一種汽車外后視鏡視野校核方法

王波

摘 要：汽車行駛中，路況信息靠視覺得到的，良好的視野是預(yù)防汽車事故的基本必要條件，外后視鏡是駕駛員獲得間接視野重要方式，因而外后視鏡布置必須符合法規(guī)要求，文章介紹了一種汽車外后視鏡視野校核方法。

關(guān)鍵詞：外后視鏡；后視野；法規(guī)；校核

中圖分類號(hào)：U471.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1671-7988（2018）17-85-04

Abstract： When vehicle driving， road condition information is obtained by vision， good view is the basic necessary condition to prevent automobile accident， and external rearview mirror is an important way for driver to obtain indirect view， so the layout of exterior rearview mirror must meet the requirements of regulations. This paper introduces a view checking method of automobile external rear view mirror.

Keywords： external rear view mirror； rear view； regulation； check

CLC NO.： U471.2 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）17-85-04

引言

我國(guó)正在引領(lǐng)全球的汽車消費(fèi)市場(chǎng)，汽車科技正在發(fā)生著深刻的變化，駕駛途中的安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、智能、互聯(lián)、環(huán)保等越來越受到追捧。在無人駕駛汽車技術(shù)尚未成熟應(yīng)用的很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，數(shù)字式后視鏡系統(tǒng)也未廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)后視鏡仍會(huì)長(zhǎng)期保障著人們出行安全，汽車行駛中的路況信息通過視覺獲得，良好的視野是預(yù)防汽車事故的基本必要條件。按視野的獲得方式可分為直接視野和間接視野。直接視野是指駕駛員直接透過前方玻璃、側(cè)面玻璃就能看到的圖像范圍，間接視野即駕駛員通過內(nèi)外后視鏡、顯示屏等才能看到的圖像范圍；外后視鏡是駕駛員獲得間接視野重要方式，因此外后視鏡布置首先需要符合法規(guī)要求，這是安全行駛的基本保障。本文介紹了一種汽車外視鏡視野校核方法。

1 外后視鏡相關(guān)法規(guī)要求（GB 15084-2013）

1.1 M1類車輛的外后視鏡種類與數(shù)量強(qiáng)制要求

對(duì)于M1類車輛，必裝Ⅲ類（小）主外后視鏡，駕駛員和乘員一側(cè)各1個(gè)；也可安裝二類后視鏡作為替代。如下表：

1.2 外后視鏡曲率半徑要求

a）Ⅱ類Ⅲ類主外視鏡曲率半徑至少為1200mm；

b）廣角外視鏡（Ⅳ類）和補(bǔ)盲外視鏡（Ⅴ類）曲率半徑至少為300mm。

1.3 反射面要求

視鏡的反射面應(yīng)為平面或球狀凸面。外視鏡反射面可以附加與其非球面部分，只要主視鏡能滿足間接視野的要求。

主外視鏡（Ⅱ和Ⅲ類）反射面尺寸應(yīng)滿足以下要求：

a）能在反射面面上繪出以a為底邊，高為40mm的矩形；

b）在反射面上還能繪出與矩形高平行的線段，其長(zhǎng)度為b；表2中給出了a和b的最小值。

1.4 后視野要求

后視野要求是在雙眼總視野條件下的視野。當(dāng)測(cè)定汽車測(cè)定后視野時(shí)，所試車輛為空載質(zhì)量加一個(gè)前排乘客的質(zhì)量（75Kg）。

1.5 外后視鏡的遮擋要求

外后視鏡（Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類等）視野指定的視野區(qū)域內(nèi)可能被像車體及其上的零件等障礙物遮擋，遮擋應(yīng)小于等于10%的規(guī)定視野；如果在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上是針對(duì)特殊目的的車輛及其它特殊特征的原因外后視鏡的障礙物遮擋才允許大于10%。

