CN106981220A - 大型车右转弯安全预警系统 - Google Patents

Abstract

一种大型车右转弯安全预警系统，包括四个模块：识别模块、感应模块、信息处理模块和预警模块。识别模块，识别进入检测区域的右转大型车的车型及编号和非机动车编号；感应模块，测出大型车和非机动车速度和位置，计算二者水平距离；信息处理模块，用测得的大型车速度计算安全距离，用识别的车型信息计算内轮差，与实时距离比较，判断潜在危险的非机动车；预警模块，针对危险个体发送警报。针对两种情况预警：大型车右转前，非机动车与大型车平行距离小于安全距离时预警；大型车右转时，非机动车在大型车右转内轮差及以外1m范围内预警。本发明可预判非机动是否处于安全威胁且针对性地发出警报，有效降低事故发生率和死亡率。

Description

大型车右转弯安全预警系统

技术领域

本发明属于智能交通管理领域，涉及一种大型车右转弯安全预警系统。

背景技术

现有技术中，当汽车右转时，右后轮的行驶轨迹位于右前轮的行驶轨迹的右侧。汽车行驶曲线的曲率越大，后轮的行驶轨迹偏离于同侧前轮的行驶轨迹越大，即产生内轮差，形成危险区域。

现有的车辆在车外两侧都安装有后视镜，以便于观看车辆两侧后方的路况。然而，后视镜只能反射到特定方位的视野，且驾驶室位置高，驾驶员在观察路况时存在盲区。据统计，2015年大型车右转弯事故占大型车事故总数的25.67％，大型车事故死亡率高达43％，造成巨大的人员及财产损失，对社会造成巨大危害。

目前在大型车右转弯事故问题研究方面，一般有三类解决措施：一、通过给大型车增加广角镜或者添置摄像头的方式弥补盲区；二、大型车内装置警报器，检测到内轮差区域存在非机动车时发出警告；三、向内轮差区域投射灯光以警示非机动车驾驶员。以上研究存在一定的缺陷：第一、二类装置在驾驶员发现危险后需要反应时间，且大型车制动距离长，不能有效阻止事故发生；第三类装置的灯光不够显眼，不足以起到警示作用。

因此针对现有技术当中存在的诸多不足之处，本领域亟需要一种新的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：利用测速测距技术及RFID技术获取车辆信息，采用无线数字微波传输设备进行数据传输，大型车右转前，非机动车与大型车平行距离小于安全距离时，非机动车警报器发出远离大型车的警告；大型车右转时，非机动车在大型车右转内轮差及以外1m范围内，大型车警报器发出右侧危险的警告，同时非机动车警报器发出远离大型车的警告，从而解决大型车右转弯的预警问题。

本发明采用的技术方案是：

大型车右转弯安全预警系统，包括车载标签、识别模块、感应模块、信息处理模块和预警模块；

车载标签分为机动车编号和非机动车编号，分别安装于机动车和非机动车车上，车载标签用于记录车辆的编号和车型信息；

识别模块用于识别车载标签，并将信号传送给信息处理模块；

感应模块包括感应线圈和微波雷达，感应线圈用于感应车辆是否进入检测区域，微波雷达用于实时测量进入检测区域的车辆速度和车辆间的水平距离D，并将信号传送给信息处理模块；

信息处理模块，对车辆速度和距离信息进行计算处理，将得到的安全距离与实际情况对比，判断得到不同结果，发出相应指令传输到预警模块；

预警模块，根据信息处理模块的指令发出警示提醒。

感应线圈埋设于车辆进入检测区域的路面下，车辆经过感应线圈时识别模块中的RFID解读器发出电磁波，车载标签内存储的车辆编号和车型信息以无线电波传回RFID解读器，RFID解读器解读编号和车型信息后，将信息传输至信息处理模块。

感应线圈埋设于交叉口上游且距交叉口50m～60m路面下，RFID解读器装于交叉口上游距交叉口30m～40m处，RFID解读器的支架为单柱式，RFID解读器边缘距路面25cm～30cm，下边缘距路面的高度根据车辆平均高度定为170cm～180cm。

预警模块为无线电报警器，分别安装在非机动车车把上和大型车驾驶室工作台上。

信息处理模块中的信息处理计算机根据微波雷达实时测量的车辆速度，计算大型车转弯前安全距离S₁和转弯时安全距离S₂，并将D分别与S₁和S₂进行比较，根据比较结果，向预警模块发出相应指令；

转弯前安全距离S₁计算公式如下：

S₁＝0.000067(V₁ ²-V₀ ²)+1.5；(1)

