張博+化有為+于麗

摘 要 本次作品的設(shè)計(jì)思路主要是通過(guò)攝像頭采集車外路況影響，通過(guò)數(shù)據(jù)線路傳輸?shù)杰噧?nèi)顯示器中，再由顯示器成像與車內(nèi)，為駕駛員提供路面情況參考。同時(shí)由于攝像頭視角有限，以及高速情況下駕駛員視野盲區(qū)增大，即使再車內(nèi)成像也難以觀察到一些障礙物，因此加裝一套感應(yīng)雷達(dá)裝置，與攝像頭配合使用，使得駕駛員在視覺和聽覺上共同收到提示，避免視覺盲區(qū)帶來(lái)的危險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞 汽車A柱盲區(qū)；視線盲區(qū)處理；視覺；聽覺

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）160-0135-02

1 緒論

1.1 研究背景

我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量逐年攀升，大大的增加了普通民眾出行時(shí)對(duì)汽車這種交通工具的依賴。然而隨著汽車保有量的增加，每年我國(guó)發(fā)生的交通事故也成上升趨勢(shì)，國(guó)家針對(duì)交通事故愈發(fā)重視，從政策上出發(fā)，加大了對(duì)道路安全的監(jiān)管力度，嚴(yán)格強(qiáng)化了交通法規(guī)，從駕駛員角度出發(fā)，使駕駛證考試變得更加嚴(yán)格與困難，提高了駕車上路所要求的水平。然而，僅僅從國(guó)家政策角度出發(fā)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。作為汽車工業(yè)中的重要一環(huán)，汽車安全技術(shù)也起著至關(guān)重要的作用。因此設(shè)計(jì)一款實(shí)用合理的A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)并在一般乘車用上安裝使用可以大幅度提高汽車主動(dòng)安全性，對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展以及汽車駕乘人員安全至關(guān)重要。

1.2 研究意義

2013年11月4日，駕駛員宋某駕車上班途中因?yàn)锳柱盲區(qū)撞了環(huán)衛(wèi)工作人員所幸傷情不重；2013年12月23日，新浪大連新聞報(bào)道，一輛SUV因A柱盲區(qū)擋司機(jī)視線慘醜車禍，造成一死一傷。[1]由于因A柱盲區(qū)引起的路面交通事故頻發(fā)，所以人們?nèi)找骊P(guān)注A柱盲區(qū)的問(wèn)題。A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)的研發(fā)，是汽車主動(dòng)安全的一項(xiàng)突破性成就，解決了汽車在行駛過(guò)程中尤其是轉(zhuǎn)彎時(shí)，駕駛員視角難以觀察斜前方，發(fā)生剮蹭等一些不必要的事故的問(wèn)題。因此解決A柱盲區(qū)的問(wèn)題在汽車安全技術(shù)領(lǐng)域來(lái)講有著必要的研究意義。

1.3 A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

早在1885年德國(guó)人卡爾·佛里特立奇·本茨發(fā)明汽車以來(lái)，汽車的安全性就一直為人們所重視。而有著居安思危未雨綢繆思想的工程師，則在汽車工業(yè)發(fā)展之初就重視起汽車主動(dòng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力，稱為汽車主動(dòng)安全性。在消除A柱盲區(qū)這個(gè)問(wèn)題上，前人做了很多的努力，其中主要包括[2]以下方面。

1）把汽車A柱上面開三角窗或者安裝倒車貼。但是這種方案由于效果有限且對(duì)A柱結(jié)構(gòu)改變后不符合原來(lái)白車身設(shè)計(jì)時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響被動(dòng)安全性能。

2）通過(guò)改編A柱材料進(jìn)而提高A柱強(qiáng)度，在滿足強(qiáng)度額前提下適當(dāng)縮小A柱的尺寸（尤其是寬度）。

3）用三角形的硬質(zhì)材料（如鋼鐵）填充到樹脂玻璃中，利用樹脂玻璃材料作為A柱材料，達(dá)到“A柱透明化”的效果，進(jìn)而解決A柱盲區(qū)問(wèn)題。

4）在車外安裝輔助攝像頭，通過(guò)線路連接到車內(nèi)，在車內(nèi)A柱處安裝等效顯示器把車外的路況影響呈現(xiàn)在車內(nèi)A柱上的顯示器上。

2 A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)理論介紹

2.1 A柱與駕駛員距離及A柱寬度對(duì)盲區(qū)的影響分析

眾所周知，不同車型擁有不同的A柱，包括傾斜角度的不同以及寬窄度的不同等等。對(duì)盲區(qū)產(chǎn)生影響的主要是A柱的寬窄度，也就是說(shuō)在駕駛員位置不變的情況下，A柱越寬所產(chǎn)生的盲區(qū)越大。另外如果A柱寬度不變的情況下，駕駛員距離A柱越近則A柱盲區(qū)越大。由于中國(guó)汽車駕駛員位置位于前排左側(cè)所以左面的A柱相比右面的A柱產(chǎn)生的盲區(qū)要大一些。如圖1所示。

其中，左側(cè)A柱盲區(qū)為6.8°（紅色區(qū)域），右側(cè)A柱盲區(qū)為2.3°（粉色區(qū)域），正常視野為210°（綠色區(qū)域）。

