3種大型車輛轉彎盲區檢測及報警方案闡述

詹厚順

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

大型車輛由于軸距長，內前輪轉彎半徑與內后輪轉彎半徑相差較大，其轉彎軌跡也差距較大，處于轉彎內側的前后車輪軌跡之間的距離稱為內輪差[1-2]。據研究表明，對于軸距超過5m的大型車而言，其內輪差可能達到2m甚至以上[3]。而后視鏡可視區域有限，無法探照到整個行駛區域，比如牽引及掛車，后視鏡因為角度因素完全無法看到右側轉彎區內情況，盲區極大，極易出事故。

由于駕駛員的視覺盲區及車輛外部的其它行駛參與者對內輪差很難精確認識及判斷，大型車輛轉彎時很容易出現事故，尤其是車輛右轉彎時。據數據顯示，大型車輛發生的惡性交通事故中，內輪差引發的事故占70%以上，絕大多數發生在車輛右轉彎時，事故死亡率高達90%以上[4-5]。

鑒于內輪差及盲區造成事故的頻發性及事故的嚴重性，很有必要針對轉彎時的內輪差盲區進行檢測并給予報警，以減少事故。內輪差及車輛各盲區示意如圖1所示。

圖1 內輪差及車輛各盲區示意圖

1 盲區檢測方案

內輪差盲區屬于后視鏡盲區[6]，針對盲區檢測，一般使用的檢測方案有：超聲波雷達檢測、攝像頭檢測、毫米波雷達檢測及紅外相機檢測[7]，但紅外因成本因素在車載上用量極少，其它3種方案中現使用最多的是超聲波雷達方案，其最為典型的應用是倒車雷達。下文將針對除紅外之外的其它3種方案在大型車輛轉彎盲區的檢測方面進行探討及闡述，對比及分析方案的優劣性。

考慮駕駛員在左側，左轉彎的危險性相對較低，且事故也大多發生在右轉彎時，本文將針對右轉彎的盲區探測及報警闡述，左轉彎的探測及報警在需要時可以視同。

1.1 超聲波雷達方案

超聲波雷達最大優勢是價格低廉（單個傳感器約10元），體積小巧；但其劣勢也很明顯，精度低、信號傳輸速度慢、探測距離短及對移動物體的探測力弱等。

針對右轉彎內輪差后視鏡盲區的檢測，需要在車輛的右側每隔2~4m左右裝配一顆超聲波雷達，高度在0.4~0.6m。在裝配好雷達后，需要根據方向盤轉角、車輛的軸距等參數進行標定，并可按參考文獻[8]等文獻的模型來計算車輛的行駛軌跡，針對不同位置雷達設置成不同范圍的報警區域。在實際使用時，超聲波雷達根據探測到的物體及其大致距離，通過聲音等方式向駕駛員警示，可參考倒車雷達方式，對不同的距離以不同的頻率來警示駕駛員本次轉彎的安全性。

超聲波雷達裝配位置包含了駕駛室、貨廂側防撞梁、貨廂裙邊等，而大卡車位置都較高，會影響探測。如圖2所示，是將雷達布置在貨廂的下裙擺處的方案，對于大型卡車，貨廂的高度較高，裝在貨廂下裙擺的超聲波雷達也會超過1m。如果按1.2m的安裝高度及雷達垂直探測角度60°來算，探測0.5m高的低矮物體，必須要離車輛超過1.2m之外才可探測到，其探測的盲區較大。

圖2 安裝高度1.2m時的探測示意圖

超聲波雷達的探測精度低，只能分辨出20cm差距以上的變化且無法分辨物體速度，容易誤報或漏報。當車輛開始轉彎時，前后輪差橫向距離并非固定，隨著車輛前行距離在變化中，而超聲波雷達對速度及距離變化精度低，就容易對該區域內的物體與車輛的距離不準確而產生誤報。如圖3所示，當大型車輛還未轉彎時，右側的隔離帶會被探測到，當轉彎時車輛與隔離帶橫向距離較近但并不會與其碰撞時，因超聲波精度小就有可能會對隔離帶報警。同樣，如果車輛側面有一些小草等可碾壓的物體時，超聲波也無法分辨出來，也會在滿足條件時報警。

圖3 大型車輛轉彎時軌跡示意圖

綜上所述，超聲波雷達作為轉彎盲區的探測雖然成本低且可對盲區內物體報警，但探測精度低，誤報或漏報相對較高，無法分辨盲區內物體類型、高度及速度，不可視，使用不太方便。

1.2 攝像頭方案

隨著攝像頭的技術越來越成熟，車載攝像頭也越來越多，包含前向的ADAS攝像頭、后向的倒車影像攝像頭、車輛四周的AVM攝像頭、右側后方可視攝像頭等。其中AVM攝像頭及右側后方可視攝像頭可以很好地彌補右側的盲區，對大型車輛的轉彎盲區的檢測也有較大幫助，但如果用于牽引車及掛車時，轉彎時攝像頭對轉彎盲區就略有不足了。

