CN105522997A - 货车转弯智能安全预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及货车转弯智能安全预警系统及方法，该系统包括超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、主控制单元、TFT显示屏和警报单元，警报单元包括LED和蜂鸣器，超声波传感器有多个，分别位于货车车厢两侧相对称的不同位置，惯性传感器至少有两个，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的一侧，温度传感器设置于货车驾驶室外避光位置，TFT显示屏设置于驾驶室内部，警报单元设置于驾驶室内部，超声波传感器的输出端、惯性传感器输出端、温度传感器的输出端连接主控制单元的输入端，所述主控制单元的输出端连接TFT显示屏的输入端和警报单元的输入端。

Description

货车转弯智能安全预警系统及方法

技术领域

本发明属于自动化控制以及测控技术领域，具体涉及货车转弯智能安全预警系统及方法。

背景技术

随着经济的快速发展，我国汽车产销保持稳定增长，在2013年，汽车产销双双超过2000万辆，再创全球产销最高记录，己连续五年蝉联全球第一，同样作为“世界工厂”的中国对货车及大型货车具有极大地需求量，国内的货车拥有量也是相当巨大。在国内汽车市场飞速发展的同时，良好的汽车社会文化在国内并没有形成，一些违反交通规则的行为屡见不鲜，由此引发的交通事故比比皆是，这其中只要有涉及到大型车辆的事故，往往属于大事故。

侧面碰撞事故大约占全部事故的40％，而侧面碰撞事故引起的死亡占全部死亡人数的41.6％(占死亡事故诱因第一位)，而且有逐年上涨的趋势。分析其原因一方面是由于驾驶员未准确观察路面及控制车速，另一方面我国道路大多数属于混合交通，加之公众交通安全自我保护意识不强，这对驾驶员行车安全造成了很大的威胁。根据美国NASS/CDS数据库统计的分析得出：1、侧面碰撞交通事故中被撞车辆乘员受伤人数比撞击车辆成员人数多；2、在轿车侧面撞击卡车事故类型中，轿车乘员的损伤几率是卡车的2.05倍；3、侧面碰撞致命交通事故中，轿车驾驶员致命机率是卡车的几十倍。

对于大型货车而言，转弯时出现的盲区导致的不安全因素危害巨大，根据交管方面的数据得知因车辆之间未保持侧向安全间距造成的交通事故约占所有交通事故的20％，并且大型货车所导致的事故危害往往较大。本文研究的系统力图使货车及大型车辆具备在各种机动车工作环境下(包括雨、雪、尘、雾等恶劣天气)转弯时的预警功能，努力探索使整个系统拥有良好的可靠、安全、经济、耐久性能。因此我们打算研究实际问题并设计制作一套货车转弯智能安全预警系统，帮助司机安全转弯，提醒行人潜在的危险，从而为减少交通事故的发生做出一点贡献。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出货车转弯智能安全预警系统及方法。

货车转弯智能安全预警系统，包括超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、主控制单元、TFT显示屏和警报单元；

所述警报单元包括LED和蜂鸣器；

所述超声波传感器有多个，分别位于货车车厢两侧相对称的不同位置，所述惯性传感器至少有两个，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的一侧，所述温度传感器设置于货车驾驶室外避光位置，所述TFT显示屏设置于驾驶室内部，所述警报单元设置于驾驶室内部；

所述超声波传感器的输出端、惯性传感器输出端、温度传感器的输出端连接主控制单元的输入端，所述主控制单元的输出端连接TFT显示屏的输入端和警报单元的输入端。

所述超声波传感器，用于实时测量货车到周围障碍物距离，并将检测到的脉冲信号发送至主控制单元；

所述惯性传感器，用于实时测量货车车体第一转向关节处的角速度，当惯性传感器检测到第一转向关节处的角速度变化时，将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制单元；

所述温度传感器，用于实时采集货车驾驶室外温度，将温度采集信号发送至主控制单元；

所述TFT显示屏，用于实时显示货车位置和障碍物位置的模拟图像；

所述警报单元，用于在主控制单元的控制下进行声光警报。

所述主控制单元通过微控制器实现，包括智能启动模块、主控制模块、测距模块、温度补偿模块和声光警报模块；

所述智能启动模块，用于接收货车车体和第一转向关节处的角速度值，当接收到的货车第一转向关节处的角速度值大于设定角速度阈值时，发送控制信号开启超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、TFT显示屏和警报单元，并将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制模块；

