本发明涉及多轴重型车辆安全领域，具体涉及多轴重型车辆转弯防碰撞预警装置及预警方法。
背景技术：
内轮差是车辆转弯时内前轮转弯半径与内后轮转弯半径之差。对汽车列车，则是牵引车的内前轮与挂车的内后轮转弯半径之差。由于内轮差的存在，车辆转弯时，前、后车轮的运动轨迹不重合。在行车中如果只注意前轮能够通过而忘记内轮差，就可能造成后内轮驶出路面或与其他物体碰撞的事故。并且车身越长，形成的“轮差”就越大，内轮差的范围也会跟着扩大。尤其像水泥罐车这种大型多轴重型车辆的车身都比较长，尤其是车头转过去后，还有很长的车身没有转过来，极易形成大型车辆司机的“视觉盲区”。非机动车或者行人步入内轮的“视觉盲区”范围后，产生的危险增大。由于紧贴车身，被拐弯时的后车身拖入车内，造成交通事故。
技术实现要素：
本发明设计开发了一种多轴重型车辆转弯防碰撞预警装置，本发明的目的是能够在多种重型车辆转弯对驾驶员进行预警提醒。
本发明设计开发了一种多轴重型车辆转弯防碰撞预警方法，本发明的目的之一是基于模糊控制的方式能够对驾驶员提供有效的预警，防止车辆与障碍物碰撞。
本发明的目的之二是当车轴多于四轴时，对转弯完全概率和碰撞概率进行校正以提供更准确的预警提醒。
本发明提供的技术方案为：
一种多轴重型车辆转弯防碰撞预警装置，其特征在于，包括：
角度传感器，其与方向盘转轴相连，用于监测所述方向盘转角；
速度传感器，其用于监测所述多轴重型车辆转弯速度；
多个测距传感器，其分别设置在所述多轴重型车辆的车轴两侧，用于监测所述多轴重型车辆的各个车轴两侧与障碍物的距离；
控制器，其分别电联所述角度传感器、所述速度传感器和所述测距传感器；
报警装置，其与所述控制器电联，设置在所述多轴重型车辆的驾驶室内，当所述多轴重型车辆转弯时对驾驶员进行预警提醒。
一种多轴重型车辆转弯防碰撞预警方法，使用所述的预警装置，包括如下步骤：
步骤一、所述多轴重型车辆转弯时，采集方向盘转角β、车辆转弯速度ω、第n轴车轴两侧与障碍物的距离dn；
步骤二、根据所述方向盘转角β和所述车辆转弯速度ω，确定方向盘转角变化率eβ和车辆转弯速度变化率eω，进而确定转弯安全概率η，当所述转弯安全概率η达到阈值时，则确定为安全情况，控制器将数据输出；
步骤三、确定第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n，根据所述转弯安全概率η和所述距离变化率ed_n确定第n轴车轴两侧与障碍物的碰撞概率δ，当所述碰撞概率δ达到阈值时，则确定为第n轴车轴两侧与障碍物即将碰撞，数据输出，报警装置进行报警，并且确定所述多轴重型车辆；
其中，在所述步骤二中，采用模糊控制输出转弯安全概率η包括如下步骤：
分别将方向盘转角变化率eβ和车辆转弯速度变化率eω以及转弯安全概率η转换为模糊论域中的量化等级；
将方向盘转角变化率eβ以及车辆转弯速度变化率eω输入模糊控制模型，所述方向盘转角变化率eβ分为7个等级，所述车辆转弯速度变化率eω分为7个等级，所述转弯安全概率η分为5个等级；
模糊控制模型输出为所述转弯安全概率η，根据所述转弯安全概率η，控制器进而判断转弯是否安全；以及
在所述步骤三中，采用模糊控制输出碰撞概率δ包括如下步骤：
分别将转弯安全概率η和所述距离变化率ed_n以及碰撞概率转换为模糊论域中的量化等级；
将转弯安全概率η以及距离变化率ed_n输入模糊控制模型，所述转弯安全概率η分为5个等级，所述距离变化率ed_n分为7个等级，所述碰撞概率δ分为5个等级；
模糊控制模型输出为所述碰撞概率δ，根据所述碰撞概率δ，控制器进而判断车轴两侧与障碍物是否碰撞。
优选的是，在所述步骤二中，当车轴n≥4时，对所述转弯安全概率η进行校正，得到如下校正转弯安全概率η′：
式中，ω为车辆转弯速度，ω0为经验车辆转弯速度，χ为方向盘转角百分比，χ0为经验方向盘转角百分比。
优选的是，在所述步骤三中，当车轴n≥4时，对所述碰撞概率δ进行校正，得到如下校正碰撞概率δ′：
式中，式中，ω为车辆转弯速度，ω0为经验车辆转弯速度，χ为方向盘转角百分比，χ0为经验方向盘转角百分比。
优选的是，在所述步骤二中，所述方向盘转角变化率eβ的论域为[-1，1]，所述车辆转弯速度变化率eω的论域为[-1，1]，所述转弯安全概率η的论域为[0，1]，设量化因子都为1，设定转弯安全概率η的阈值为0.44～0.51中的一个值。
