國際交規通用大型車輛轉彎側向預警裝置

王振宇

在2018年2月10日，我看到了一則報道：在合肥華盛大運城附近，發生一起車禍，一輛大貨車轉彎時不慎撞到了一輛電動車，車上兩名男子一傷一亡。大過年的，發生這種事情真是讓人傷心。

大型車輛出事故的情況已經屢見不鮮，主要原因是大型車輛軸距很長，難以操控，盲區較大。在拐彎的時候，由于車輛拐彎的內輪差，會導致車體內側有將近2米的范圍司機是看不到的。中國的車輛駕駛員都是在駕駛室左側，在左轉彎的時候，駕駛員通過左側后視鏡可以看到左側區域，基本沒有盲區，但是在右轉彎的時候，由于駕駛室寬大，右側盲區巨大，駕駛員無法通過后視鏡觀察到盲區情況。

在國際上，車輛在道路上的行駛有2種情況：一種是像中國這樣的，車輛在道路右側行駛，方向盤在駕駛室左側;另一種是像英國那樣的情況，車輛靠道路左側行駛，方向盤在駕駛室右側，其車輛在左轉彎時，左側會出現一個較大的盲區，駕駛員此時看不見盲區內的情況，一旦有行人或車輛在盲區內就極有可能發生交通事故。這2種情況，不管是哪種行駛規則，當車輛轉彎時，都會出現一個較大的盲區。

如圖1所示，由于車輛軸距較大，前輪行駛的軌跡是白色的線，后輪行駛的線是黃色線，內輪和外輪拐彎時的差距稱之為內輪差。內輪差的區域（圖中紫紅色區域）司機是完全無法觀察到的，這種現象造成了大量的交通事故。車輛的軸距越大盲區也越大。

車輛的拐彎盲區和車的長度及拐彎的距離有關系。假設車體長度為X，轉彎的距離為Y，則車輛拐彎時所轉過的角度為：360×X/（Y×3.14×2）;則危險區域距離車頭的距離為：Y×cos（360×X/（Y×3.14×2）1.6+2;危險區域距離車體右側的距離為：Y×sin（360×X/（Y×3.14×2）+2-2.494。

于是，我便想能否設計一種主動檢測盲區的設備，檢測車輛盲區內是否有人或其他障礙物，檢測到了主動提示駕駛員和行人，同時在盲區投影出影像，這樣就可以很好地解決大型車輛轉彎時的盲區問題。

設計原理

本作品的設計原理是通過激光雷達傳感器檢測盲區，當檢測到盲區有物體的時候，語音提示系統會自動提示駕駛員盲區內有行人或者車輛，同時車外部的警示燈也會亮起，起到提示作用。為了讓行人及其他車輛在行駛的時候能看到車輛的盲區有多大，會利用投影燈投影出一片紅色網格在車輛的右拐彎盲區區域，同時在地上投影出“注意盲區”的字樣，警示行人注意。盲區的投影面積和車輛的拐彎角度成正比，為了實現這個目的，系統通過傳感器系統和舵機系統帶動投影燈轉動調整投影角度。同時，系統也可以在左拐彎的時候進行檢測。圖2是系統的設計架構圖。

裝置的結構組成

本裝置主要由轉角傳感器模塊、車輛及行人檢測電路、中央處理器模塊、投影模塊、語音提示模塊和警示監視模塊構成。

◇只有在大貨車拐彎的時候才會開啟檢測系統，所以需要1個檢測開關檢測車輛是否拐彎。車輛是否拐彎是通過安裝在方向盤上的轉角傳感器檢測的，轉角傳感器可以檢測到方向盤轉動的圈數，可以檢測正反轉各1圈半的范圍。

◇系統啟動之后就會開啟投影系統，在地上的盲區內投影出紅色網格，以警示行人及其他車輛。

◇當有行人或車輛進入盲區的時候，系統能通過激光雷達傳感器檢測到，并通過電路系統進行處理，最后通過喇叭播放提示音，并且閃爍報警燈。

◇在車輛的駕駛室內部有1個一直開啟的監視器，可以通過右側的攝像頭監視右后方路況，方便司機觀察。

裝置的使用方法

本設備在使用時，將轉角傳感器放置在方向盤上，開啟電源即可工作。設置好對應的工作模式，設備就會進入工作狀態。當車輛直行時，報警和提示裝置不工作;當車輛轉彎時，開啟報警燈和盲區投影提示，提醒路人及時避讓;如果此時有物體或行人進入盲區，系統會及時對行人和駕駛員進行語音提醒，閃爍報警燈，并會在監視器上顯示。系統在地面盲區投影效果如圖3所示，圖4是裝置的實際測試效果。

創新點及用途

目前，市場上雖然出現了很多解決車輛盲區的方案，但是基本原理都是采用全景影像技術（全景倒車），在車后視鏡上集成攝像頭，通過攝像頭觀察，當有車輛進入就提醒司機，而且這種技術主要用在轎車上，用于輔助駕駛系統，檢測車輛并線、倒庫等功能。

而本方案提出了一種雙向主動檢測方案，通過激光雷達傳感器掃描盲區內的路況，一旦發現有人或其他車輛就雙向提醒司機和行人，并且通過激光投影技術在路面上投影出盲區區域，提醒行人注意。本方案具有以下創新點。

◇當車輛轉彎時，裝置中的報警燈啟動，同時投影裝置將盲區顯示出來，可以很好地對行人和車輛進行提醒。

◇當有行人或車輛進入盲區時，報警喇叭啟動進行聲音提示，讓行人趕緊離開盲區，同時駕駛室中的喇叭也會提醒司機有人進入盲區，可以有效防止交通事故的發生，大大地降低了危險性。

◇此裝置不僅適合中國的車輛靠道路右側行駛的規則，同樣也可以用于像英國這樣的靠道路左側行駛的國家，只要把裝置安裝在另外一側就可以了。

小結

本設計提出了一種大型車輛拐彎盲區檢測系統，利用投影技術在盲區內投影出車輛的拐彎盲區，對在盲區內或在盲區附近的車輛和行人進行提示，并通過激光雷達掃描檢測車輛拐彎盲區，當檢測到盲區內有人或車時，通過語音提示進入盲區的車輛及行人注意安全。本裝置能夠有效保證行人和車輛的安全，具有良好的應用前景。

該項目獲得第34屆全國青少年科技創新大賽創新成果競賽項目中學組工程學一等獎。

專家評語

該項目創意了一種基于紅外視覺和激光多傳感融合的大型車輛轉彎盲區預警裝置，實現了行人和駕駛員的雙向警示和防護，裝置安裝方式靈活，可適用于國際交規，具備良好的應用前景。進一步研究時，可對大型車輛與行人視野盲區交織區域構成的光學機理進行分析，完善障礙物數據庫信息，利用多種車型開展實車測試。