所述测距模块，用于根据超声波传感器发送的信号和温度传感器的温度采集信号，计算得到货车不同部位与障碍物之间的距离，并发送至温度补偿模块；

所述温度补偿模块，用于根据货车驾驶室外的温度采集信号对货车不同部位与障碍物之间的距离进行修正，得到货车不同部位与障碍物之间的距离修正值，发送至主控制模块；

所述主控制模块，用于设定货车正常行驶的安全距离阈值，根据货车车体的角速度值和第一转向关节处的角速度值，计算得到货车转弯行驶时的转向角，并根据货车转弯行驶时的转向角计算出转弯行驶时不同部位的安全距离阈值，当货车正常行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于正常行驶的安全距离阈值，或者货车转弯行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于其对应部位的安全距离阈值时，发送警报控制信号至声光警报模块；

所述声光警报模块，用于当接收到警报控制信号时，发送控制信号至警报单元，开启声光报警。

所述惯性传感器包括三个，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的两侧。

所述惯性传感器为陀螺仪。

所述超声波传感器有10个，在货车车厢两侧对称分布，分为五组，第一组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节处，第二组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节1/5处，第三组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节2/5处，第四组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节3/5处，第五组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节4/5处。

所述货车正常行驶的安全距离阈值为1.25米。

所述货车转弯行驶时不同部位的安全距离阈值的计算方法为：

第一组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.830×L×(α/40)，第二组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.664×L×(α/40)，第三组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.498×L×(α/40)，第四组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.332×L×(α/40)，第五组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.166×L×(α/40)，其中，α为货车转弯行驶时的转向角，L为货车轴距。

所述货车转弯行驶时的转向角为第一转向关节处的转向角度与货车车体的转向角度的差值。

采用货车转弯智能安全预警系统进行安全预警的方法，包括以下步骤：

步骤1：惯性传感器实时测量货车车体和第一转向关节处的角速度，当惯性传感器检测到第一转向关节处的角速度变化时，将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制单元；

步骤2：主控制单元接收货货车车体和第一转向关节处的角速度值，当接收到的货车第一转向关节处的角速度值大于设定角速度阈值时，发送控制信号开启超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、TFT显示屏和警报单元；

步骤3：超声波传感器实时测量货车到周围障碍物距离，并将检测到的脉冲信号发送至主控制单元；

步骤4：警报单元的LED显示绿色，蜂鸣器发出短促提示音；

步骤5：温度传感器实时采集货车驾驶室外温度，将温度采集信号发送至主控制单元；

步骤6：主控制单元根据超声波传感器发送的信号和温度传感器的温度采集信号，计算得到货车不同部位与障碍物之间的距离；

步骤7：主控制单元根据货车驾驶室外的温度采集信号对货车不同部位与障碍物之间的距离进行修正，得到货车不同部位与障碍物之间的距离修正值；

步骤8：主控制单元设定货车正常行驶的安全距离阈值，根据货车车体的角速度值和第一转向关节处的角速度值，计算得到货车转弯行驶时的转向角，并根据货车转弯行驶时的转向角计算出转弯行驶时不同部位的安全距离阈值；

步骤9：TFT显示屏实时显示货车位置和障碍物位置的模拟图像；

步骤10：主控制单元检测到当货车正常行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于正常行驶的安全距离阈值，或者货车转弯行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于其对应部位的安全距离阈值时，发送警报控制信号至警报单元；

步骤11：警报单元的LED显示红色，并持续闪烁，蜂鸣器连续发出提示音。

本发明的有益效果是：

本发明提出货车转弯智能安全预警系统及方法，相比传统预警系统更具智能化和准确度能根据转向轮转角准确预判内轮差危险区域，有效的避免了大型车辆因为视野盲区而造成的交通事故。并且系统结构简单，抗干扰，成本较低，具有较强的可操作性。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中货车转弯智能安全预警系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中10个超声波传感器在货车车厢两侧对称分布的位置示意图；