优选的是，在所述步骤三中，所述转弯安全概率η的论域为[0，1]，所述距离变化率ed_n的论域为[-1，1]，所述碰撞概率δ的论域为[1，0]，设量化因子都为1，设定反向通电概率的阈值为0.43～0.49中的一个值。
优选的是，所述转角变化率eβ的模糊集为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，所述车辆转弯速度变化率eω的模糊集为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，所述转弯安全概率η的模糊集为{s，sm，m，mb，b}；隶属函数均选用三角函数。
优选的是，所述转弯安全概率η的模糊集为{s，sm，m，mb，b}，所述距离变化率ed_n的模糊集为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，所述碰撞概率δ的模糊集为{b，mb，m，sm，s}；隶属函数均选用三角函数。
优选的是，所述模糊控制模型的控制规则为：
如果方向盘转角变化率eβ为正大或者正中等，车辆转弯速度变化率eω为正大或正中等，则转弯安全概率η为大，即数据可输出，此时，判断多轴重型车辆在转弯时在完全范围内；
如果方向盘转角变化率eβ为负大、负中等或者负小，车辆转弯速度变化率eω为负大或负中等，则转弯安全概率η为小，即数据不可输出，此时，判断多轴重型车辆在转弯时在车辆转弯速度和方向盘转角未在完全范围内，控制器控制报警装置提醒驾驶员减慢转弯速度和扩大方向盘转角。
优选的是，所述模糊控制模型的控制规则为：
如果转弯安全概率η为大或者较大，第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n为正大或者正中等，则碰撞概率δ为小，即数据不可输出，此时，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时不会发生碰撞危险；
如果转弯安全概率η为小或者较小，第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n为负大、负中等或者负小，则碰撞概率δ为大，即数据可输出，此时，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时会发生碰撞危险。
本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：
1、采用模糊控制模型对多轴重型车辆转弯时进行安全预判，进而能够更好地进行转弯预警，减少转弯危险；
2、对针对多于4轴的重型车辆的转弯安全概率和碰撞概率进行校正，同样达到更好地预警效果。
附图说明
图1为本发明所述预警方法示意图。
图2为模糊控制中方向盘转角变化率的隶属函数图。
图3为模糊控制中车辆转弯速度变化率的隶属函数图。
图4为模糊控制中转弯安全概率的隶属函数图。
图5为模糊控制中转弯安全概率的隶属函数图。
图6为模糊控制中距离变化率的隶属函数图。
图7为模糊控制中碰撞概率的隶属函数图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种多轴重型车辆转弯防碰撞预警装置，包括：角度传感器、速度传感器、多个测距传感器、控制器和报警装置；其中，角度传感器与方向盘转轴相连，用于监测方向盘转角，速度传感器用于监测多轴重型车辆转弯速度，多个测距传感器分别设置在多轴重型车辆的车轴两侧，用于监测多轴重型车辆的各个车轴两侧与障碍物的距离，控制器分别电联角度传感器、速度传感器和测距传感器，报警装置与控制器电联，设置在多轴重型车辆的驾驶室内，当多轴重型车辆转弯有碰撞危险时对驾驶员进行预警提醒。
本发明提供了一种多轴重型车辆转弯防碰撞预警方法，包括如下步骤：
步骤一、多轴重型车辆转弯时，采集方向盘转角β、车辆转弯速度ω、第n轴车轴两侧与障碍物的距离dn；
步骤二、根据方向盘转角β和车辆转弯速度ω，确定方向盘转角变化率eβ和车辆转弯速度变化率eω，进而确定转弯安全概率η，当转弯安全概率η达到阈值时，则确定为安全情况，控制器将数据输出；