其中，V₀为大型车的速度，单位为m/s；V₁为非机动车的速度，单位为m/s；

转弯时安全距离S₂由以下公式得到：

m＝b-a；(4)

其中：R为大型车转弯半径，单位为m；L为大型车轴距，单位为mm；d为大型车后轮距，单位为mm；a为大型车内侧后轮中心线的运动半径，单位为mm；b为大型车内侧前轮中心线的运动半径，单位为mm；m为大型车的内轮差，单位为mm；n为非机动车到大型车右后轮竖向距离，单位为mm。

信息处理模块发出3种形式的指令，分别是：

d.非机动车预警模块发出警示；

e.大型车、非机动车预警模块同时发出警示；

f.预警模块停止警示；

信息处理模块在大型车右转前，判断D≤S₁时，向非机动车预警模块发出a指令，预警模块接收到a指令后，处于S₁区域内的非机动车警报器针对性地播放语音“大型车右转，请注意”；

信息处理模块在大型车右转后，判断S₂<D≤(S₂+1)时，向大型车与非机动车双方的预警模块发送b指令，预警模块接收到b指令后，大型车、非机动车警报器同时发出警示，大型车警报器播放“右侧危险，请注意”语音；非机动车警报器播放“大型车右转，请注意”语音；

信息处理模块判断D>S₁或D>S₂后，向预警模块发送c指令，预警模块接收到c指令后，警报器停止播放警示语音。

所有车型的转弯半径均设R＝20m。

大型车编号由2位英文字母加4位数字组成，根据轴距和后轮距分为9组车型，以字母A-I编码；非机动车编号由4位数字组成。便于调用和储存。

根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：微波雷达的测距长度为150m～180m，宽度为7-8m，微波雷达安装在靠近交叉口的路灯上，下边缘距路面的高度为12m～15m。

与现有技术相比，本发明可以带来如下有益效果：本发明在大型车右转弯前预判非机动车是否处于安全威胁，从而针对性地发出警报，使机动车驾驶员和非机动车驾驶员提高警惕，有效降低事故发生率和死亡率，本发明的运行成本较低，有着较为广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明的大型车右转弯安全预警系统的预警逻辑流程图；

图2为识别模块流程图；

图3为感应模块检测区域示意图图；

图4本警报预警模块工作流程图；

图5为大型车辆内轮差计算示意图；

图6为安全距离计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图作进一步说明。

一种大型车右转弯安全预警系统包括识别模块、感应模块、信息处理模块和预警模块。

1、识别模块详述

识别模块由RFID解读器和触发线圈组成。

RFID解读器通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，适用于短距离识别通信。RFID解读器安置在交叉口上游道路右边距路口10m的位置。

触发线圈置于路面下，通过其产生的磁场(范围为半径30米的圆)感应到车辆的进入。感应线圈埋设于距离交叉口上游50m的非机动车道与右转车道的地面下。

RFID解读器可以在触发线圈感应到车辆的进入时，发出一定频率电磁波，车载标签内存储的信息以无线电波传回RFID解读器，即可识别卡号。将识别信息传输到合成处理机进行数据处理。识别过程图如图1所示。

车载标签包括大型车车载标签和非机动车车载标签。大型车车载标签包含自身车型信息和编号，车型信息包括轴距和后轮距，编号用于识别该大型车身份。非机动车车载标签包含编号，用于识别该非机动车身份。大型车编号以2位英文字母加4位数字组成，车型根据轴距和后轮距分为9组，以字母A-I表示；非机动车编号由4位数字组成，便于调用和储存。

2、感应模块详述

感应模块包括感应线圈和微波雷达。感应线圈埋设于交叉口上游且距交叉口50m路面下，用于感应车辆是否进入检测区域。

微波雷达根据多普勒效应原理，工作时，雷达不停地向正前方发送电磁波，如前方有车辆，则该设备可接收返回的微波信号，信号经处理后，获得两车距离与速度。

微波雷达根据车速、数据传输速度等因素，设定测距长度为150m，宽度为两个车道的宽度，即7.5m左右，因此雷达监测区为长150m，宽7.5m的长方形，面积为1125m²。如图2所示。

为使雷达监测效果最好，将雷达设置在位于交叉口路边的路灯上方，距地面12m的位置，当车辆进入雷达监测区时，通过采集微波雷达传感器输出中频放大信号的频率与幅值信息来完成大型车与非机动车之间的距离和速度的测量，再将数据传输到信息处理模块，进行数据处理。

