何雍奧 張衛(wèi)波

現(xiàn)代汽車后視鏡分析與發(fā)展前景

何雍奧 張衛(wèi)波

福州大學(xué)機(jī)械工程及自動化學(xué)院

汽車后視鏡是駕駛員坐在駕駛室直接獲取外部信息最直接的工具，是汽車主要的主動安全裝置。但各種各樣的后視鏡都存在著一定的缺陷，這就為行車安全帶來了隱患。本文將綜合分析傳統(tǒng)后視系統(tǒng)，并比較市場中現(xiàn)存的各類后視鏡的優(yōu)劣，同時著重介紹一款可解決盲區(qū)與死點(diǎn)問題的新型汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置。

后視鏡；主動安全技術(shù)

引言

汽車后視鏡俗稱倒車鏡，是重要的汽車主動安全裝置，是駕駛員坐在駕駛室座位上直接獲取外部信息的工具。但目前各種轎車安裝的后視鏡大多都不同程度地存在盲區(qū)，而且視野寬度不足，存在著影響行車安全的隱患。隨著汽車產(chǎn)品市場觀念的不斷更新和變化，市場對轎車后視鏡安全性、操作方便性、經(jīng)久耐用性及豪華美觀性等方面提出了更高的要求。特別是汽車電子技術(shù)的發(fā)展，給后視鏡產(chǎn)品的功能升級帶來了更大的空間。本文將介紹當(dāng)前汽車后視鏡的存在現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

1 傳統(tǒng)后視鏡的綜合分析

1.1 傳統(tǒng)汽車后視系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的汽車后視鏡系統(tǒng)由傳統(tǒng)的汽車后視鏡和左右車門鏡組成，它只能為駕駛員提供車后約52°的視野，其他大片（約128°）車后區(qū)則成為盲點(diǎn)（死角），而盲點(diǎn)和視差常常是造成車禍的原因。不僅如此，當(dāng)駕駛員查看左右車門鏡時，無法看到右方及前方的路況，或注意前方或車內(nèi)后視鏡后方車況時，又看不見左右兩側(cè)車道，因此，這三面鏡片構(gòu)成的汽車后視系統(tǒng)有很大的設(shè)計缺陷。

1.2 傳統(tǒng)的汽車后視系統(tǒng)存在5大障礙

①存在空間盲區(qū)；

②傳統(tǒng)的三面鏡子形成時差盲點(diǎn)；

③車門鏡、廣角鏡存在視覺誤差；

④存在視覺暫留盲點(diǎn)；

⑤后視鏡+左右車門鏡+廣角鏡的組合仍有時間、空間盲點(diǎn)，反映不出相對車速和車距與時間的變化關(guān)系。

1.3 傳統(tǒng)后視鏡的比較

目前各類轎車所安裝的后視鏡大多為平面鏡或球面鏡2種。

平面鏡的優(yōu)點(diǎn)是后視物體無失真，能真實反映車后物體的形狀及實際距離，給司機(jī)比較準(zhǔn)確的判斷信息。缺點(diǎn)是后視范圍較小，易造成過多的視覺盲區(qū)。

球面鏡的特點(diǎn)是后視物體縮小，后視范圍、視角擴(kuò)大，導(dǎo)致不能真實反映車后物體大小及實際距離，駕駛員需經(jīng)過一段適應(yīng)對比的過程。

目前各種轎車安裝的后視鏡無論是平面鏡還是球狀凸面鏡，都存在不同程度的盲區(qū)，這使駕駛員在轉(zhuǎn)彎、變道、超車或被超車時，往往要身體前傾或左右扭頭才能發(fā)現(xiàn)障礙，因此，始終影響著行車的舒適性和便利性，并存在行車安全隱患。

2 市場中改進(jìn)后的后視系統(tǒng)

2.1 后視鏡加貼小鏡子

市場中比較常見的是圓形小鏡子，價格低且容易安裝。只要揭下背面膠紙把小鏡子粘貼到原有的平面后視鏡上即可。原理與凸面鏡一樣。白天行車有擴(kuò)大視野的作用，但由于這種小鏡子弧度很大，看到后方來車會變得很小，在行車距離判斷上需要駕駛員更加注意。而且在夜間行車時，只能看到一些小亮點(diǎn)，甚至分不清是車燈還是路燈，對車輛兩旁的信息反饋來講作用也不大。

2.2 現(xiàn)存“無盲點(diǎn)”后視鏡

即用凸面反射鏡取代平面反射鏡。相同尺寸的凸面反射鏡比一般的平面反射鏡看起來視野更寬闊，能看到后方更廣闊的區(qū)域，故稱之為“無盲點(diǎn)”后視鏡。但這種產(chǎn)品也有缺點(diǎn)，因為其凸面弧度越大，雖然視野越寬闊，但物體變形的程度也越大，由于物體在凸面反射鏡呈現(xiàn)出的影像回避平面鏡反射出的效果要小，所以這樣容易給駕駛員造成視覺誤差。