針對此種情況，可以在駕駛室右側裝配2個攝像頭，其中一個朝向車輛側后方，另一個朝向車輛側前方，如圖4中左側紅色圈畫所示的位置。裝配的2個攝像頭必須要兼顧到車輛的貨廂及駕駛室，攝像頭的水平視角需要大于90°，最好可以在120°~150°之間，且不能是畸變攝像頭。攝像頭的探測距離要探測到20m以上（可以視車輛長度做調整），以便探測到車輛貨廂尾部位置。除了2個攝像頭外，還需要有一個控制器將2個攝像頭的數據接收并做一定處理，同時輔以車輛的相關參數，計算出車輛轉彎的軌跡線路，結合攝像頭探測到物體與車輛行駛軌跡線的距離，并在有危險時向駕駛員報警。

圖4 攝像頭裝配及攝像頭視線示意圖

進一步，2個攝像頭拍攝到的影像數據，可以HDMI或CVBS等格式輸出至車輛的顯示屏上，并輔以圈畫出車輛行駛經過區域，以便在收到報警時駕駛員查看轉彎盲區的相關情況，判斷是否可以繼續轉彎或者調整車輛方向盤或停車等操作。

因盲區內的物體與車輛的橫向距離，對裝配在該處的攝像頭屬于攝像頭縱向距離，探測并不太準確，尤其是靜止起步且物體也是靜止時，可能會存在初期未報警但隨著轉彎的進行開始報警的現象，或者轉彎初期報警但隨著轉彎的進行不再報警的現象。基于此，2個攝像頭最好不要裝配于同一處，并盡量讓2個攝像頭都探測到同一物體，利用雙攝像頭的視差計算判斷物體與車輛的距離。

另外，如果為了節省成本，也可以只裝配攝像頭不裝控制器，只為駕駛員提供盲區的可視能力。此種方案的劣勢是，駕駛員對大型車輛的轉彎軌跡線可能判斷不準確，仍然有一定風險。同時，駕駛的視線及精力，如果過多注意顯示屏上的攝像頭拍攝區域，其它區域的注意力必會有所減弱。

綜上所述，在車體外側裝配攝像頭的方案，可視性好，價格也較低，可以很好地補充駕駛員的盲區，并在危險時可以報警提醒駕駛員，可以很好地為駕駛員起到警示作用，大大降低轉彎時的風險，提高安全性，但對環境及光照有一定要求。

1.3 毫米波雷達方案

隨著汽車行業內毫米波雷達技術越來越成熟，價格越來越低，毫米波雷達在探測距離及速度上精準度高，故而也為探測大型車轉彎的盲區提供了可行的方案，即在與1.2小節中攝像頭方案類似的位置裝配2個毫米波雷達。

毫米波雷達現行業內分為兩種：一種是前向毫米波雷達，主要用于探測前方的車輛等來實現自適應巡航、緊急制動等功能；另一種是側后方毫米波雷達，主要用于探測側后方的車輛等以實現盲區預警、換道輔助等功能。兩種雷達的探測角度、探測精度、探測距離相差較大，成本也有差異。本方案中要使用的雷達是后一種，即探測角度也與攝像頭一樣，最好探測角度為120°~150°，同樣也需要一個控制器來處理2個雷達的信號（或者其中一個為主雷達進行處理），并將報警的信號輸出至儀表。該方案在裝配好及標定位置信息后，也需要計算車輛轉彎軌跡，并結合雷達探測到的物體及距離信息，對駕駛員進行報警。

毫米波雷達對比攝像頭，其縱向距離探測極為準確，可以精確到厘米級，故而裝配在此處時對探測盲區內物體與車輛的橫向距離很精確。同時對環境尤其是光線要求低，受雨水、霧等天氣的影響小，夜晚無光也可完好使用。但成本最高，對行人等目標較小且非金屬的物體探測不精準，對靜止物體探測也不太準確，無法輸出視頻呈現給駕駛員，聚類時也會小概率出現偏移，仍然會有較小概率出現錯報。

2 結束語

綜上3種方案所述，超聲波的方案成本最低但局限性較大，攝像頭方案不僅成本低還能補充駕駛員視野，平時利用最好，但對光線環境有要求，晚上無光時難以使用；毫米波雷達方案探測準確率對環境依賴小，但成本較高且難以探測到行人，也有一定的局限性。

該3種方案雖然都不完美，但都在一定程度上補充了駕駛員的盲區及注意力，可以提高大車轉彎時內輪差及盲區的安全性，降低轉彎時因盲區產生的危險，不失為可行的方案。