图3为本发明具体实施方式中温度传感器的示意图；

图4为本发明具体实施方式中TFT显示屏显示的货车位置和障碍物位置的模拟图像的示意图；

图5为本发明具体实施方式中货车不同速度下安全距离阈值示意图；

图6为本发明具体实施方式中货车在转弯时内侧第一转向关节和最后一个转向关节的行驶轨迹示意图；

图7为本发明具体实施方式中货车转弯时的转弯原理图；

图8为本发明具体实施方式中货车转弯智能安全预警方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式加以详细的说明。

本实施方式中，以大型货车为研究对象，以车辆动力学及声学理论、控制理论等为理论基础，分别进行了系统的建模与设计、控制、预警等方面的进行研究。主要包括以下几点：

1)通过查阅资料分析影响汽车侧向安全的因素，并对当前侧向安全距离的数学模型情况进行了分析，并利用数据对比分析其不同之处；从大型货车自身及在道路上行驶的实际情况出发，分析出大型货车另有明显的内轮差和视野盲区的潜在危险，综合所有提出了相对合理可行的侧向安全距离预警方法。

2)根据分析超声波的测距机理、传感器结构、工作原理，我们选择了超声波进行测距的原理方法并选取往返时间法作为超声波测距的手段，并通过查阅资料了解了影响其传播的主要因素，实现了包括测距模块、温度补偿模块、报警模块在内的整个系统选型与设计。

3)本发明设计了转弯智能安全预警系统的软件结构，根据算法可以进行程序设计，包含测温子程序、显示子程序、距离计算子程序等。

货车出现事故多为以下原因：

1)侧面碰撞：车辆侧面碰撞又称为车辆横向碰撞，主要有如下三种：侧面碰撞、侧面擦碰、车辆碰擦道路护栏；这三种碰撞类型都是由于侧面安全距离估计不足造成的。对于像货车这种大型车辆来说，因视野盲区和内轮差而造成的对车身侧面一定范围内的车辆和行人活动都无法得知，其导致的碰撞事故更是严重，因此视野盲区及内轮差对侧面安全距离的影响很明显。

2)视野盲区：视野盲区就是车辆驾驶人员坐在驾驶室内时，视线受到遮挡，无法直接看到的车辆外部的区域。这个区域有前、后、左、右四个部分，区域的大小因车型不同而相异。在视野盲区里的障碍物，无论是静止的，还是活动的，驾驶人员都是看不到的。

3)内轮差：车辆在转弯时，后轮并不是沿着前轮的轨迹行驶，会产生偏差，这种偏差叫内轮差，车身越长，形成的内轮差就越大。大型车事故中，很大一部分与“内轮差”有关。

根据上述分析与设计，本发明提出货车转弯智能安全预警系统及方法。

货车转弯智能安全预警系统，如图1所示，包括超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、主控制单元、TFT显示屏和警报单元。

超声波传感器的输出端、惯性传感器输出端、温度传感器的输出端连接主控制单元的输入端，所述主控制单元的输出端连接TFT显示屏的输入端和警报单元的输入端。

精确地探测货车与周边危险环境物的距离是货车转弯智能安全预警系统开发的重要一步，也直接影响着货车转弯智能安全预警系统可靠性的重要环节。本发明方法对各种常用类型的超声波传感器进行了一一作对比，如表1所示：

表1各种常用类型的超声波传感器的性能对比

一般安装预警传感器的位置工作条件比较苛刻、空间狭小、环境温度变化大，并且经常会伴有雨、水、泥等飞溅的现象，所以测距模块的传感器必须有以下特点：防溅密封、尺寸较小、受温度影响小、受外界环境影响较小、较好的灵敏度和可靠性，更为重要的是其成本不能太高。综上所述，只有超声波传感器符合要求，虽然超声波传播受温度影响较大，但可以通过设计温度补偿进行优化解决。

本发明采取往返时间检测法测距方式，其测距原理就是超声波传感器发射出一定频率的超声波，超声波借助空气介质传播，遇到障碍物后反射回来，反射回来的超声波被超声波接收器接收并产生脉冲信号，期间所经历的时间即往返时间，速度一定时，就可以根据时间计算出被测距离。