2.2 車速對(duì)駕駛盲區(qū)的影響分析

擁有駕駛經(jīng)歷的人都知道，當(dāng)駕駛汽車達(dá)到一定速度時(shí)，如果在橫向突然出現(xiàn)物體是極為危險(xiǎn)的，原因一在于車速快難以控制汽車制動(dòng)，原因二在于沒有發(fā)現(xiàn)橫向有物體出現(xiàn)而忽略制動(dòng)。這就不禁讓我們想到車速與視野范圍是否存在一定聯(lián)系？經(jīng)具體實(shí)驗(yàn)及查閱文獻(xiàn)資料得知，當(dāng)車速在40km/h的時(shí)候，駕駛員視野范圍是100°，隨著車速的增加，每提升1km/h，視野減小1°。靜止時(shí)視野約為210°，70km/h時(shí)視野約為65°，100km/h時(shí)視野約為40°[3]。因此可知視野盲區(qū)不單只有A柱遮擋造成，也由車速?zèng)Q定。所以本文的消除A柱盲區(qū)系統(tǒng)在低速轉(zhuǎn)彎時(shí)應(yīng)用更為合理。

2.3 設(shè)計(jì)解決方案

本文的設(shè)計(jì)思路主要是通過(guò)攝像頭采集車外路況影響，通過(guò)數(shù)據(jù)線路傳輸?shù)杰噧?nèi)顯示器中，再由顯示器成像與車內(nèi)，為駕駛員提供路面情況參考。同時(shí)由于攝像頭視角有限，以及高速情況下駕駛員視野盲區(qū)增大，即使再車內(nèi)成像也難以觀察到一些障礙物，因此加裝一套感應(yīng)雷達(dá)裝置，與攝像頭配合使用，使得駕駛員在視覺和聽覺上共同收到提示，避免視覺盲區(qū)帶來(lái)的危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)方案原理如圖2所示。

3 A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)硬件與實(shí)現(xiàn)

3.1 硬件裝配及布置

由于各種汽車A柱設(shè)計(jì)不同，所以為使得駕駛員視線觀察舒適方便，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整攝像頭角度及車內(nèi)顯示器角度和位置，故在這里對(duì)攝像頭角度及顯示器角度和位置不加以詳細(xì)說(shuō)明，以方便駕駛員觀察為準(zhǔn)。

具體裝配及布置（以汽車左側(cè)A柱為例）：

在汽車A柱上鉆與攝像頭大小相似的孔，再打磨至與攝像頭尺寸一致。將攝像頭安裝至A柱上，調(diào)整好角度使其可以照到路面。在A柱上以相同方式安裝感應(yīng)雷達(dá)，感應(yīng)范圍不宜過(guò)大，本文中采用1.5m～2m報(bào)警雷達(dá)。將攝像頭數(shù)據(jù)傳輸線與雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸線共同連接在事先編寫好程序的處理器上，雷達(dá)數(shù)據(jù)由音頻線連接一個(gè)小型喇叭輸出，攝像頭數(shù)據(jù)由視頻AV線連接顯示器輸出。以轉(zhuǎn)向燈開關(guān)為觸發(fā)點(diǎn)，也就是說(shuō)在駕駛員打開轉(zhuǎn)向開關(guān)的時(shí)刻，攝像頭與雷達(dá)開始工作，達(dá)到轉(zhuǎn)向時(shí)A柱盲區(qū)成像的效果，從而消除A柱盲區(qū)。電路簡(jiǎn)圖如圖3所示。

3.2 運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制3.2.1 單片機(jī)介紹

本系統(tǒng)中采用的AT89S52單片機(jī)該種單片機(jī)是一種低功耗高性能的8位微控制器具有8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程亦適于常規(guī)編程器在單芯片上AT89S52擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活有效的解決方案[4]。

3.2.2 單片機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)

對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序編寫（具體程序代碼參考市面上已有倒車影響雷達(dá)裝置的單片機(jī)程序），達(dá)到轉(zhuǎn)向開關(guān)開啟，雷達(dá)發(fā)射電路工作、攝像探頭工作、接收探頭工作、接收電路工作，經(jīng)單片機(jī)處理使得顯示器電路工作、報(bào)警電路工作的效果。報(bào)警及顯示電路圖4所示。

4 結(jié)論與展望

經(jīng)過(guò)實(shí)際試驗(yàn)證明本裝置在車輛直線行駛及轉(zhuǎn)彎時(shí)都能夠正常工作，起到一定的消除A柱盲區(qū)的作用，即使在攝像頭角度無(wú)法觀測(cè)到的位置出現(xiàn)障礙物，雷達(dá)也可起到一定的報(bào)警提示功能，從而避免事故發(fā)生，有一定的實(shí)用價(jià)值。但在實(shí)用中也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，比如路面顛簸改編了攝像頭角度與位置、高速行駛超車時(shí)如對(duì)向有車駛過(guò)報(bào)警裝置會(huì)在不需要響應(yīng)時(shí)響應(yīng)，造成不必要的麻煩、整體線路沒有與CAN總線相連，獨(dú)立在整車系統(tǒng)之外，與車輛的融合度不高等問(wèn)題。這些都是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的不足之處，因此這一工作還有很大程度的提高空間，需要不斷改進(jìn)與完善。

在未來(lái)的主動(dòng)安全領(lǐng)域，A柱盲區(qū)消除將有著不可取代的作用。未來(lái)的A柱盲區(qū)發(fā)展在滿足高度集成高度電子化的同時(shí)，應(yīng)著眼于人機(jī)結(jié)合領(lǐng)域，將人眼視覺顯示器相關(guān)聯(lián)，顯示器主動(dòng)捕捉人球的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到人眼隨動(dòng)的效果，則駕駛員應(yīng)用起這套程序來(lái)更加得心應(yīng)手。

參考文獻(xiàn)

[1]廖術(shù)娟.基于電子透明理念的A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2014.

[2]張俊.基于TMS320DM642的A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].成都：西南交通大學(xué)，2009.

[3]王琪崢，董力軍.A柱擋住視線釀事故[J].WORLD OF DRIVER駕駛園，2012（7）：90.

[4]劉鑫，朱靖玉.基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì).電子設(shè)計(jì)工程，2012，20（1）：94-97.