本發(fā)明屬于智能交通管理領(lǐng)域，涉及一種大型車右轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)汽車右轉(zhuǎn)時(shí)，右后輪的行駛軌跡位于右前輪的行駛軌跡的右側(cè)。汽車行駛曲線的曲率越大，后輪的行駛軌跡偏離于同側(cè)前輪的行駛軌跡越大，即產(chǎn)生內(nèi)輪差，形成危險(xiǎn)區(qū)域。

現(xiàn)有的車輛在車外兩側(cè)都安裝有后視鏡，以便于觀看車輛兩側(cè)后方的路況。然而，后視鏡只能反射到特定方位的視野，且駕駛室位置高，駕駛員在觀察路況時(shí)存在盲區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年大型車右轉(zhuǎn)彎事故占大型車事故總數(shù)的25.67％，大型車事故死亡率高達(dá)43％，造成巨大的人員及財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)社會(huì)造成巨大危害。

目前在大型車右轉(zhuǎn)彎事故問(wèn)題研究方面，一般有三類解決措施：一、通過(guò)給大型車增加廣角鏡或者添置攝像頭的方式彌補(bǔ)盲區(qū)；二、大型車內(nèi)裝置警報(bào)器，檢測(cè)到內(nèi)輪差區(qū)域存在非機(jī)動(dòng)車時(shí)發(fā)出警告；三、向內(nèi)輪差區(qū)域投射燈光以警示非機(jī)動(dòng)車駕駛員。以上研究存在一定的缺陷：第一、二類裝置在駕駛員發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)后需要反應(yīng)時(shí)間，且大型車制動(dòng)距離長(zhǎng)，不能有效阻止事故發(fā)生；第三類裝置的燈光不夠顯眼，不足以起到警示作用。

因此針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中存在的諸多不足之處，本領(lǐng)域亟需要一種新的技術(shù)方案來(lái)解決這一問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：利用測(cè)速測(cè)距技術(shù)及rfid技術(shù)獲取車輛信息，采用無(wú)線數(shù)字微波傳輸設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，大型車右轉(zhuǎn)前，非機(jī)動(dòng)車與大型車平行距離小于安全距離時(shí)，非機(jī)動(dòng)車警報(bào)器發(fā)出遠(yuǎn)離大型車的警告；大型車右轉(zhuǎn)時(shí)，非機(jī)動(dòng)車在大型車右轉(zhuǎn)內(nèi)輪差及以外1m范圍內(nèi)，大型車警報(bào)器發(fā)出右側(cè)危險(xiǎn)的警告，同時(shí)非機(jī)動(dòng)車警報(bào)器發(fā)出遠(yuǎn)離大型車的警告，從而解決大型車右轉(zhuǎn)彎的預(yù)警問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

大型車右轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)，包括車載標(biāo)簽、識(shí)別模塊、感應(yīng)模塊、信息處理模塊和預(yù)警模塊；

車載標(biāo)簽分為機(jī)動(dòng)車編號(hào)和非機(jī)動(dòng)車編號(hào)，分別安裝于機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車車上，車載標(biāo)簽用于記錄車輛的編號(hào)和車型信息；

識(shí)別模塊用于識(shí)別車載標(biāo)簽，并將信號(hào)傳送給信息處理模塊；

感應(yīng)模塊包括感應(yīng)線圈和微波雷達(dá)，感應(yīng)線圈用于感應(yīng)車輛是否進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，微波雷達(dá)用于實(shí)時(shí)測(cè)量進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域的車輛速度和車輛間的水平距離d，并將信號(hào)傳送給信息處理模塊；

信息處理模塊，對(duì)車輛速度和距離信息進(jìn)行計(jì)算處理，將得到的安全距離與實(shí)際情況對(duì)比，判斷得到不同結(jié)果，發(fā)出相應(yīng)指令傳輸?shù)筋A(yù)警模塊；

預(yù)警模塊，根據(jù)信息處理模塊的指令發(fā)出警示提醒。

感應(yīng)線圈埋設(shè)于車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域的路面下，車輛經(jīng)過(guò)感應(yīng)線圈時(shí)識(shí)別模塊中的rfid解讀器發(fā)出電磁波，車載標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的車輛編號(hào)和車型信息以無(wú)線電波傳回rfid解讀器，rfid解讀器解讀編號(hào)和車型信息后，將信息傳輸至信息處理模塊。