本实施方式中，超声波传感器有10个，型号为HC-SR04，用于实时测量货车到周围障碍物距离，并将检测到的脉冲信号发送至主控制单元。

本实施方式中，如图2所示，10个超声波传感器的水平位置位于货车车厢两侧1m高处，垂直位置在货车车厢两侧对称分布，分为五组，第一组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节处，第二组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节1/5处，第三组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节2/5处，第四组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节3/5处，第五组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节4/5处。

若货车为非拖挂货车，垂直位置第一组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向轮轴处，第二组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向轮轴距离最后一个转向轮轴1/5处，第三组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向轮轴距离最后一个转向轮轴2/5处，第四组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向轮轴距离最后一个转向轮轴3/5处，第五组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向轮轴距离最后一个转向轮轴4/5处。

本实施方式中，采用40kHz左右频率的超声波，因为通过超声波在介质中的传播特性，经过大量实验证明40kHz频率的超声波传播效率最佳。

本实施方式中，惯性传感器选用MPU6050型号的陀螺仪，至少有两个，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的一侧，若货车为非拖挂货车，则包括三个陀螺仪，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的两侧，实时测量货车车体第一转向关节两侧的角速度，当惯性传感器检测到第一转向关节两侧的角速度变化时，将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制单元。

本实施方式中，温度传感器的型号为DS18B20，如图3所示，温度传感器应该设置于不容易受非自然温度变化影响的位置，因此本实施例中将温度传感器设置于货车驾驶室外后风窗附近，用于实时采集货车驾驶室外温度，将温度采集信号发送至主控制单元。

本实施方式中，TFT显示屏，型号为ST7735，设置于驾驶室内部，用于实时显示货车位置和障碍物位置的模拟图像，可以通过不同的需求显示出相关数据和仿真图像：如图4所示，货车位置和障碍物位置的模拟图像以坐标形式显示，X、X′为障碍物距离车体垂直距离，Y、Y′为障碍物相对于车身方向位置，以红色的×表示障碍物所在实时位置。

本实施方式中，警报单元遵循车辆人机工程学原理，本发明采用声音和灯光相结合的报警形式，在视觉和听觉上同时对驾驶员产生刺激，尽可能小的分散驾驶员的注意力且有效增强驾驶员对行驶状态的判断。包括LED和蜂鸣器，蜂鸣器型号为SFM-27，设置于驾驶室内部，用于在主控制单元的控制下进行声光警报。

当主控制单元开启警报单元时，LED显示绿色，蜂鸣器发出短促提示音以示开启，

当主控制单元发送警报信号时，LED显示红色，并持续闪烁，蜂鸣器连续发出提示音，以声音和灯光相结合的方式，在视觉和听觉上同时对驾驶员产生刺激，尽可能小的分散驾驶员的注意力且有效的对行驶状态的进行预警。

本实施方式中，主控制单元通过微控制器实现，选择低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器的STC89C52控制芯片，在保证了系统运行的稳定性和可靠性的同时降低了能耗。主控制单元包括智能启动模块、主控制模块、测距模块、温度补偿模块和声光警报模块。

本实施方式中，智能启动模块，读取陀螺仪的Z轴角速度，接收货车车体和第一转向关节处的角速度值，角速度阈值为0.078rad/s，当接收到的货车第一转向关节处的角速度值大于设定角速度阈值时，发送控制信号开启超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、TFT显示屏和警报单元，并将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制模块。

本实施方式中，测距模块根据超声波传感器发送的信号和温度传感器的温度采集信号，计算得到货车不同部位与障碍物之间的距离，并发送至温度补偿模块。

本实施方式中，温度补偿模块根据货车驾驶室外的温度采集信号对货车不同部位与障碍物之间的距离进行修正，得到货车不同部位与障碍物之间的距离修正值，发送至主控制模块。

由于超声波在介质中传播收温度影响较为严重，为此设计温度补偿模块进行修正。

本实施方式中，利用温度对超声波速度进行修正的公式如式(1)所示：

C＝C₀+0.607×T(1)

其中，C为超声波速度的修正值，C₀＝332m/s为零度时的超声波速度，T为实际温度(℃)。

因此得到的货车不同部位与障碍物之间的距离修正值D的计算公式如式(2)所示：

D＝0.5×Time×(332+0.607×T)(2)