步骤三、确定第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n，根据转弯安全概率η和距离变化率ed_n确定第n轴车轴两侧与障碍物的碰撞概率δ，当碰撞概率δ达到阈值时，则确定为第n轴车轴两侧与障碍物即将碰撞，数据输出，报警装置进行报警，并且确定多轴重型车辆。
在另一种实施例中，在步骤二中，采用模糊控制模型输出多轴重型车辆转弯安全概率η进而判断多轴重型车辆转弯是否安全，包括如下步骤：分别将方向盘转角变化率eβ、车辆转弯速度变化率eω以及转弯安全概率η转换为模糊论域中的量化等级；将方向盘转角变化率eβ以及车辆转弯速度变化率eω输入模糊控制模型，模糊控制模型输出为转弯安全概率η，进而进行数据是否输出的预测，转弯安全概率η的阈值为0.44～0.51中的一个值，如果转弯安全概率η达到设定阈值，则表明转弯安全概率η数据可输出，判断多轴重型车辆在转弯时在完全范围内，如果转弯安全概率η未达到设定阈值，则表明转弯安全概率η数据不可输出，判断多轴重型车辆在转弯时在车辆转弯速度和方向盘转角未在完全范围内，此时，控制器控制报警装置提醒驾驶员减慢转弯速度和扩大方向盘转角；在本实施例中，为了保证控制的精度，使其在不同的转弯情况下都能够很好地进行控制，根据反复试验，将阈值确定为0.47。
方向盘转角变化率eβ的变化范围为[-1，1]，车辆转弯速度变化率eω的变化范围为[-1，1]，设定量化因子都为1，因此，方向盘转角变化率eβ以及环车辆转弯速度变化率eω的论域分别为[-1，1]和[-1，1]，转弯安全概率η的论域为[0，1]；为了保证控制的精度，使其在不同的环境下都能够很好地进行控制，根据反复试验，最终将方向盘转角变化率eβ的变化范围分为7个等级，模糊集为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，nb表示负大，nm表示负中等，ns表示负小，zo表示零，ps表示正小，pm表示正中等，pb表示正大；车辆转弯速度变化率eω的变化范围分为7个等级，模糊集为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，nb表示负大，nm表示负中等，ns表示负小，zo表示零，ps表示正小，pm表示正中等，pb表示正大；输出的转弯安全概率η分为5个等级，模糊集为{s，sm，m，mb，b}，s表示小，sm表示较小，m表示中等，mb表示较大，b表示大；隶属函数均选用三角形隶属函数，如图2、3、4所示。
模糊控制模型的控制规则选取经验为：
如果方向盘转角变化率eβ为正大或者正中等，车辆转弯速度变化率eω为正大或正中等，则转弯安全概率η为大，即数据可输出，此时，判断多轴重型车辆在转弯时在完全范围内；
如果方向盘转角变化率eβ为负大、负中等或者负小，车辆转弯速度变化率eω为负大或负中等，则转弯安全概率η为小，即数据不可输出，此时，判断多轴重型车辆在转弯时在车辆转弯速度和方向盘转角未在完全范围内，控制器控制报警装置提醒驾驶员减慢转弯速度和扩大方向盘转角；
也就是说，如果转弯安全概率η为“小或较小”，则数据不可输出，此时，判断多轴重型车辆在转弯时车辆转弯速度和方向盘转角未在完全范围内，控制器控制报警装置提醒驾驶员减慢转弯速度和扩大方向盘转角；如果转弯安全概率η为“大或较大”，则数据可输出，此时，判断多轴重型车辆在转弯时在完全范围内；如果转弯安全概率η为“中等”，则转弯安全概率η为阈值，此种情况，如果方向盘转角变化率eβ或者车辆转弯速度变化率eω稍有变化，则必然会形成多轴重型车辆转弯时在安全范围内或不在安全范围内这两种情况的切换；具体的模糊控制规则如表1所示。
表1模糊控制规则
在另一种实施例中，在步骤三中，采用模糊控制模型输出多轴重型车辆碰撞概率δ进而判断多轴重型车辆转弯时是否会发生碰撞，包括如下步骤：分别将转弯安全概率η、第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n以及碰撞概率δ转换为模糊论域中的量化等级；将转弯安全概率η以及第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n输入模糊控制模型，模糊控制模型输出为碰撞概率δ，进而进行数据是否输出的预测，碰撞概率δ的阈值为0.43～0.49中的一个值，如果碰撞概率δ达到设定阈值，则表明碰撞概率δ数据可输出，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时会发生碰撞危险，如果碰撞概率δ未达到设定阈值，则表明碰撞概率δ数据不可输出，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时不会发生碰撞危险；在本实施例中，为了保证控制的精度，使其在不同的转弯情况下都能够很好地进行控制，根据反复试验，将阈值确定为0.44。
