一种扩展车辆外后视镜视角的方法及装置

摘要

本发明公开了一种扩展车辆外后视镜视角的装置，包括辅助后视镜，置于车辆外后视镜上方；传感器组，用于采集车辆的运动信号；控制器，通过一传动执行机构控制所述辅助后视镜的旋转，所述控制器接收传感器组采集的数据，并根据采集的数据判断车辆行驶状态，生成控制指令控制所述传动执行机构旋转，从而带动辅助后视镜的旋转，以减小车辆视角盲区。本发明还提供一种扩展车辆外后视镜视角的方法。该装置和方法能根据车辆的行驶状态自适应调整辅助后视镜的角度，扩大驾驶员视野，减小盲区。

权利要求

1.一种扩展车辆外后视镜视角的方法，其特征在于包括如下步骤：

通过传感器组采集车辆的角速度信号和三维加速度信号；

根据传感器组采集的上述数据判断车辆行驶状态，并根据该行驶状态输出相应命令，控制传动执行机构进行旋转，传动执行机构带动辅助后视镜旋转，从而减小车辆视角盲区；

具体为：

根据传感器组采集的角速度信号、三维加速度信号获得相应的速度，由此判断车辆行驶状态，具体的判别方法为：设角速度为ω，垂直方向加速度为αz，垂直方向速度为Vz，前进方向加速度为αX，前进方向速度为VX，水平位移加速度为αy，水平位移速度为Vy；

当角速度ω为零，水平位移速度Vy为零时，车辆为前行或倒车行驶状态；前进方向速度VX的极性代表行驶方向：当前进方向速度VX为正值时，车辆为前进行驶状态；当前进方向速度VX为负值时，车辆为倒车行驶状态；

在车辆维持前进方向的同时,若当角速度ω的变化小于设定值时，且存在水平位移加速度αy和水平位移速度Vy为相同变化极性情况，车辆为变道行驶状态；

当车辆维持倒行状态,且角速度ω的变化大于设定值；水平位移加速度αy的变化不超过设定值时，车辆为倒车入库行驶状态；

当角速度ω为零，水平位移加速度αy的变化不超过设定值，车速小于设定值时，车辆为侧方入库行驶状态；

在车辆维持前进方向的同时,角速度ω大于设定值，且存在水平位移加速度αy和速度Vy为相同变化极性情况，车辆为在路口拐弯行驶状态。

2.根据权利要求1所述的扩展车辆外后视镜视角的方法，其特征在于：根据行驶状态输出相应命令，控制传动执行机构进行旋转，传动执行机构带动辅助后视镜旋转的方法为：当车辆为前行或倒车行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，使左右两侧的辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角均固定为θ1；

当车辆为倒车入库行驶状态时，根据倒车入库的角度 变化，控制器控制传动执行机构旋转，使一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈夹角 另一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈固定夹角θ2；

当车辆为侧方入库行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，使一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈固定夹角θ1，另一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈固定夹角θ2；

当车辆为在路口拐弯行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，实时调整辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角均为

3.根据权利要求2所述的扩展车辆外后视镜视角的方法，其特征在于：当车辆为在路口拐弯行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，实时调整辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角的方法为：根据角速度ω(t)的变化,求出车辆从t0时刻到t时刻的累积拐弯角度式中，t0为车辆处于拐弯状态的初始时刻，初始时刻的角度 ΔT为角速度传感器的采样间隔，ωi为第i个角速度采样值；

根据车辆拐弯角度 求得两侧辅助后视镜与车辆外后视镜的实时夹角

式中，θmax为辅助后视镜与车辆外后视镜的最大夹角；

两侧辅助后视镜与车辆外后视镜的实时夹角 随拐弯角度的增大而减小。

4.根据权利要求2所述的扩展车辆外后视镜视角的方法，其特征在于：确定夹角θ1和夹角θ2的方法为：车辆在直行和倒车时，通过遥控，调整两侧辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，当最大限度的减小后视盲区，增大可视区域时，记录辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，该角度即为夹角θ1；

在倒车入库或侧方位入库时，通过遥控，调整辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，根据车辆后胎和车身的观测角度，最大限度的减小后视盲区，增大可视区域时，记录辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，该角度即为夹角θ2。

说明书

一种扩展车辆外后视镜视角的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机动车用光学观察装置，具体涉及一种扩展车辆外后视镜视角的方法及装置。

