一種用于大貨車換道安全性提示系統

辛曉鷹，王萌

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

一種用于大貨車換道安全性提示系統

辛曉鷹，王萌

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

針對大貨車視野盲區大以及在貨車車道變換時存在潛在追尾等問題，提出一種用于大貨車換道安全性提示系統。該系統采用毫米波雷達探測貨車后方車輛和本車之間的位置關系，用不同TTC值確定貨車換道安全性等級。該系統可明顯降低貨車在換道時追尾事故的發生。

毫米波雷達；TTC值；貨車；換道

CLC NO.:U462.1Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-55-03

引言

車輛換道是行車過程中一種常見的操作行為，駕駛員根據自身需求在適當的情況下進行車道變換，可有效的提高出行速度，同時使得交通資源得到充分的發揮和利用。但現階段由于我國駕駛員培訓體制不健全，同時駕駛員個體差異性較大，導致駕駛員駕駛素質不一，在車輛換道時往往不能很準確的判斷出危險目標和本車之間的位置關系，由此導致的交通事故時有發生。

目前針對換道的主動安全系統主要應用在乘用車等小型車輛上，且技術較成熟。貨車作為交通參與者中的一個重要組成部分，其換道安全性一直未能得到重視。除了較常見的貨車進行車道變換會存在安全隱患外，貨車在由加速車道并入主干道時也是追尾事故的高發區，因此開發出適用于貨車的換道安全性提示裝置已迫在眉睫。

1、系統硬件設計

1.1 系統框架搭建

本系統主要通過毫米波雷達探測貨車后方目標車道上車輛和本車之間的相對運動關系，通過轉向燈開啟信號來啟動系統，根據雷達探測到的目標車輛和本車之間的運動關系，

計算出實時的TTC值，根據現有相對成熟的TTC值劃分準則，制定出不同的換道安全性評價等級，采用蜂鳴器和LED燈的不同組合對駕駛員進行換道安全性提示。系統的框架如圖1所示。

1.2 系統信號采集

本系統信號采集包括三方面內容，分別是毫米波雷達數據采集、自身車輛轉向燈信號采集以及本車車速信號采集。

本系統中毫米波雷達采用德爾福ESR毫米波雷達，該雷達有遠距離和近距離兩種工作模式，在長距離模式下，可有效探測175米內與本車成±10°間的目標和本車之間的運動關系，在近距離下可有效探測60米內與本車成±45°范圍間的目標。雷達在工作時能保持對探測范圍內的64個目標進行跟蹤，因此能滿足本系統對目標車輛數據采集的需要。自身車輛轉向信號通過轉向信號開關獲取，為滿足系統低能耗的要求，本系統只在轉向信號燈開啟的情況下才會開始工作，轉向信號通過I/O接口傳輸至處理器。本車車速信號來源于車速傳感器，用于計算本車和目標車之間的相對速度，采集到的速度信號通過I/O接口傳至處理器。

1.3 系統電源設計

汽車蓄電池的電壓為24V，而用于采集目標車輛的毫米波雷達，工作電壓為12V。中央處理單元為飛思卡爾MC9S12XET256處理器，其穩定工作電壓為5V，LED信號燈和蜂鳴器均采用5V電壓驅動。以上設備均采用車載電源供電，本系統采用的降壓模塊為LM2576，他可將24V電壓降低至12V和5V，可有效為用電設備提供穩定的電壓。

1.4 中央處理器設計

本系統中中央處理器采用飛思卡爾MC9S12X系列單片機，具體型號為XET256。中央處理器實時采集I/O口的信號，當檢測到轉向燈開啟時，啟動雷達，對后方車輛運動狀態進行探測，并將采集到的數據傳輸至處理器，處理器同時接收本車車速信號，根據雷達數據和本車車速數據可計算出兩車之間的TTC值，并根據不同的TTC值，利用不同的信號裝置組合進行提示。其中處理器XET256電路圖如圖2所示，各引腳分別連接雷達傳感器、轉向燈信號線、車速信號線和提示裝置。

1.5 報警裝置設計

本系統報警裝置采用蜂鳴器和LED燈，針對不同的TTC值本系統進行不同的組合對駕駛員進行提示，所采用LED燈為紅色LED燈，所用蜂鳴器為YHE12-05電磁式有源蜂鳴器，具體組合模式包括單一LED燈、LED燈和頻蜂鳴器組合兩種方式。

2、系統軟件設計

系統軟件設計主要完成換道預警部分的安全性評估，以及根據評估結果進行相應的報警提示。本系統采用的換道安全性評價標準參照現有乘用車換道預警系統中廣泛采用的TTC值。TTC（time to collision）=gap/relative speed，其中gap為本車與目標車輛的相對距離，relative speed為本車與目標車輛相對速度。TTC值反映了本車與目標車輛發生危險碰撞潛在可能性大小，同時反映了交通沖突的劇烈程度。當本車與目標車輛的相對速度越小時，或者速度非常接近時，TTC→∞，表明如果兩車均按照當前運動趨勢行駛，則發生碰撞的可能性幾乎為0，也就是說兩車基本不可能發生碰撞。

具體安全性等級和對應的TTC值之間的關系圖表1所示。

表1 TTC值和相應報警形式之間的關系

根據表1對應的安全等級、TTC值以及對應的報警形式，系統根據傳感器采集到的數據和TTC的計算公式，實時計算出TTC值，并對計算得到的TTC值和安全等級進行比較，具體流程圖如圖3所示。

3、系統驗證

系統硬件和軟件搭建完畢后，為驗證本系統的實用性，采用實車實驗對本系統進行驗證，選用的場景如下：駕駛人開啟左轉向燈準備向左換道行駛，目標車道后方有一銀色車輛。表2為試驗過程中某一時間段所測得的兩者之間的雷達數據以及計算所得的對應TTC值，目標車輛的速度明顯高于自車速度，兩者之間的距離越來越小。

A security tips system of the large truck lane change

Xin Xiaoying, Wang Meng
（Automotive Engineering Reserch Institute of Shaanxi Automobile Group Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710200）

For the problem that blind spot of large trucks is relatively big and potentially rear-end in lane change and other issues. This paper proposed a large truck lane change security tips system. The system uses millimeter-wave radar to detect the positional relationship between the truck and the vehicle at rear of truck. Determine the level of security of vehicles change lanes with different values of TTC. The system can significantly reduce the incidence of truck rear-end accident in the process of lane changing.

millimeter-wave radar; TTC values; truck; lane changing

U462.1

A

1671-7988(2014)08-55-03

辛曉鷹，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院。