感應(yīng)線圈埋設(shè)于交叉口上游且距交叉口50m～60m路面下，rfid解讀器裝于交叉口上游距交叉口30m～40m處，rfid解讀器的支架為單柱式，rfid解讀器邊緣距路面25cm～30cm，下邊緣距路面的高度根據(jù)車輛平均高度定為170cm～180cm。

預(yù)警模塊為無(wú)線電報(bào)警器，分別安裝在非機(jī)動(dòng)車車把上和大型車駕駛室工作臺(tái)上。

信息處理模塊中的信息處理計(jì)算機(jī)根據(jù)微波雷達(dá)實(shí)時(shí)測(cè)量的車輛速度，計(jì)算大型車轉(zhuǎn)彎前安全距離s1和轉(zhuǎn)彎時(shí)安全距離s2，并將d分別與s1和s2進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，向預(yù)警模塊發(fā)出相應(yīng)指令；

轉(zhuǎn)彎前安全距離s1計(jì)算公式如下：

s1＝0.000067(v1²-v0²)+1.5；(1)

其中，v0為大型車的速度，單位為m/s；v1為非機(jī)動(dòng)車的速度，單位為m/s；

轉(zhuǎn)彎時(shí)安全距離s2由以下公式得到：

m＝b-a；(4)

其中：r為大型車轉(zhuǎn)彎半徑，單位為m；l為大型車軸距，單位為mm；d為大型車后輪距，單位為mm；a為大型車內(nèi)側(cè)后輪中心線的運(yùn)動(dòng)半徑，單位為mm；b為大型車內(nèi)側(cè)前輪中心線的運(yùn)動(dòng)半徑，單位為mm；m為大型車的內(nèi)輪差，單位為mm；n為非機(jī)動(dòng)車到大型車右后輪豎向距離，單位為mm。

信息處理模塊發(fā)出3種形式的指令，分別是：

d.非機(jī)動(dòng)車預(yù)警模塊發(fā)出警示；

e.大型車、非機(jī)動(dòng)車預(yù)警模塊同時(shí)發(fā)出警示；

f.預(yù)警模塊停止警示；

信息處理模塊在大型車右轉(zhuǎn)前，判斷d≤s1時(shí)，向非機(jī)動(dòng)車預(yù)警模塊發(fā)出a指令，預(yù)警模塊接收到a指令后，處于s1區(qū)域內(nèi)的非機(jī)動(dòng)車警報(bào)器針對(duì)性地播放語(yǔ)音“大型車右轉(zhuǎn)，請(qǐng)注意”；

信息處理模塊在大型車右轉(zhuǎn)后，判斷s2<d≤(s2+1)時(shí)，向大型車與非機(jī)動(dòng)車雙方的預(yù)警模塊發(fā)送b指令，預(yù)警模塊接收到b指令后，大型車、非機(jī)動(dòng)車警報(bào)器同時(shí)發(fā)出警示，大型車警報(bào)器播放“右側(cè)危險(xiǎn)，請(qǐng)注意”語(yǔ)音；非機(jī)動(dòng)車警報(bào)器播放“大型車右轉(zhuǎn)，請(qǐng)注意”語(yǔ)音；

信息處理模塊判斷d>s1或d>s2后，向預(yù)警模塊發(fā)送c指令，預(yù)警模塊接收到c指令后，警報(bào)器停止播放警示語(yǔ)音。

所有車型的轉(zhuǎn)彎半徑均設(shè)r＝20m。

大型車編號(hào)由2位英文字母加4位數(shù)字組成，根據(jù)軸距和后輪距分為9組車型，以字母a-i編碼；非機(jī)動(dòng)車編號(hào)由4位數(shù)字組成。便于調(diào)用和儲(chǔ)存。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型車右轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于：微波雷達(dá)的測(cè)距長(zhǎng)度為150m～180m，寬度為7-8m，微波雷達(dá)安裝在靠近交叉口的路燈上，下邊緣距路面的高度為12m～15m。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以帶來(lái)如下有益效果：本發(fā)明在大型車右轉(zhuǎn)彎前預(yù)判非機(jī)動(dòng)車是否處于安全威脅，從而針對(duì)性地發(fā)出警報(bào)，使機(jī)動(dòng)車駕駛員和非機(jī)動(dòng)車駕駛員提高警惕，有效降低事故發(fā)生率和死亡率，本發(fā)明的運(yùn)行成本較低，有著較為廣闊的推廣應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的大型車右轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警邏輯流程圖；