背景技术

[0002] 车辆后视镜在车辆行驶中为驾驶员提供后方、侧后方的车辆状态，包括车内后视镜，及两边的车外后视镜。通常，车内后视镜观测车后的状态，两边的车外后视镜用于观测两侧的状态，同时也用于倒车入库、侧方停车等。在行驶过程中，若需要变道，则需提前观测后方车辆与侧方车辆状态，但其车身旁近乎并行的车辆则是后视镜、侧后视镜看不到（如图3），这个看不到的区域被称为盲区，盲区极易导致交通事故的发生。此外，车辆在无信号灯导引拐弯时，驾驶员看不到相交道路上车辆情况，特别是同向行驶的车辆（如图6），也极易导致事故。为了减小盲区，有些车辆将传统的后视镜改为双曲率后视镜或增加广角的微型后视镜，以便看到车身侧面更宽的位置，减小后视镜视角死区，让驾驶员有更宽的视角。虽然微型后视镜能看见盲区里没有东西，但因其太小，会造成成像的景物小且图像失真严重；
当调整后视镜主镜面角度时，微型后视镜会跟着一起调整，导致其功能下降。采用双曲率后视镜虽然增大了视角，但效果不好，盲区也很大。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种扩展车辆外后视镜视角的方法及装置，该装置和方法能根据车辆的行驶状态自适应调整辅助后视镜的角度，扩大驾驶员视野，减小盲区。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0005] 一种扩展车辆外后视镜视角的装置，包括：

[0006] 辅助后视镜，置于车辆外后视镜上方；

[0007] 传感器组，用于采集车辆的运动信号；

[0008] 控制器，通过一传动执行机构控制所述辅助后视镜的旋转，所述控制器接收传感器组采集的数据，并根据采集的数据判断车辆行驶状态，生成控制指令控制所述传动执行机构旋转，从而带动辅助后视镜的旋转，以减小车辆视角盲区。

[0009] 更进一步的方案是，所述传感器组包括角速度传感器、三维加速度传感器，用于采集车辆的角速度信号、三维加速度信号。

[0010] 更进一步的方案是，所述传动执行机构包括步进电机，该步进电机通过固定机构固定在车辆外后视镜外壳上，结构稳定可靠。

[0011] 更进一步的方案是，所述控制器和传感器组置于车辆外后视镜外壳与后视镜镜片形成的空腔内，减少了整个装置的体积，也避免了传感器组和控制器受的外界影响，确保测量准确度。

[0012] 更进一步的方案是，所述控制器还与控制键连接，以便于设置辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角。

[0013] 本发明还提供一种采用上述扩展车辆外后视镜视角的装置进行扩展车辆外后视镜视角的方法，包括如下步骤：

[0014] 通过传感器组采集车辆的角速度信号、三维加速度信号；

[0015] 根据传感器组采集的上述数据判断车辆行驶状态，并根据该行驶状态输出相应命令，控制传动执行机构进行旋转，传动执行机构带动辅助后视镜旋转，从而减小车辆视角盲区。

[0016] 根据传感器组采集的角速度信号、三维加速度信号获得相应的速度，由此判断车辆行驶状态，具体的判别方法为：设角速度为ω，垂直方向加速度为αz，垂直方向速度为Vz，前进方向加速度为αX，前进方向速度为vx(t)，水平位移加速度为αy，水平位移速度为vy(t)；

[0017] 其中：

[0018]

[0019]

[0020] 式中，vx(t)为t时刻车辆前进方向速度，vy(t)为t时刻车辆水平位移速度，t0为初始时刻，αX(t)为t时刻车辆前进方向加速度，αy(t)为t时刻车辆车辆水平位移加速度，vx(t0)为t0时刻车辆前进方向速度，vy(t0)为t0时刻车辆车辆水平位移速度；

[0021] 当角速度ω为零，水平位移速度Vy为零时，车辆为前行或倒车行驶状态；前进方向速度vx(t)的极性代表行驶方向：当前进方向速度vx(t)为正值时，车辆为前进行驶状态；当前进方向速度vx(t)为负值时，车辆为倒车行驶状态；

[0022] 在车辆维持前进方向的同时,若当角速度ω的变化小于设定值（设定值根据个人习惯确定），且存在水平位移加速度αy和水平位移速度Vy为相同变化极性情况，车辆为变道行驶状态；

[0023] 当车辆维持倒行状态,且角速度ω的变化大于设定值（设定值根据个人习惯确定）；水平位移加速度αy的变化不超过设定值（设定值根据个人习惯确定）时，车辆为倒车入库行驶状态；

[0024] 当角速度ω为零，水平位移加速度αy的变化不超过设定值（设定值根据个人习惯确定），车速小于设定值（设定值根据个人习惯确定）时，车辆为侧方入库行驶状态；

[0025] 在车辆维持前进方向的同时,角速度ω大于设定值（设定值根据个人习惯确定），且存在水平位移加速度αy和前进方向速度Vy为相同变化极性情况，车辆为在路口拐弯行驶状态。

