摘要:汽車列車在右轉彎時由于前后輪轉彎半徑不同存在內輪差危險區域，這對路人的生命安全造成較大威脅。為了減少汽車列車右轉彎時因存在內輪差而與行人或車輛發生碰撞事故，設計了一套針對汽車列車右轉彎盲區的輔助監測系統，利用毫米波雷達對其盲區進行實時監測，在汽車列車右轉彎時輔助駕駛員駕駛。

　　關鍵詞:汽車列車;盲區;監測;系統設計;毫米波雷達

　　目前，全國大型車輛占汽車保有量比例為12.28%，但其肇事導致的傷亡人數卻占交通事故傷亡總數的48.23%[1]。其中，因大型車輛駕駛員右轉彎存在視線盲區等因素導致大型車輛在路口右轉彎時發生的交通事故約占30%[2]。隨著我國物流量的加大，大型車輛的數量也在迅猛增加，由汽車右轉彎盲區而引起的交通事故也隨之增加。

　　1汽車列車右轉彎時盲區產生的原理

　　由于車輛自身軸距、車寬等因素的影響，轉彎時其前后輪的轉彎半徑不同，車輛內后輪的轉彎半徑小于內前輪的轉彎半徑。通常將轉彎時車輛內前輪與內后輪的轉彎半徑之差稱為內輪差，內輪差的存在形成了車輛轉彎盲區，且轉彎盲區隨內輪差的增大而增大[3]。在我國由于駕駛員通常位于駕駛室左側，很難顧及車輛右側情況，故車輛右轉彎時的盲區更大。隨著車輛軸數、軸距、車寬的增加，車輛右轉彎時內輪差增大，右轉彎盲區也隨之增大。對于汽車列車，其內輪差是指牽引車的內前輪與掛車的內后輪轉彎半徑之差。相比于普通大型車輛而言，汽車列車的軸數更多，使得其內輪差更大，由內輪差引起的盲區就更大。

　　2汽車盲區監測的方法分析

　　對于汽車盲區監測常用的方法有超聲波盲區監測、盲區視頻監測、雷達盲區監測等。

　　2.1超聲波盲區監測

　　超聲波盲區監測通過監測車輛與障礙物之間的距離來對盲區進行監測。其距離根據超聲波在發射和遇到障礙物后反射回來被接收的時間差來計算。超聲波是一種波長較長的電磁波，由于電磁波波長越長、頻率越低、分辨率就越低，故超聲波的檢測精度較低。除此之外，超聲波雷達監測范圍也較小，反應速度較慢，故其可靠性不高。

　　2.2盲區視頻監測

　　盲區視頻監測主要是利用攝像頭的成像原理與視頻識別對盲區內的障礙物進行監測。但在車輛相對速度過快時該系統工作效率降低明顯，并且光線對其影響較大，在夜晚等光線較暗的情況下成像效果不好，視頻識別更加困難。

　　2.3毫米波雷達監測

　　毫米波雷達是指工作頻段在毫米波頻段的雷達，毫米波的波長為1~10mm，其波長較短，檢測精度較高，反應速度快，受車速影響較小，而且毫米波雷達工作頻率高，對距離和速度的測量精度和分辨能力較高。毫米波雷達的天線口徑和元器件體積較小，可以適應更復雜、惡劣的環境。

　　3盲區輔助監測系統設計

　　汽車列車右轉彎盲區輔助監測系統包括系統硬件設計和系統軟件設計。汽車列車右轉彎盲區輔助監測系統硬件由控制開關、毫米波雷達模塊、警報裝置組成。系統軟件主要通過在STM32F103R8T6單片機上利用C語言編寫完成，以實現對系統的信息處理及硬件控制。

　　3.1系統硬件設計

　　3.1.1控制開關

　　控制開關與汽車列車的右轉向燈開關為同一開關。當駕駛員開啟右轉向燈開關時，該系統控制開關即閉合，使整個系統開始工作，進入盲區監測狀態;當汽車列車通過轉彎區域，右轉向燈開關斷開時，系統斷電停止工作。這種設計避免了過多的操作，可以避免在汽車列車右轉彎時駕駛員來不及或者忘記打開系統控制開關，可靠性更高。

