不同，其报警数据也应有所差别，因此我们设计的监测装置还可以自由设置报警阈值，只有雷达超声波探测到物体在阈值范围内，系统才进行相应的预警提醒。

2  大型车辆右转弯盲区监测装置的设计

大型车辆右转弯盲区监测装置包括系统软件设计和系统硬件设计。系统硬件组成（如图2）所示，大型车辆右转弯盲区监测装置硬件由控制开关、雷达模块和报警装置组成，系统软件主要采用汇编语言在单片机上编写，实现了系统的信息处理和硬件控制。

2.1 系统硬件设计

2.1.1 控制开关  控制开关与汽车的右转弯开关为同一开关，当司机打开右转弯开关时，系统控制开关闭合，整个系统开始工作，进入盲区监控状态;当车辆通过转弯区域后，右转向开关关闭时，系统停止工作，这种设计避免了多余的操作，避免了驾驶员在车辆右转时推迟或忘记打开控制开关，具有很高的可靠性。

2.1.2 雷达模块  该系统有一个雷达模块，能准确监测10米范围内的障碍物，满足盲区右侧弯道的监测要求（如图3所示）。雷达信号在空中传播，如果遇到障碍物，一些电磁波会被反射回来，这些反射的电磁波被接收天线接收，转换成电信号，成为回波信号，然后信号进入数据采集模块，将模拟信号转换为数字信号，最后显示障碍物的距离和相对速度。

2.1.3 警报裝置  该系统配有专门的报警装置（如图4所示），包括蜂鸣器和警示灯，蜂鸣器和警示灯可以提醒驾驶员，如果障碍物离车较远，频率低，警示灯闪烁缓慢，当障碍物接近时，声音频率加快，警示灯闪烁较快，以便驾驶员及时采取相应措施，避免危险事故的发生。

2.2 系统软件设计

系统主控模块由单片机控制。雷达信号经放大电路放大后进入单片机的ADC模块，模块将模拟信号转换成数字信号，经处理后得到相应频率的脉冲信号。脉冲信号由单片机的I/O口输出，车辆右转时，右转信号灯亮。系统控制开关打开，系统开始工作。系统软件设计（如图5所示），当车辆右转时，右转信号灯亮起。系统控制开关接通，系统开始接通。位于车辆右侧的雷达模块开始监视盲区，并在盲区内接收实时数据信息盲区内有障碍物时，应根据障碍物的距离和速度控制蜂鸣器的响声频率和警示灯的闪烁频率，以提醒驾驶员谨慎驾驶，提高行车安全性。

3  大型车辆右转弯盲区监测装置的社会作用及发展展望

大型车辆右转盲区监控装置主要针对安全问题，据统计，道路交通事故约占交通事故的39%。其中严重事故占43%，原因是我国大部分道路是混合型道路，部分公众缺乏行车安全意识和自我保护意识，驾驶员无法准确判断驾驶环境和控制车速。车辆的结构和性能给驾驶员和行人的安全带来了很大的风险，其中，大型车辆的驾驶员长期面临着繁重的运输任务，经常导致疲劳。而在行车过程中发生交通事故的可能性大大增加，由于大型车辆具有“大、长、高”的特点，车身周围有许多盲区。使驾驶员无法准确判断车辆周围环境，导致车辆与自行车或行人发生碰撞事故，造成交通事故悲剧。“右转事故”发生率高，当小车右转时，由于车轮的差异和右后视镜的盲点，驾驶员看不到小车右车身周围是否有其他车辆或行人。内侧车轮差是指车辆转动时内侧后轮与前轮的轨迹不在同一曲线上，内侧后轮与转向中心的距离较大，内侧车轮差大型车辆可达2米左右，视盲区是指由于车辆结构、道路、交通等因素的影响，限制驾驶员视线的区域。大型车辆的视觉盲区主要是车身结构造成的，右侧后视镜盲区大，司机在驾驶室内看不清右前轮内侧和右后轮外侧，大型车辆经常进入与其他车辆或行人相撞，后果非常严重，因此设计和研究大型车辆右转盲区监控装置，对提高道路安全性具有重要意义。

下一步研究是实现大型车辆右转盲区监控装置的系统化、集成化。我们将于汽车制造商合作，争取在大型车辆出厂时集成右转盲区监控装置，避免二次安装，提高大型车辆右转弯盲区监测装置的普及率，增强道路安全。

4  结束语

大型车辆右转弯与行人或非机动车碰撞的交通事故常有发生。由于大型车辆内轮差的存在形成了车辆转弯盲区，另外，在我国由于驾驶员通常位于驾驶室左侧，很难顾及车辆右侧情况，故车辆右转弯时的盲区更大。为了减少大型车辆右转弯时因存在内轮差而与行人或车辆发生碰撞事故，我们将设计一套大型车辆右转弯盲区监测装置，利用雷达超声波对其盲区进行实时监测，在车辆右转弯时辅助驾驶员驾驶。当驾驶员开启右转向灯时，监测装置开始工作，启动雷达超声波监测。该套盲区监测装置巧小便携，快速安装，除了用于大型车辆右转弯盲区监测，还可以用于其他需要距离监测及报警的场合，譬如长江报警水位监测等。

参考文献：

[1]楼然苗，等.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天出版社，2003.

[2]吴国经，等.单片机应用技术[M].中国电力出版社，2004.

[3]张志良.单片机原理与控制技术[M].二版.机械工业出版社，2005.