1.6 外后視鏡位置要求

a）視鏡的位置應(yīng)保證駕駛員在正常駕駛狀態(tài)下，能看到汽車后方和兩側(cè)道路上的路況。

b）外視鏡應(yīng)能從車輛側(cè)窗或前風(fēng)擋玻璃刮水器刮刷到的區(qū)域中看到；不適用的場(chǎng)合詳見法規(guī)描述。

c）在確定車輛駕駛員一側(cè)外視鏡的位置時(shí)，應(yīng)保證車輛垂直縱向中間平面與通過視鏡中心和連接駕駛員兩眼點(diǎn)65mm線段中心的垂直平面之間的夾角不大于55°。

d）當(dāng)車輛處于最大設(shè)計(jì)滿載質(zhì)量狀態(tài)下，且外視鏡的最低邊緣距地面高度小于1.8m時(shí)，其單側(cè)視鏡外伸尺寸比未裝視鏡時(shí)車輛的最大寬度小于等于250mm。

1.7 轉(zhuǎn)軸位置要求

由于后視鏡一般處于車輛最寬處，在行車過程中為避免刮傷行人，減少事故中外后視鏡對(duì)行人的傷害。規(guī)定順著撞擊方向偏移的轉(zhuǎn)動(dòng)軸或旋轉(zhuǎn)中心，或兩者之一為軸線，作一半徑為 70mm 的圓柱體，該圓柱體至少應(yīng)切到連接件所連接的表面部分。

2 外后視鏡布置的人機(jī)要求

2.1 水平方向上的視野范圍

在設(shè)計(jì)安裝后視鏡時(shí)，要盡量能夠?qū)Ⅰ{駛員的視線保持在行駛正前方后視鏡應(yīng)布置在駕駛員的水平和垂直方向上的最佳視野范圍內(nèi)。水平方向上，眼球舒適旋轉(zhuǎn)角度為：左右各15°（最大各30°）；頭部旋轉(zhuǎn)的舒適角度為：左右各45°（最大各60°），見圖2，因此水平方向上的最佳視野范圍為：左右各60°（最大各75°）。

2.2 垂直方向上的視野范圍

垂直方向上，眼球舒適旋轉(zhuǎn)角度為上下各15°（最大向上45°和向下65°），頭部旋轉(zhuǎn)的舒適旋轉(zhuǎn)角度為上下各30°（最大上下各50°），見圖3，因此垂直方向上的最佳視野范圍為：上下各45°。

2.3 外后視鏡的高度要求

2.3.1 低于相切于95%的眼橢圓下沿的水平面

2.3.2 避免視野被前風(fēng)窗黑邊、立柱、三角窗蓋板、水切、密封條等遮擋，特別是乘員側(cè)后視鏡。

3 外后視鏡（Ⅲ類）視野范圍要求（GB 15084-2013）

注：GB 15084-2013（機(jī)動(dòng)車輛 間接視野裝置性能和安裝要求）標(biāo)準(zhǔn)參照了ECE R46/Rev.1/Add.45/Rev.3/2009（關(guān)于間接視野裝置及安裝間接裝置車輛認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定），因此國(guó)標(biāo)外后視鏡（Ⅲ類）視野范圍要求與歐洲標(biāo)準(zhǔn)ECER46相同。

3.1 駕駛員一側(cè)的外后視鏡

視野應(yīng)滿足以下要求：駕駛員至少能看到4m寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過駕駛員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方20m的水平路面部分（見圖4）。同時(shí)，駕駛員應(yīng)能夠看到從通過駕駛員兩眼點(diǎn)的垂面后方4m的點(diǎn)開始、寬1m、由平行于車輛垂直縱向中間平面并通過車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。

3.2 乘員一側(cè)的外后視鏡

與駕駛員一側(cè)的外視鏡相對(duì)應(yīng)的視野范圍規(guī)定相同，見圖4。

4 外后視鏡視野校核方法

4.1 外后視鏡的工作原理

外后視鏡反射面應(yīng)為平面或球狀凸面，利用鏡面反射原理，即入射角等于反射角。汽車后面的車輛、行人、障礙物等的光射到后視鏡鏡片上，再通過鏡片反射到駕駛員的眼睛。駕駛員借此了解后方情況，保障出行安全。