　　3.1.2毫米波雷達模塊

　　該汽車列車右轉彎盲區輔助檢測系統采用的是24GHz的毫米波雷達模塊。24GHz的毫米波雷達主要用于近距離監測，對于10m以內的障礙物可以精確監測，能夠滿足汽車列車右轉彎的盲區監測需要。其主要通過監測發射點與障礙物之間的距離及相對速度來實現盲區監測。信號發生器產生電信號，一部分作為本振信號輸入混頻器，另一部分由發射天線以電磁波的形式發射出去。

　　電磁波在空氣中向前傳播，當遇到障礙物時會有一部分電磁波被反彈回來，這些被反彈回來的電磁波被接收天線接收轉變為電信號，成為回波信號。本振信號與回波信號在混頻器中混合，輸出一個包含障礙物與雷達天線之間的相對距離和相對速度的中頻信號。隨后該中頻信號進入數據采集模塊，將該模擬信號轉變為數字信號，然后對其進行頻譜分析求模，最后輸出障礙物的距離及相對速度信息[4]。

　　3.1.3警報裝置

　　該系統配備有專門的警報裝置，包括蜂鳴器和警示燈。可以通過蜂鳴器發出蜂鳴聲，警示燈閃爍來提醒駕駛員。當障礙物距離汽車列車較遠時蜂鳴器發聲頻率較低，警示燈閃爍緩慢，隨著障礙物的靠近蜂鳴器發聲頻率加快，警示燈閃爍加快，使駕駛員能夠及時采取相應的措施以避免危險事故的發生。

　　3.2系統軟件設計

　　該系統的主控制模塊采用STM32F103R8T6單片機控制，該芯片采用性能較高的ARMCortex￣M3的32位核心處理器，工作頻率為72MHz，內部高速存儲器，并且其集成度很高，具有功能強化的I/O端口，擁有CAN、USB、ADC等外設及功能。毫米波雷達混頻器產生的中頻信號經過放大電路放大后進入單片機的ADC模塊中，該模塊將此模擬信號轉換為數字信號，隨后該數字信號進入頻譜分析模塊，對其處理后得到相應頻率的脈沖信號，該脈沖信號由單片機的I/O口輸出。

　　當輸出信號為高電平時，該信號經過晶體管的放大作用傳至蜂鳴器與警示燈的輸入端，使蜂鳴器發聲，警示燈發亮;當輸出信號為低電平時，晶體管處于截止狀態，蜂鳴器與警示燈均不工作。當汽車列車右轉彎時，右轉向燈打開，同時系統控制開關開啟，系統開始通電工作，位于汽車列車右側、牽引車與掛車連接處的毫米波雷達模塊開始對盲區進行監測，實時接收盲區內的數據信息。若盲區內有障礙物，根據障礙物的距離及速度控制蜂鳴器的發聲頻率及警示燈的閃爍頻率，從而提醒駕駛員謹慎駕駛，提高行車安全性。

　　4結束語

　　該汽車列車右轉彎盲區輔助監測系統主要采用24GHz毫米波雷達對汽車列車右轉彎內輪差盲區內車輛、行人等障礙物的位置及速度進行精準監測，并通過蜂鳴器發聲的頻率快慢、警示燈閃爍的頻率快慢提醒駕駛員提高警惕，可以有效避免因汽車列車內輪差造成的盲區而導致的交通事故，提高行車安全。該系統結構簡單、成本較低、易于布置，可以在不同規格的汽車列車上推廣使用，具有較好的實際應用價值。

　　參考文獻:

　　[1]本刊訊.貨車違規生產問題突出存在嚴重運輸安全隱患[J].道路交通管理，2017(2):8-9.

　　[2]吳佳林，孔軍.汽車后視鏡盲區及預測方法[J].武漢理工大學學報:信息與管理工程版，2010，32(6):958-961.

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