基于多传感器的机动车行驶盲区探测系统设计

基于多传感器的机动车行驶盲区探测系统设计

朱宸辰 刘丽娜

哈尔滨远东理工学院 黑龙江 哈尔滨

摘要：机动车行驶盲区是导致交通事故的主要因素之一，盲区探测的精度直接影响着安全驾驶程度。传统的单一传感器盲区探测容易受到各类环境因素的影响，多传感器集成是有效提高盲区探测准确性的技术手段。本文分析了机动车行驶盲区探测的基本原理，研究了超声波传感器、红外线传感器和视觉传感器3种传感器的特性和优缺点，介绍了基于多传感器的盲区探测系统布设方法。

关键词：机动车行驶盲区探测；安全驾驶；多传感器

机动车行驶盲区是指车内外由于视角或障碍物等主客观因素造成的交通事故安全隐患，需要通过有效的软硬件设备提醒系统来规避。机动车行驶盲区探测是一种信息技术和车辆硬件技术融合的间接监控技术手段，主要用于不同车辆类型和驾驶习惯的机动车交通事故预防和驾驶员保护系统中。国外的机动车行驶盲区探测技术相对成熟，瑞士知名汽车企业沃尔沃研发的盲点信息系统将2个高精度摄像头安装在两侧后视镜上，能够覆盖车辆附近10m×3m的盲区范围，有效提高了驾驶员的视距范围从而降低交通事故风险。日本汽车企业马自达针对盲区探测开发了应急自动刹车和弹出保护带等设备。我国汽车企业的机动车行驶盲区探测技术研究主要采用高性能车载计算机和前后摄像头监控的方法，对于前后盲区的探测十分准确和有效，但只有部分高配版本汽车搭载了全车传感器的机动车行驶盲区探测系统。

一、机动车行驶盲区分析

机动车行驶盲区主要包括驾驶室后方、车引擎盖前、AB柱盲区和其他位置。

（1）车引擎盖前盲区

由于不同车型和驾驶室内外高低差异，驾驶员正前方3米以内的部分就会形成不同程度的盲区。我国现行的驾驶规则是左舵式位置，车引擎盖前盲区就是驾驶员前方3米内左侧可视范围大于右侧可视范围的部分。

（2）驾驶室后方盲区

驾驶室后方盲区分为左右后视镜盲区和车尾部分盲区2中。后视镜盲区是外侧30度角的后视镜无法观测范围盲区位置。车尾部分盲区是因为驾驶室高低差和车辆后备箱空间造成的车辆固有盲区。驾驶室后方盲区是造成交通事故的主要成因之一，大部分车辆都为这个盲区设计了探测系统或广角后视镜软硬件设备。

（3）AB柱盲区

机动车前挡风玻璃两侧的斜柱被称为A柱。每当汽车在转弯或者进入弯道前驾驶者的视野都会被A柱部分遮挡，造成一个视野上的盲区。B柱的盲区主要是在车辆的右侧，当车辆在行驶中，需要大角度拐到外侧时，B柱会遮挡视线，有可能与右侧正常行驶的车辆发生碰撞。AB柱盲区与车辆的性能和结构设计有关，几乎无法完全避免，常见的大型车辆盲区导致的交通事故均与AB柱盲区有关。

除了上述3种常见的机动车盲区外，驾驶员可视范围内有障碍物、强光照射的那个可能缩小视线范围的客观因素也会形成机动车盲区，最终导致交通事故隐患出现。例如违规在驾驶室内外布置的装饰物、反光涂层、雨刷器、玻璃温差起雾等现象。

二、多传感器选用

基于多传感器的机动车行驶盲区探测系统就是根据不同盲区的原理在机动车内外布置传感器来提醒驾驶员预防交通事故。系统集成使用的传感器有3种：

（1）超声波传感器

超声波传感器使用超声波测距模块和多个分离式探头配合工作，用于测量距车辆0.15~4.5米内的盲区范围。本系统选用性能优良的 STC12C5A60S2单片机作为系统的控制器，同时结合应用环境和控制方法系统选用 JSN-SR0T4-2.0超声波测距模块作为系统的探测传感器，系统原理如图1所示。

图１超声波探测系统原理

（2）红外线传感器

红外线传感器的红外线波段应以辐射探测人体的探测参数为标准，选用直径23mm感应透镜探头，电压控制在4.5~20V，保证待机功率和待机时长，红外线传感器探头的工作时长为8秒以上，能够在零下30到零上40摄氏度的环境下正常工作，能够覆盖探头方向120度角的障碍物范围。红外线传感器主要用于探测人体发出的特定波长辐射射线，将辐射信号转化为可测量计算的数字信号并通过单片机总线传递至车辆仪表盘来实现盲区探测。

（3）视觉传感器

视觉传感器采用CCD摄像头和PAL/NTSC制式的成像器件信号系统，以盲区视频监控的形式来实现盲区探测。视觉传感器的镜头要配备外部触发滤光片，自动模式的电子快门和曝光平衡参数。在不同光线和对比度情况下要能保证成像效果不失真。视觉传感器大多布置在驾驶员前后方盲区，可以通过档位来调整前后摄像头开关，使用机动车电瓶作为电源，配合蜂鸣器和中控台屏幕来实现盲区探测。

三、多传感器集成布局

多传感器集成布局应考虑机动车的车辆类型、盲区位置和探测器性能等，分别在引擎盖、后备厢、AB柱盲区布设。具体位置要根据车辆结构调整，这里以小型机动车（轿车）为例，可以在保险杠、前排座位左右门、左右尾灯部位安装超声波传感器和视觉传感器，红外线传感器主要安装在前后座椅或车窗部位。传感器的各类探头要覆盖所有的机动车探测点，布置的角度和具体位置要根据车辆结构、驾驶员提醒和座椅形状进行手动调整。

四、结语

本文研究一种基于多传感器的机动车行驶盲区探测系统，用于弥补机动车行驶盲区探测的空白和有效降低交通事故风险。针对4种不同的机动车盲区选用3种探测器来进行有效检测和报警，以达到降低交通事故风险的目的。

参考文献

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作者简介：朱宸辰（2001—），民族：汉，学历：本科，性别：男，籍贯：黑龙江省肇州县，主要从事方向研究：电子信息工程。

刘丽娜（1980—），民族：汉，学历：硕士，性别：女，籍贯：吉林省农安县，职称：教授，计算机技术专业，主要从事方向研究：机器视觉、智能机器人技术。

项目名称：基于STC单片机的“鬼探头”探测系统

项目编号：202113301006