3、信息处理模块详述

信息处理模块主要由数据传输电路和信息处理计算机组成。

信息处理模块接收识别模块和感应模块传输的信息，将信息进行数据处理。数据处理包含大型车右转弯前数据处理和大型车右转弯时数据处理。

大型车右转弯前数据处理，是用来预测非机动车是否有驶入到危险区域的可能性。雷达传感器测得非机动车与大型车侧向距离D、大型车速度V₀和非机动车速度V₁，信号处理系统接收数据。当大型车速度为V₀、非机动车速度为V₁时，若D≤S₁，则信息处理模块向预警模块发出信息，预警模块提醒非机动车主远离大型车。

转弯前安全距离S₁计算公式如下：

S₁＝0.000067(V₁ ²-V₀ ²)+1.5 (1)

其中，V₀为大型车速度，单位m/s；V₁为非机动车速度，单位m/s。

公式(1)算得的转弯前安全距离偏保守，能有效保证非机动车安全。

大型车右转弯时数据处理，是用来检测非机动车是否在大型车内轮差及以外1m范围内。识别系统测得机动车车型数据，雷达传感器测得非机动车与大型车侧向距离D、非机动车到大型车右后轮竖向距离n。信号处理系统接受数据，计算机把车型数据带入到安全距离公式中计算出安全距离S₂。若D≤(S₂+1)，则信息处理模块向预警模块发出信息，预警模块提醒大型车司机增大转弯半径，同时提醒非机动车主迅速远离大型车。

将D与(S₂+1)比较而不是直接与S₂比较，是为了增大预警范围，提高安全性。一般大型车内轮差在1m左右，故“+1m”既能有效保证非机动车安全，也不会干扰到没有危险的非机动车。

安全距离S₂由内轮差值算出：

内轮差m计算过程，参考图5和公式(2)(3)(4)。

m＝b-a (4)

其中：R为车辆转弯半径，单位m；L为轴距，单位mm；d为后轮距，单位mm；a为内侧后轮中心线的运动半径，单位mm；b为内侧前轮中心线的运动半径，单位mm；m为车辆的内轮差，单位mm。

由于大型车转弯半径一般在20m以上，保险起见，在此所有车型选择20m转弯半径，即R＝20m。因此，不同车型的大型车可确定其内轮差m。

安全距离S₂计算过程，参考图6和公式(5)。

根据相似三角形原理，转弯时安全距离

其中：m为大型车的内轮差，单位为mm；n为非机动车到大型车右后轮竖向距离，单位为mm，L为大型车轴距，单位为mm；

4、预警模块详述

预警模块包括警报器和无线电接收器，设备安装在大型车驾驶室内和非机动车车把上，分别对大型车和非机动车有针对性地预警。考虑到报警设备的便携性和信息交流的特性，采用无线电报警器，可进行360度全方位射频遥控，具有耗电量低，触发工作待机休眠的特点。

大型车右转前，当合成处理机判断大型车与非动车侧向距离小于安全距离后，发出报警指令，非机动车上的接收器接到信息，触发报警器播放录音“大型车右转，请远离”。提醒非机动车驾驶员采取相应措施。

播放录音过程中，当信息处理模块判断大型车与非动车侧向距离大于安全距离后，向预警模块发送信息。预警模块接收信息后，停止播放录音。

大型车右转时，若非机动车位于大型车内轮差区域及以外1m的范围内，信息处理模块发出指令，大型车与非机动车接收器同时接收信息，触发双方报警器。大型车报警器播放录音“右侧危险，请注意”。提醒大型车司机增大转弯半径；非机动车报警器播放录音“大型车右转，请远离”。提醒非机动车驾驶员迅速远离大型车。

播放录音过程中，当信息处理模块判断非机动车位于大型车内轮差区域及以外1m的范围外后，向预警模块发送信息。预警模块接收信息后，停止播放录音。

预警模块工作流程如上图4所示。

实施例

下面以大型车转弯时预警作具体说明。

某一汽平头柴油自卸汽车CA3071P9K2AE驶入检测区域，感应线圈感应到该大型车后，RFID解读器发出一定频率电磁波，大型车车载标签内存储的信息以无线电波传回RFID解读器，识别到车型信息和编号。车型信息为轴距L＝3750mm、后轮距d＝1847mm。编号为#AA0000。某非机动车驶入检测区域，感应线圈感应到该大型车后，RFID解读器发出一定频率电磁波，非机动车车载标签内存储的信息以无线电波传回RFID解读器，识别到编号为#1111。