圖2為識(shí)別模塊流程圖；

圖3為感應(yīng)模塊檢測(cè)區(qū)域示意圖圖；

圖4本警報(bào)預(yù)警模塊工作流程圖；

圖5為大型車輛內(nèi)輪差計(jì)算示意圖；

圖6為安全距離計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。

一種大型車右轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)包括識(shí)別模塊、感應(yīng)模塊、信息處理模塊和預(yù)警模塊。

1、識(shí)別模塊詳述

識(shí)別模塊由rfid解讀器和觸發(fā)線圈組成。

rfid解讀器通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，適用于短距離識(shí)別通信。rfid解讀器安置在交叉口上游道路右邊距路口10m的位置。

觸發(fā)線圈置于路面下，通過(guò)其產(chǎn)生的磁場(chǎng)(范圍為半徑30米的圓)感應(yīng)到車輛的進(jìn)入。感應(yīng)線圈埋設(shè)于距離交叉口上游50m的非機(jī)動(dòng)車道與右轉(zhuǎn)車道的地面下。

rfid解讀器可以在觸發(fā)線圈感應(yīng)到車輛的進(jìn)入時(shí)，發(fā)出一定頻率電磁波，車載標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的信息以無(wú)線電波傳回rfid解讀器，即可識(shí)別卡號(hào)。將識(shí)別信息傳輸?shù)胶铣商幚頇C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。識(shí)別過(guò)程圖如圖1所示。

車載標(biāo)簽包括大型車車載標(biāo)簽和非機(jī)動(dòng)車車載標(biāo)簽。大型車車載標(biāo)簽包含自身車型信息和編號(hào)，車型信息包括軸距和后輪距，編號(hào)用于識(shí)別該大型車身份。非機(jī)動(dòng)車車載標(biāo)簽包含編號(hào)，用于識(shí)別該非機(jī)動(dòng)車身份。大型車編號(hào)以2位英文字母加4位數(shù)字組成，車型根據(jù)軸距和后輪距分為9組，以字母a-i表示；非機(jī)動(dòng)車編號(hào)由4位數(shù)字組成，便于調(diào)用和儲(chǔ)存。

2、感應(yīng)模塊詳述

感應(yīng)模塊包括感應(yīng)線圈和微波雷達(dá)。感應(yīng)線圈埋設(shè)于交叉口上游且距交叉口50m路面下，用于感應(yīng)車輛是否進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域。

微波雷達(dá)根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，工作時(shí)，雷達(dá)不停地向正前方發(fā)送電磁波，如前方有車輛，則該設(shè)備可接收返回的微波信號(hào)，信號(hào)經(jīng)處理后，獲得兩車距離與速度。

微波雷達(dá)根據(jù)車速、數(shù)據(jù)傳輸速度等因素，設(shè)定測(cè)距長(zhǎng)度為150m，寬度為兩個(gè)車道的寬度，即7.5m左右，因此雷達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)為長(zhǎng)150m，寬7.5m的長(zhǎng)方形，面積為1125m²。如圖2所示。

為使雷達(dá)監(jiān)測(cè)效果最好，將雷達(dá)設(shè)置在位于交叉口路邊的路燈上方，距地面12m的位置，當(dāng)車輛進(jìn)入雷達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)時(shí)，通過(guò)采集微波雷達(dá)傳感器輸出中頻放大信號(hào)的頻率與幅值信息來(lái)完成大型車與非機(jī)動(dòng)車之間的距離和速度的測(cè)量，再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑻幚砟K，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3、信息處理模塊詳述

信息處理模塊主要由數(shù)據(jù)傳輸電路和信息處理計(jì)算機(jī)組成。

信息處理模塊接收識(shí)別模塊和感應(yīng)模塊傳輸?shù)男畔?，將信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理包含大型車右轉(zhuǎn)彎前數(shù)據(jù)處理和大型車右轉(zhuǎn)彎時(shí)數(shù)據(jù)處理。