2.3 雙曲率鏡面與變曲率鏡面

它是依據(jù)車型、駕駛員眼點(diǎn)位置與后視鏡相對位置、視野要求三個要素，運(yùn)用光學(xué)原理和數(shù)據(jù)方法，對車輛的前后左右不同視野角度選擇不同的曲率半徑，并能平滑過渡。這樣就能夠在滿足基本不失真的條件下進(jìn)一步擴(kuò)大視野、減少盲區(qū)的目的。但此類后視鏡制造工藝較為復(fù)雜，制造成本昂貴，且互換性不高，不利于推廣。

2.4 數(shù)字式后視鏡系統(tǒng)

這種數(shù)字式后視鏡系統(tǒng)和加強(qiáng)了駕駛員的視覺效果，它不僅能夠反映清晰的景物，還可以通過若干傳感器捕捉和現(xiàn)實不明顯的視覺信息。傳感器能改變物體之間光線的反差，使在黑暗中不容易看見的物體顯現(xiàn)出來，還能發(fā)現(xiàn)在陽光炫目獨(dú)放的危險障礙物。此系統(tǒng)用一個內(nèi)后視鏡和兩個外后視鏡采集汽車周圍的景象，3個景象合成一個全景圖像在中控臺的屏幕顯示出來，并通過文字傳達(dá)信息。攝像機(jī)也可在倒車時使用，當(dāng)車后方近距離有障礙物時，及時提醒駕駛員。

2.5 主動式后視鏡和后向式攝像機(jī)

實質(zhì)是數(shù)字技術(shù)和可監(jiān)控（倒車電子屏）技術(shù)的綜合，嵌在車門上的后視鏡和后保險杠中的傳感器通過視頻信號提醒駕駛員注意轎車后方“盲區(qū)”處駛來的車輛。當(dāng)險情加劇時，駕駛者還會受到由視頻和音頻信號共同組成的警報。作為車門后視鏡的補(bǔ)充，車兩側(cè)后視鏡處還配置了“向后式攝像機(jī)”，它拍攝的畫面以視頻圖像的方式出現(xiàn)在儀表板上的一臺顯示器中。必要時，駕駛員可以借助它觀察情況。

3 后視鏡的發(fā)展趨勢

為了駕駛員操作方便,防止行車安全事故的發(fā)生,所有后視鏡必須能調(diào)整方向,車外后視鏡的位置直接關(guān)系到駕駛員能否觀察到汽車兩側(cè)和后邊的情況。各國均規(guī)定了汽車上必須安裝后視鏡，且所有后視鏡必須能調(diào)整方向。由于后視鏡的位置直接關(guān)系到駕駛員能否觀察到車后的情況，而駕駛員調(diào)整它的位置有比較困難，尤其是前排乘客車門一側(cè)的后視鏡。因此，現(xiàn)代汽車的后視鏡都改為了電動的，由電氣控制系統(tǒng)來操縱。駕駛員只需在車廂內(nèi)操縱按鈕開關(guān)，通過調(diào)節(jié)按鈕用電氣裝置控制轉(zhuǎn)動部件即可調(diào)整外后視鏡的方向達(dá)到自己所需的視角。

在現(xiàn)有的電動后視鏡技術(shù)上，只需運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)設(shè)計一種可隨駕駛員操縱方向盤或者檔位而自動改變后視鏡角度的控制器即可設(shè)計成為新型“無盲區(qū)、無視差”后視鏡。

3.1 汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置的可行性

這種控制器通過電路控制汽車后視鏡背后的電動機(jī)和驅(qū)動器，以實現(xiàn)在汽車位于倒檔位狀態(tài)和左右轉(zhuǎn)向燈開啟時自動調(diào)節(jié)左、右后視鏡的角度，以此消除原有后視鏡存在的盲區(qū)、死角問題，便于提高行車、駐車的安全程度，使汽車的人性化和自動化得以提升。

通過程序控制汽車后視鏡背后的電動機(jī)和驅(qū)動器以改變后視鏡的角度，及倒車時左右后視鏡自動下調(diào)；開啟左轉(zhuǎn)向燈指示開關(guān)時車輛左側(cè)后視鏡水平向外轉(zhuǎn)動，關(guān)閉時左側(cè)后視鏡自動是水平向內(nèi)運(yùn)動，直至返回到原來正常位置；開啟右轉(zhuǎn)向燈指示開關(guān)時車輛右側(cè)后視鏡水平向外轉(zhuǎn)動，關(guān)閉時右側(cè)后視鏡自動是水平向內(nèi)運(yùn)動，直至返回到原來正常位置。