校核方法中常用的是從駕駛員眼點(diǎn)出發(fā)作經(jīng)過后視鏡鏡面反射點(diǎn)的視野線，從鏡面上取一系列反射點(diǎn)后，得出最大包絡(luò)面，與法規(guī)要求的路面可視區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，來確定后視鏡視野的法規(guī)符合性，這種方法工作量較大且不能直接識(shí)別法規(guī)符合性。

以下介紹一種基于CATIA的汽車外視鏡視野校核方法，此方法與上述是相反的思路。

4.2 分析步驟

4.2.1 輸入條件

收集整車R點(diǎn)，駕駛員左右眼點(diǎn)、鏡片及圓點(diǎn)位置、左右側(cè)車寬界限、校核地面線。將R點(diǎn)、地面線、鏡片位置及轉(zhuǎn)動(dòng)、鏡片邊界等設(shè)置成參數(shù)化，方便調(diào)整。

4.2.2 法規(guī)校核點(diǎn)

繪出法規(guī)要求的視野范圍，識(shí)別左右各4個(gè)校核點(diǎn)，然后作過后面左右各2個(gè)點(diǎn)地面法向線與過左右外后視鏡鏡片最高點(diǎn)的地面平行面相交，得出左右各2個(gè)的無限遠(yuǎn)校核點(diǎn)；

得到左右各6個(gè)法規(guī)校核點(diǎn)。

4.2.3 定反射點(diǎn)

a）構(gòu)建平面，根據(jù)輸入條件先得出法規(guī)校核點(diǎn)，與眼點(diǎn)、圓點(diǎn)3點(diǎn)構(gòu)成平面；

b）求交線，平面與后視鏡面相交得出；

c）設(shè)反射點(diǎn)，在平面上繪圖，約束一反射點(diǎn)位于交線上，如圖7所示；

d）定反射點(diǎn)，設(shè)置約束條件，即入射角=反射角，得到唯一固定的反射點(diǎn)，如圖8所示。

e）校核邊界，按上述方法左右各得到6個(gè)反射點(diǎn)，連線得到外后視鏡鏡面上視野法規(guī)校核邊界，如圖9、10所示。

f）判定，若外后視鏡鏡面上視野法規(guī)校核邊界在鏡面范圍內(nèi)則可判定符合；若不在鏡面范圍內(nèi)，先調(diào)節(jié)鏡面旋轉(zhuǎn)角度，一般正負(fù)7度以內(nèi)，若調(diào)節(jié)角度仍無法滿足，則需要調(diào)整后視鏡的位置。因校核過程全部設(shè)置了參數(shù)，調(diào)整時(shí)直接更新，避免重復(fù)繪圖找點(diǎn)工作，提高了校核效率。

4.3 基于CATIA軟件確定反射點(diǎn)過程

由于反射點(diǎn)確定過程基于變量元素：3個(gè)點(diǎn)（法規(guī)校核點(diǎn)、眼點(diǎn)、鏡面圓點(diǎn)）和1個(gè)面（可以調(diào)節(jié)的鏡面），將第一個(gè)反射點(diǎn)定好的過程放置于一個(gè)幾何圖形集里，建立超級(jí)副本（Power Copy），就可以根據(jù)不同的變量元素求出其它后視鏡反射點(diǎn)。

創(chuàng)建超級(jí)副本步驟：點(diǎn)選“插入 （Insert）”->“知識(shí)工程模板 （Knowledge Templates）”->“超級(jí)副本（Power Copy）”，從目錄樹中選擇組成超級(jí)副本的變量元素，如圖11。

使用超級(jí)副本步驟：選擇“插入 （Insert）”->“從文檔實(shí)例化 （Instantiate From Document）”，選擇超級(jí)副本，完成對(duì)話框中的“輸入 （Inputs）”。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文重點(diǎn)介紹與外后視鏡視野校核相關(guān)的法規(guī)與人機(jī)要求，明確了外后視鏡（Ⅲ類）視野范圍要求，詳細(xì)說明了一種汽車外視鏡視野校核方法。

基于CATIA軟件，利用建模過程的參數(shù)化、超級(jí)副本的應(yīng)用使得原本較為繁雜、反復(fù)的外后視鏡校核過程變得簡(jiǎn)潔與高效。

參考文獻(xiàn)

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