其中，Time为超声波传感器发送超声波信号与第一次接收到超声波信号的间隔时间。

本实施方式中，主控制模块用于设定货车正常行驶的安全距离阈值，根据货车车体的角速度值和第一转向关节处的角速度值，计算得到货车转弯行驶时的转向角，并根据货车转弯行驶时的转向角计算出转弯行驶时不同部位的安全距离阈值，当货车正常行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于正常行驶的安全距离阈值，或者货车转弯行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于其对应部位的安全距离阈值时，发送警报控制信号至声光警报模块。

本实施方式中，货车在不同速度的安全距离阈值示意图如图5所示。

当货车行驶速度为0-30km/h时，货车正常行驶的安全距离阈值为公路工程安全距离D₂和城市道路安全距离D₃的平均值为0.9米。

当货车行驶速度为30-70km/h时，货车正常行驶的安全距离阈值为《中华人民共和国道路交通管理条例》规定的安全距离D₁、《国家公路工程技术标准》规定的安全距离D₂和《城市道路设计规范》规定的安全距离D₃的平均值。

当货车行驶速度为70-120km/h时，为了车体稳定和安全，由于转向角一般小于5°，货车正常行驶的安全距离阈值为1.1米。

《中华人民共和国道路交通管理条例》规定的安全距离D₁的计算公式如式(3)所示：

$D_1=\left\{\begin{array}{c}0.94,v\≤40km/h\\ 0.94+\frac{v-40}{200},v>40km/h\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，v为货车行驶速度。

该计算公式是长安大学应世杰2004年在《高速公路汽车防撞预警系统的开发研究》中提出根据《中华人民共和国道路交通管理条例》规定及一般汽车后视镜的宽度为20cm，驾驶员制动动作反应时间为1.3秒，车辆换道模型等综合考虑，得出汽车行驶中最小侧向安全距离经验公式。

公路工程安全距离D₂的计算公式如式(4)所示：

D₂＝0.013v+0.56(4)

该计算公式是车勇在《汽车侧向防撞预警系统的开发研究》中提出根据《国家公路工程技术标准》(JTGB01-2003)以及观测数据推算出正常行驶的安全车距经验公式。

《城市道路设计规范》规定的安全距离D₃为计算公式如式(5)所示：

$D_3=0.7+0.02v^{\frac{3}{4}}---\left(5\right)$

该计算公式是长安大学的胡铁红在2004年《高速公路追尾及侧向碰撞预警系统模型的研究》中提出根据《城市道路设计规范》中相关规定计算出同向行驶车辆的右侧安全车距计算公式。

由上述货车不同速度的安全距离阈值得到货车正常行驶的安全距离阈值为1.25米。

本实施方式中，货车为非拖挂货车，三个陀螺仪，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的两侧，测得内侧第一转向关节的转向角度α₁、外侧第一个转向关节的转向角度α₂和货车车体的转向角度α₃，货车在转弯时内侧第一转向关节和内侧最后一个转向关节的行驶轨迹示意图如图6所示，内侧第一转向关节行驶轨迹即图6中左前轮轨迹，内侧最后一个转向关节即图6中左后轮轨迹。

货车转弯时的转弯原理图如图7所示，由图中可得式(6)式(7)和式(8)所示：

R₁＝L/sinα₁(6)

R＝L/sinα₂(7)

R₃＝R₁cosα₁(8)

其中，R₁为内侧第一转向关节的转弯半径，d为货车车宽，L为货车轴距，R₃为内侧最后一个转向关节的转弯半径。

本实施方式中，货车转弯行驶时的转向角α为内侧第一转向关节的转向角度α₁和外侧第一个转向关节的转向角度α₂的平均值与货车车体的转向角度α₃的差值，如式(9)所示：

$\mathrm{\α}=\frac{{\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_2}{2}-{\mathrm{\α}}_3---\left(9\right)$

因此得到货车行驶时的内轮差的ΔR如式(10)所示：

$\mathrm{\Δ}R=\sqrt{R^2+d^2-2d\sqrt{R^2-L^2}}-\sqrt{R^2-L^2}+d---\left(10\right)$