[0026] 根据行驶状态输出相应命令，控制传动执行机构进行旋转，传动执行机构带动辅助后视镜旋转的方法为：

[0027] 当车辆为前行或倒车行驶状态时（包括变道行驶状态），控制器控制传动执行机构旋转，使辅助后视镜与车辆外后视镜呈夹角θ1；

[0028] 当车辆为倒车入库、侧方入库行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，使一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈夹角θ1，另一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈夹角θ2；

[0029] 当车辆为在路口拐弯行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，实时调整辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角。本发明中，在无信号灯指示的十字路口，车辆拐弯时，能提供较大的视野，能观测另一道上后侧同相行驶的车辆状态，避免事故。此时车辆运行轨迹沿圆弧运行，由于角度不断变化，辅助后视镜观测的重点是前方道上行驶的车辆；因此，由三维加速度传感器数据判别车辆行驶状态，确定拐弯的起点时刻，由角速度传感器获得的角速度计算车辆拐弯的弧度位置，实时调整辅助后视镜与主后视镜的角度θ，增大可视区域（增大的可视区域III的区域是变化的，随车辆运行的角速度变化），确保车辆从拐弯开始到变道结束，辅助后视镜从观测前方道上车辆状态，过渡到观测后方车辆状态。

[0030] 当车辆为在路口拐弯行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，实时调整辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角的方法为：

[0031] 根据角速度传感器的值，求出车辆从t0时刻到t时刻的累积拐弯角度

[0032]

[0033] 式中，t0为车辆处于拐弯状态的初始时刻，ΔT为角速度传感器的采样间隔，ωi为第i个角速度采样值；

[0034] 根据车辆拐弯角度 求得辅助后视镜与车辆外后视镜的实时夹角

[0035]

[0036] 式中，θmax为辅助后视镜与车辆外后视镜的最大夹角；θmax、θ1可以根据个人情况进行个性化设置；

[0037] 辅助后视镜与车辆外后视镜的实时夹角 随拐弯角度的增大而减小。

[0038] 确定夹角θ1和夹角θ2的方法为：

[0039] 车辆在直行和倒车时，通过遥控，调整辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，当最大限度的减小后视盲区，增大可视区域时，控制器记录辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，该角度即为夹角θ1；

[0040] 在倒车时入库时，通过遥控，调整辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，根据车辆后胎和车身的观测角度，最大限度的减小后视盲区，增大可视区域时，控制器记录辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，该角度即为夹角θ2。

[0041] 本发明中，车辆行驶状态既可以直接采用车辆自身的如方向、速度等信号，也可以采用外置的传感器采集方向和加速度数据。

[0042] 本发明中，传感器组采集的车辆运行数据经过滤波器滤波，可滤除车辆行驶过程中方向轻微调整带来的干扰，提高了检测效率和检测精度。

[0043] 本发明的有益效果在于：

[0044] 能减小后视盲区，增大可视范围，预防交通事故确保行车安全；

[0045] 控制器能根据车辆行驶状态自动调整辅助后视镜与主后视镜的相对角度，使用非常方便；

[0046] 采用角速度传感器、三维加速度传感器确定车辆的角速度和三维加速度，提高控制器的判断准确性，提高精度；

[0047] 当车辆为转弯行驶状态时，能根据方向与加速度变化实时调整角度，使驾驶员提前看到另一道路上同向车辆行驶状态，且随拐弯的弧度变化，自动调整辅助后视镜面与主镜面的角度，确保看清侧后方车辆状况，避免事故发生；

[0048] 当车辆处于倒车入库、侧方停车状态时，使辅助后视镜可观测到车身和后轮；

[0049] 采用通用器件实现，不需要高速的模拟数字转换器或高速信号处理器件，低成本；

[0050] 本发明简单，可实施性强，应用前景广阔，具有较高社会效益和经济效益。

附图说明

[0051] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0052] 图1是本发明扩展车辆外后视镜视角的装置的结构示意图；

[0053] 图2是信号采集模块与控制模块的结构框图；

[0054] 图3是车辆直行时，未设置辅助后视镜的车辆外后视镜与视角盲区关系示意图；图4是车辆直行时，辅助后视镜与车辆外后视镜夹角θ1与减小视角盲区示意图；

[0055] 图5是车辆倒车入库或侧方停车时，设置可辅助后视镜的车辆外后视镜与视角盲区关系示意图；

[0056] 图6是车辆转弯时，未设置辅助后视镜的车辆外后视镜与视角盲区关系示意图；

[0057] 图7是车辆转弯时，设置可辅助后视镜的车辆外后视镜与视角盲区关系示意图。

[0058] 其中：1、车辆外后视镜支架，2、传感器组，3、控制器，4、车辆外后视镜外壳，5、步进电机，6、辅助后视镜，7、后视镜镜片，8、固定机构，11、后车轮。