微波雷达接收返回的微波信号，信号经处理后，测得非机动车与大型车侧向距离D＝400m、非机动车到大型车右后轮竖向距离n＝3750mm。

信号处理系统接受数据，计算机把车型数据带入到公式中(2)(3)(4)，算得：

m＝19094-18722＝372mm；

由公式(5)计算出转弯时安全距离S₂为：

计算机比较判断D≤(S₂+1m)，则信息处理模块发出指令，大型车#AA0000与非机动车#1111接收器同时接收信息，触发双方报警器。大型车报警器播放录音“右侧危险，请注意”，提醒大型车司机增大转弯半径；非机动车报警器播放录音“大型车右转，请远离”，提醒非机动车驾驶员迅速远离大型车。

播放录音过程中，非机动车位于大型车内轮差区域及以外1m的范围外后，信息处理模块向预警模块发送信息，预警模块接收信息后，停止播放录音。

Claims (9)

1.大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：包括车载标签、识别模块、感应模块、信息处理模块和预警模块；

车载标签分为机动车编号和非机动车编号，分别安装于机动车和非机动车车上，车载标签用于记录车辆的编号和车型信息；

识别模块用于识别车载标签，并将信号传送给信息处理模块；

感应模块包括感应线圈和微波雷达，感应线圈用于感应车辆是否进入检测区域，微波雷达用于实时测量进入检测区域的车辆速度和车辆间的水平距离D，并将信号传送给信息处理模块；

信息处理模块，对车辆速度和距离信息进行计算处理，将得到的安全距离与实际情况对比，判断得到不同结果，发出相应指令传输到预警模块；

预警模块，根据信息处理模块的指令发出警示提醒。

2.根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：感应线圈埋设于车辆进入检测区域的路面下，车辆经过感应线圈时识别模块中的RFID解读器发出电磁波，车载标签内存储的车辆编号和车型信息以无线电波传回RFID解读器，RFID解读器解读编号和车型信息后，将信息传输至信息处理模块。

3.根据权利要求2所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：感应线圈埋设于交叉口上游且距交叉口50m～60m路面下，RFID解读器装于交叉口上游距交叉口30m～40m处，RFID解读器的支架为单柱式，RFID解读器边缘距路面25cm～30cm，下边缘距路面的高度根据车辆平均高度定为170cm～180cm。

4.根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：预警模块为无线电报警器，分别安装在非机动车车把上和大型车驾驶室工作台上。

5.根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：信息处理模块中的信息处理计算机根据微波雷达实时测量的车辆速度，计算大型车转弯前安全距离S₁和转弯时安全距离S₂，并将D分别与S₁和S₂进行比较，根据比较结果，向预警模块发出相应指令；

转弯前安全距离S₁计算公式如下：

S₁＝0.000067(V₁ ²-V₀ ²)+1.5； (1)

其中，V₀为大型车的速度，单位为m/s；V₁为非机动车的速度，单位为m/s；

转弯时安全距离S₂由以下公式得到：

$a=\sqrt{R^2-L^2}-\frac{d}{2};---\left(2\right)$

$b=\sqrt{a^2+L^2};---\left(3\right)$

m＝b-a； (4)

$S_2=\frac{mn}{L};---\left(5\right)$

其中：R为大型车转弯半径，单位为m；L为大型车轴距，单位为mm；d为大型车后轮距，单位为mm；a为大型车内侧后轮中心线的运动半径，单位为mm；b为大型车内侧前轮中心线的运动半径，单位为mm；m为大型车的内轮差，单位为mm；n为非机动车到大型车右后轮竖向距离，单位为mm。

6.根据权利要求5所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：信息处理模块发出3种形式的指令，分别是：

a.非机动车预警模块发出警示；

b.大型车、非机动车预警模块同时发出警示；

c.预警模块停止警示；

信息处理模块在大型车右转前，判断D≤S₁时，向非机动车预警模块发出a指令，预警模块接收到a指令后，处于S₁区域内的非机动车警报器针对性地播放语音“大型车右转，请注意”；

信息处理模块在大型车右转后，判断S₂<D≤(S₂+1)时，向大型车与非机动车双方的预警模块发送b指令，预警模块接收到b指令后，大型车、非机动车警报器同时发出警示，大型车警报器播放“右侧危险，请注意”语音；非机动车警报器播放“大型车右转，请注意”语音；

信息处理模块判断D>S₁或D>S₂后，向预警模块发送c指令，预警模块接收到c指令后，警报器停止播放警示语音。

7.根据权利要求5所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：所有车型的转弯半径均设R＝20m。

8.根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：大型车编号由2位英文字母加4位数字组成，根据轴距和后轮距分为9组车型，以字母A-I编码；非机动车编号由4位数字组成。

9.根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：根据权利要求1所述的大型车右转弯安全预警系统，其特征在于：微波雷达的测距长度为150m～180m，宽度为7-8m，微波雷达安装在靠近交叉口的路灯上，下边缘距路面的高度为12m～15m。