其中，ΔR为货车行驶时的内轮差，R＝L/sinα为货车前进方向第一个转向关节外侧转弯半径。

本实施方式中，货车转弯行驶时不同部位的安全距离阈值的计算方法为：

第一组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值如式(11)所示：

0.830×L×(α/40)(11)

其中，L为货车轴距，α为货车前进方向第一个转向关节的转向角。

第二组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值如式(12)所示：

0.664×L×(α/40)(12)

第三组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值如式(13)所示：

0.498×L×(α/40)(13)

第四组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值如式(14)所示：

0.332×L×(α/40)(14)

第五组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值如式(15)所示：

0.166×L×(α/40)(15)

本实施方式中，声光警报模块当接收到警报控制信号时，发送控制信号至警报单元，开启声光报警，在警报单元开启时，警报单元的LED显示绿色，蜂鸣器发出短促提示音，当接收到警报控制信号时，警报单元的LED显示红色，并持续闪烁，蜂鸣器连续发出提示音。

采用货车转弯智能安全预警系统进行安全预警的方法，如图8所示，包括以下步骤：

步骤1：惯性传感器实时测量货车车体和第一转向关节处的角速度，当惯性传感器检测到第一转向关节处的角速度变化时，将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制单元。

步骤2：主控制单元接收货货车车体和第一转向关节处的角速度值，当接收到的货车第一转向关节处的角速度值大于设定角速度阈值时，发送控制信号开启超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、TFT显示屏和警报单元。

步骤3：超声波传感器实时测量货车到周围障碍物距离，并将检测到的脉冲信号发送至主控制单元。

步骤4：警报单元的LED显示绿色，蜂鸣器发出短促提示音。

步骤5：温度传感器实时采集货车驾驶室外温度，将温度采集信号发送至主控制单元。

步骤6：主控制单元根据超声波传感器发送的信号和温度传感器的温度采集信号，计算得到货车不同部位与障碍物之间的距离。

步骤7：主控制单元根据货车驾驶室外的温度采集信号对货车不同部位与障碍物之间的距离进行修正，得到货车不同部位与障碍物之间的距离修正值。

步骤8：主控制单元设定货车正常行驶的安全距离阈值，根据货车车体的角速度值和第一转向关节处的角速度值，计算得到货车转弯行驶时的转向角，并根据货车转弯行驶时的转向角计算出转弯行驶时不同部位的安全距离阈值；

步骤9：TFT显示屏实时显示货车位置和障碍物位置的模拟图像。

步骤10：主控制单元检测到当货车正常行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于正常行驶的安全距离阈值，或者货车转弯行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于其对应部位的安全距离阈值时，发送警报控制信号至警报单元。

步骤11：警报单元的LED显示红色，并持续闪烁，蜂鸣器连续发出提示音。

Claims (10)

1.货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，包括超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、主控制单元、TFT显示屏和警报单元；

所述警报单元包括LED和蜂鸣器；

所述超声波传感器有多个，分别位于货车车厢两侧相对称的不同位置，所述惯性传感器至少有两个，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的一侧，所述温度传感器设置于货车驾驶室外避光位置，所述TFT显示屏设置于驾驶室内部，所述警报单元设置于驾驶室内部；

所述超声波传感器的输出端、惯性传感器输出端、温度传感器的输出端连接主控制单元的输入端，所述主控制单元的输出端连接TFT显示屏的输入端和警报单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述超声波传感器，用于实时测量货车到周围障碍物距离，并将检测到的脉冲信号发送至主控制单元；

所述惯性传感器，用于实时测量货车车体第一转向关节处的角速度，当惯性传感器检测到第一转向关节处的角速度变化时，将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制单元；

所述温度传感器，用于实时采集货车驾驶室外温度，将温度采集信号发送至主控制单元；

所述TFT显示屏，用于实时显示货车位置和障碍物位置的模拟图像；

所述警报单元，用于在主控制单元的控制下进行声光警报。

3.根据权利要求1所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述主控制单元通过微控制器实现，包括智能启动模块、主控制模块、测距模块、温度补偿模块和声光警报模块；