大型車右轉(zhuǎn)彎前數(shù)據(jù)處理，是用來(lái)預(yù)測(cè)非機(jī)動(dòng)車是否有駛?cè)氲轿ｋU(xiǎn)區(qū)域的可能性。雷達(dá)傳感器測(cè)得非機(jī)動(dòng)車與大型車側(cè)向距離d、大型車速度v0和非機(jī)動(dòng)車速度v1，信號(hào)處理系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)。當(dāng)大型車速度為v0、非機(jī)動(dòng)車速度為v1時(shí)，若d≤s1，則信息處理模塊向預(yù)警模塊發(fā)出信息，預(yù)警模塊提醒非機(jī)動(dòng)車主遠(yuǎn)離大型車。

轉(zhuǎn)彎前安全距離s1計(jì)算公式如下：

s1＝0.000067(v1²-v0²)+1.5(1)

其中，v0為大型車速度，單位m/s；v1為非機(jī)動(dòng)車速度，單位m/s。

公式(1)算得的轉(zhuǎn)彎前安全距離偏保守，能有效保證非機(jī)動(dòng)車安全。

大型車右轉(zhuǎn)彎時(shí)數(shù)據(jù)處理，是用來(lái)檢測(cè)非機(jī)動(dòng)車是否在大型車內(nèi)輪差及以外1m范圍內(nèi)。識(shí)別系統(tǒng)測(cè)得機(jī)動(dòng)車車型數(shù)據(jù)，雷達(dá)傳感器測(cè)得非機(jī)動(dòng)車與大型車側(cè)向距離d、非機(jī)動(dòng)車到大型車右后輪豎向距離n。信號(hào)處理系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)把車型數(shù)據(jù)帶入到安全距離公式中計(jì)算出安全距離s2。若d≤(s2+1)，則信息處理模塊向預(yù)警模塊發(fā)出信息，預(yù)警模塊提醒大型車司機(jī)增大轉(zhuǎn)彎半徑，同時(shí)提醒非機(jī)動(dòng)車主迅速遠(yuǎn)離大型車。

將d與(s2+1)比較而不是直接與s2比較，是為了增大預(yù)警范圍，提高安全性。一般大型車內(nèi)輪差在1m左右，故“+1m”既能有效保證非機(jī)動(dòng)車安全，也不會(huì)干擾到?jīng)]有危險(xiǎn)的非機(jī)動(dòng)車。

安全距離s2由內(nèi)輪差值算出：

內(nèi)輪差m計(jì)算過(guò)程，參考圖5和公式(2)(3)(4)。

m＝b-a(4)

其中：r為車輛轉(zhuǎn)彎半徑，單位m；l為軸距，單位mm；d為后輪距，單位mm；a為內(nèi)側(cè)后輪中心線的運(yùn)動(dòng)半徑，單位mm；b為內(nèi)側(cè)前輪中心線的運(yùn)動(dòng)半徑，單位mm；m為車輛的內(nèi)輪差，單位mm。

由于大型車轉(zhuǎn)彎半徑一般在20m以上，保險(xiǎn)起見(jiàn)，在此所有車型選擇20m轉(zhuǎn)彎半徑，即r＝20m。因此，不同車型的大型車可確定其內(nèi)輪差m。

安全距離s2計(jì)算過(guò)程，參考圖6和公式(5)。

根據(jù)相似三角形原理，轉(zhuǎn)彎時(shí)安全距離

其中：m為大型車的內(nèi)輪差，單位為mm；n為非機(jī)動(dòng)車到大型車右后輪豎向距離，單位為mm，l為大型車軸距，單位為mm；

4、預(yù)警模塊詳述

預(yù)警模塊包括警報(bào)器和無(wú)線電接收器，設(shè)備安裝在大型車駕駛室內(nèi)和非機(jī)動(dòng)車車把上，分別對(duì)大型車和非機(jī)動(dòng)車有針對(duì)性地預(yù)警。考慮到報(bào)警設(shè)備的便攜性和信息交流的特性，采用無(wú)線電報(bào)警器，可進(jìn)行360度全方位射頻遙控，具有耗電量低，觸發(fā)工作待機(jī)休眠的特點(diǎn)。