转弯安全概率η的变化范围为[0，1]，第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n的变化范围为[-1，1]，设定量化因子都为1，因此，转弯安全概率η以及第n轴车轴两侧与障碍物的变化率ed_n的论域分别为[0，1]和[-1，1]，碰撞概率δ的论域为[1，0]；为了保证控制的精度，使其在不同的环境下都能够很好地进行控制，根据反复试验，最终将转弯安全概率η的变化范围分为5个等级，模糊集为{s，sm，m，mb，b}，s表示小，sm表示较小，m表示中等，mb表示较大，b表示大；第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n的变化范围分为7个等级，模糊集为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}，nb表示负大，nm表示负中等，ns表示负小，zo表示零，ps表示正小，pm表示正中等，pb表示正大；输出的碰撞概率δ分为5个等级，模糊集为{b，mb，m，sm，s}，b表示大，mb表示较大，m表示中等，sm表示较小，s表示小；隶属函数均选用三角形隶属函数，如图5、6、7所示。
模糊控制模型的控制规则选取经验为：
如果转弯安全概率η为大或者较大，第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n为正大或者正中等，则碰撞概率δ为小，即数据不可输出，此时，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时不会发生碰撞危险；
如果转弯安全概率η为小或者较小，第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n为负大、负中等或者负小，则碰撞概率δ为大，即数据可输出，此时，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时会发生碰撞危险；
也就是说，如果碰撞概率δ为“大或较大”，则数据可输出，此时，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时会发生碰撞危险；如果碰撞概率δ为“小或较小”，则数据不可输出，此时，判断多轴重型车辆的第n轴在转弯时不会发生碰撞危险；如果碰撞概率δ为“中等”，则碰撞概率δ为阈值，此种情况，如果转弯安全概率η或者第n轴车轴两侧与障碍物的距离变化率ed_n稍有变化，则必然会形成多轴重型车辆转弯时第n轴车轴两侧与障碍物会发生碰撞危险或不会发生碰撞危险这两种情况的切换；具体的模糊控制规则如表2所示。
表2模糊控制规则
在另一种实施例中，当车轴n≥4时，对所述转弯安全概率η进行校正得到校正转弯安全概率η′，通过校正转弯安全概率η′进行输出得到最终的转弯安全概率，再进行后续的预警，根据如下校正公式得到校正转弯安全概率η′：
式中，ω为车辆转弯速度，单位为km/h，ω0为经验车辆转弯速度，单位为km/h，χ为方向盘转角占方向盘完全转角的百分比，χ0为经验方向盘转角百分比；在本实施例中，ω0＝50，χ0＝70％。
在另一种实施例中，当车轴n≥4时，对所述碰撞概率δ进行校正得到校正碰撞概率δ′，通过校正碰撞概率δ′进行输出得到最终的碰撞概率，再进行后续的预警，根据如下校正公式得到校正碰撞概率δ′：
式中，ω为车辆转弯速度，单位为km/h，ω0为经验车辆转弯速度，单位为km/h，χ为方向盘转角占方向盘完全转角的百分比，χ0为经验方向盘转角百分比；在本实施例中，ω0＝50，χ0＝70％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。