所述智能启动模块，用于接收货车车体和第一转向关节处的角速度值，当接收到的货车第一转向关节处的角速度值大于设定角速度阈值时，发送控制信号开启超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、TFT显示屏和警报单元，并将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制模块；

所述测距模块，用于根据超声波传感器发送的信号和温度传感器的温度采集信号，计算得到货车不同部位与障碍物之间的距离，并发送至温度补偿模块；

所述温度补偿模块，用于根据货车驾驶室外的温度采集信号对货车不同部位与障碍物之间的距离进行修正，得到货车不同部位与障碍物之间的距离修正值，发送至主控制模块；

所述主控制模块，用于设定货车正常行驶的安全距离阈值，根据货车车体的角速度值和第一转向关节处的角速度值，计算得到货车转弯行驶时的转向角，并根据货车转弯行驶时的转向角计算出转弯行驶时不同部位的安全距离阈值，当货车正常行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于正常行驶的安全距离阈值，或者货车转弯行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于其对应部位的安全距离阈值时，发送警报控制信号至声光警报模块；

所述声光警报模块，用于当接收到警报控制信号时，发送控制信号至警报单元，开启声光报警。

4.根据权利要求1或2所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述惯性传感器包括三个，分别设置于货车车体和货车第一转向关节的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述惯性传感器为陀螺仪。

6.根据权利要求1所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述超声波传感器有10个，在货车车厢两侧对称分布，分为五组，第一组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节处，第二组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节1/5处，第三组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节2/5处，第四组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节3/5处，第五组超声波传感器位于货车前进方向第一个转向关节距离最后一个转向关节4/5处。

7.根据权利要求3所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述货车正常行驶的安全距离阈值为1.25米。

8.根据权利要求3或6所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述货车转弯行驶时不同部位的安全距离阈值的计算方法为：

第一组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.830×L×(α/40)，第二组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.664×L×(α/40)，第三组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.498×L×(α/40)，第四组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.332×L×(α/40)，第五组超声波传感器所在位置处的安全距离阈值为0.166×L×(α/40)，其中，α为货车转弯行驶时的转向角，L为货车轴距。

9.根据权利要求1至3所述的货车转弯智能安全预警系统，其特征在于，所述货车转弯行驶时的转向角为第一转向关节处的转向角度与货车车体的转向角度的差值。

10.采用权利要求1至3所述货车转弯智能安全预警系统进行安全预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：惯性传感器实时测量货车车体和第一转向关节处的角速度，当惯性传感器检测到第一转向关节处的角速度变化时，将货车车体和第一转向关节处的角速度值发送至主控制单元；

步骤2：主控制单元接收货货车车体和第一转向关节处的角速度值，当接收到的货车第一转向关节处的角速度值大于设定角速度阈值时，发送控制信号开启超声波传感器、惯性传感器、温度传感器、TFT显示屏和警报单元；

步骤3：超声波传感器实时测量货车到周围障碍物距离，并将检测到的脉冲信号发送至主控制单元；

步骤4：警报单元的LED显示绿色，蜂鸣器发出短促提示音；

步骤5：温度传感器实时采集货车驾驶室外温度，将温度采集信号发送至主控制单元；

步骤6：主控制单元根据超声波传感器发送的信号和温度传感器的温度采集信号，计算得到货车不同部位与障碍物之间的距离；

步骤7：主控制单元根据货车驾驶室外的温度采集信号对货车不同部位与障碍物之间的距离进行修正，得到货车不同部位与障碍物之间的距离修正值；

步骤8：主控制单元设定货车正常行驶的安全距离阈值，根据货车车体的角速度值和第一转向关节处的角速度值，计算得到货车转弯行驶时的转向角，并根据货车转弯行驶时的转向角计算出转弯行驶时不同部位的安全距离阈值；

步骤9：TFT显示屏实时显示货车位置和障碍物位置的模拟图像；

步骤10：主控制单元检测到当货车正常行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于正常行驶的安全距离阈值，或者货车转弯行驶时的某个部位与障碍物之间的距离小于其对应部位的安全距离阈值时，发送警报控制信号至警报单元；

步骤11：警报单元的LED显示红色，并持续闪烁，蜂鸣器连续发出提示音。