大型車右轉(zhuǎn)前，當(dāng)合成處理機(jī)判斷大型車與非動(dòng)車側(cè)向距離小于安全距離后，發(fā)出報(bào)警指令，非機(jī)動(dòng)車上的接收器接到信息，觸發(fā)報(bào)警器播放錄音“大型車右轉(zhuǎn)，請(qǐng)遠(yuǎn)離”。提醒非機(jī)動(dòng)車駕駛員采取相應(yīng)措施。

播放錄音過(guò)程中，當(dāng)信息處理模塊判斷大型車與非動(dòng)車側(cè)向距離大于安全距離后，向預(yù)警模塊發(fā)送信息。預(yù)警模塊接收信息后，停止播放錄音。

大型車右轉(zhuǎn)時(shí)，若非機(jī)動(dòng)車位于大型車內(nèi)輪差區(qū)域及以外1m的范圍內(nèi)，信息處理模塊發(fā)出指令，大型車與非機(jī)動(dòng)車接收器同時(shí)接收信息，觸發(fā)雙方報(bào)警器。大型車報(bào)警器播放錄音“右側(cè)危險(xiǎn)，請(qǐng)注意”。提醒大型車司機(jī)增大轉(zhuǎn)彎半徑；非機(jī)動(dòng)車報(bào)警器播放錄音“大型車右轉(zhuǎn)，請(qǐng)遠(yuǎn)離”。提醒非機(jī)動(dòng)車駕駛員迅速遠(yuǎn)離大型車。

播放錄音過(guò)程中，當(dāng)信息處理模塊判斷非機(jī)動(dòng)車位于大型車內(nèi)輪差區(qū)域及以外1m的范圍外后，向預(yù)警模塊發(fā)送信息。預(yù)警模塊接收信息后，停止播放錄音。

預(yù)警模塊工作流程如上圖4所示。

實(shí)施例

下面以大型車轉(zhuǎn)彎時(shí)預(yù)警作具體說(shuō)明。

某一汽平頭柴油自卸汽車ca3071p9k2ae駛?cè)霗z測(cè)區(qū)域，感應(yīng)線圈感應(yīng)到該大型車后，rfid解讀器發(fā)出一定頻率電磁波，大型車車載標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的信息以無(wú)線電波傳回rfid解讀器，識(shí)別到車型信息和編號(hào)。車型信息為軸距l(xiāng)＝3750mm、后輪距d＝1847mm。編號(hào)為#aa0000。某非機(jī)動(dòng)車駛?cè)霗z測(cè)區(qū)域，感應(yīng)線圈感應(yīng)到該大型車后，rfid解讀器發(fā)出一定頻率電磁波，非機(jī)動(dòng)車車載標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的信息以無(wú)線電波傳回rfid解讀器，識(shí)別到編號(hào)為#1111。

微波雷達(dá)接收返回的微波信號(hào)，信號(hào)經(jīng)處理后，測(cè)得非機(jī)動(dòng)車與大型車側(cè)向距離d＝400m、非機(jī)動(dòng)車到大型車右后輪豎向距離n＝3750mm。

信號(hào)處理系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)把車型數(shù)據(jù)帶入到公式中(2)(3)(4)，算得：

m＝19094-18722＝372mm；

由公式(5)計(jì)算出轉(zhuǎn)彎時(shí)安全距離s2為：

計(jì)算機(jī)比較判斷d≤(s2+1m)，則信息處理模塊發(fā)出指令，大型車#aa0000與非機(jī)動(dòng)車#1111接收器同時(shí)接收信息，觸發(fā)雙方報(bào)警器。大型車報(bào)警器播放錄音“右側(cè)危險(xiǎn)，請(qǐng)注意”，提醒大型車司機(jī)增大轉(zhuǎn)彎半徑；非機(jī)動(dòng)車報(bào)警器播放錄音“大型車右轉(zhuǎn)，請(qǐng)遠(yuǎn)離”，提醒非機(jī)動(dòng)車駕駛員迅速遠(yuǎn)離大型車。

播放錄音過(guò)程中，非機(jī)動(dòng)車位于大型車內(nèi)輪差區(qū)域及以外1m的范圍外后，信息處理模塊向預(yù)警模塊發(fā)送信息，預(yù)警模塊接收信息后，停止播放錄音。