具体实施方式

[0059] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0060] 参见图1-图2，一种扩展车辆外后视镜视角的装置，包括置于车辆外后视镜上方的辅助后视镜6，车辆外后视镜的车辆外后视镜外壳4通过车辆外后视镜支架1与车体连接；辅助后视镜6通过传动执行机构（步进电机5）与控制器3（微处理器）连接，控制器3用于接收传感器组2采集的数据，控制器3根据传感器组2的数据控制传动执行机构（步进电机5）旋转，从而控制辅助后视镜6的旋转角度，减小车辆视角盲区。本实施例中，为了确保整个装置的稳定性，以及减少体积，将控制器3和传感器组设置在车辆外后视镜外壳4与后视镜镜片7形成的空腔内。

[0061] 为了准确判断车辆的行驶状态，提高测量精度，可以采用由角速度传感器、三维加速度传感器组成的传感器组2对车辆的角速度信号、三维加速度信号进行采集。为了提高整个装置的稳定性，可以将传动执行机构（步进电机5）通过固定机构8固定在车辆外后视镜外壳4上。

[0062] 为了便于确定辅助后视镜6与车辆外后视镜的夹角，还设有与控制器连接的控制键。

[0063] 参见图1-图7，一种采用上述扩展车辆外后视镜视角的装置进行扩展车辆外后视镜视角的方法，包括如下步骤：

[0064] 1）、通过传感器组采集车辆的角速度信号、三维加速度信号；

[0065] 2）、根据传感器组采集的上述数据判断车辆行驶状态；

[0066] 设角速度为ω，垂直方向加速度为αz，前进方向加速度为αX，前进方向速度为vx(t)；水平位移加速度为αy、水平位移速度为vy(t)；

[0067] 当角速度ω为零，水平位移加速度αy为零时，车辆为前行或倒车行驶状态，前进方向速度vx(t)的极性代表行驶方向；即当前进方向速度vx(t)为正值时，车辆为前进行驶状态，当前进方向速度vx(t)为负值时，车辆为倒车行驶状态；当角速度ω的变化不超过设定值（设定值根据个人习惯确定），水平位移加速度αy变化不超过设定值时，车辆为变道行驶状态；

[0068] 当角速度ω的变化大于设定值；水平位移加速度αy的变化不超过设定值时，车辆为倒车入库行驶状态；

[0069] 当角速度ω为零，水平位移加速度αy的变化不超过设定值，车速小于设定值时，车辆为侧方入库行驶状态；

[0070] 角速度ω大于设定值，水平位移加速度αy和前进方向加速度αX大于设定值时，车辆为在路口拐弯行驶状态；

[0071] 3）、根据行驶状态输出相应命令，控制传动执行机构进行旋转，传动执行机构带动辅助后视镜旋转，从而减小车辆视角盲区；

[0072] 当车辆为前行或倒车行驶状态时（包括变道行驶状态），控制器控制传动执行机构旋转，使两侧辅助后视镜与车辆外后视镜均呈夹角θ1；

[0073] 当车辆为倒车入库、侧方入库行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，使一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈夹角θ1，另一侧辅助后视镜与同侧车辆外后视镜呈夹角θ2；

[0074] 当车辆为在路口拐弯行驶状态时，控制器控制传动执行机构旋转，实时调整辅助后视镜与车辆外后视镜的夹角，具体为：

[0075] 求出车辆拐弯角度

[0076]

[0077] 式中，t0为车辆处于拐弯状态的初始时刻，ΔT为角速度传感器的采样间隔，ωi为第i个角速度采样值；

[0078] 根据车辆拐弯角度 求得辅助后视镜与车辆外后视镜的实时夹角

[0079]

[0080] 式中，θmax为辅助后视镜与车辆外后视镜的最大夹角；θmax、θ1可以根据个人情况进行个性化设置；

[0081] 两侧辅助后视镜与车辆外后视镜的实时夹角 随拐弯角度的增大而减小。

[0082] 确定夹角θ1和夹角θ2的方法为：

[0083] 车辆在直行和倒车时，为了消除后视盲区，根据个人观测舒适性，通过控制键，调整辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，当最大限度的减小后视盲区，增大可视区域时，控制器记录辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，该角度即为夹角θ1；

[0084] 在倒车时入库时，为了方便倒车入库、侧方停车，要求辅助后视镜可以观测到后轮胎，根据个人观测舒适性，通过控制键，调整辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，根据车辆后胎和车身的观测角度，最大限度的减小后视盲区，增大可视区域时，控制器记录辅助后视镜与车辆外后视镜之间的角度，该角度即为夹角θ2。

[0085] 本实施例中，所述控制器为包括低功耗MSP430微处理器，内部包括高精度的模拟数字转换器，通过该模拟数字转换器获取运算单元的运算值。

[0086] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。