3.2 汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置擬實現(xiàn)功用

除目前市面上汽車后視鏡已有的功能及原理，在不改變汽車后視鏡原功能的前提下，增加一些新的構(gòu)件，能實現(xiàn)如下功能：

3.2.1汽車前行左轉(zhuǎn)時：開啟左轉(zhuǎn)向燈指示開關(guān)時車輛左側(cè)后視鏡水平向外轉(zhuǎn)動，關(guān)閉指示燈時左側(cè)后視鏡自動是水平向內(nèi)運(yùn)動，直至返回到原來正常位置

3.2.2.汽車前行右轉(zhuǎn)時：開啟右轉(zhuǎn)向燈指示開關(guān)時車輛右側(cè)后視鏡水平向外轉(zhuǎn)動，關(guān)閉指示燈時右側(cè)后視鏡自動是水平向內(nèi)運(yùn)動，直至返回到原來正常位置；

3.2.3汽車倒車時：當(dāng)操縱桿位于倒檔檔位時，左右后視鏡自動下擺3°~10°，使視野擴(kuò)大到可以看到車身腰線以下及后輪附近的路面狀況。倒車結(jié)束或駐車后，左右后視鏡自動回復(fù)至正常位置。

3.3 汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置可解決問題

這種裝置完全消除傳統(tǒng)后視系統(tǒng)存在的空間盲點(diǎn)、時差盲點(diǎn)、視覺暫留盲點(diǎn)和視覺誤差，使駕駛員無需“左顧右盼”，也無需“瞻前顧后”，只需正視前方就可以看清左右前后的車況和路況，并能準(zhǔn)確的判斷其他車輛和物體與本車之間的相對距離和相對車速，正確指引駕駛員操作，可消除因盲點(diǎn)和視差造成的車禍。同時它也具備安全導(dǎo)航功能，使駕駛員通過對后視鏡的觀察可以準(zhǔn)確地判斷轉(zhuǎn)彎或變換車道是否安全，準(zhǔn)確地看清后方的路況和車況而安全地駕駛。從而實現(xiàn)后視鏡的無盲區(qū)，無死角。

3.4 汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置設(shè)計上存在問題

3.4.1松動問題

電動后視鏡的轉(zhuǎn)動部件是整個后視鏡的心臟。一旦轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)松動，那么汽車在行駛過程中，鏡面就會產(chǎn)生抖動，以致鏡面成像模糊，因此在采用電動調(diào)節(jié)后視鏡時，靈活調(diào)節(jié)鏡面與松動是一個矛盾體，在功能設(shè)計時解決轉(zhuǎn)動部件的調(diào)節(jié)力矩及空程間隙問題是一個難點(diǎn)。

3.4.2電磁干擾問題

電動后視鏡有別于其他后視鏡就在于其需采用電氣裝置來控制電動機(jī)機(jī)型鏡面調(diào)節(jié)，由于在車頭部分電氣裝置較為密集，如收音機(jī)、錄音機(jī)、CD機(jī)等，在調(diào)節(jié)后視鏡鏡面時，其靈敏度會受到不同程度的影響。

3.4.3零件連接方式

由于采用電動轉(zhuǎn)動部件，因此所有零件之間的轉(zhuǎn)動精度要求很高，既要解決松動問題，又要考慮轉(zhuǎn)動部件的調(diào)節(jié)靈活性、耐久性、高低溫性能、防腐性能。因此在功能設(shè)計時必須要注意轉(zhuǎn)動部件與上、下體零件連接方式，這將直接影響轉(zhuǎn)動部件的性能發(fā)揮。

4 汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置發(fā)展前景

汽車后視鏡自動調(diào)節(jié)裝置的特點(diǎn)在于它在不影響現(xiàn)有車輛的后視鏡功能及車輛外觀的前提下消除了原有后視鏡存在的盲區(qū)和死角的問題，而且它不會改變駕駛員的操作習(xí)慣。它安裝簡易，價格低廉，便于推廣、利用，不像市場上存在自動泊車、倒車顯像燈裝置等裝置價格昂貴。它更利于實現(xiàn)汽車的人性化和自動化，能更好的提升汽車的安全性。

[1] 吳基安,董素榮.汽車電動后視鏡的結(jié)構(gòu)與控制[J].汽車電器, 2002(3): 23-25.

[2] 肖軍.聚焦汽車后視鏡[J].交通與運(yùn)輸, 2009(3):52-53.

[3] 徐紅光,范欽滿,王慶安.現(xiàn)代汽車后視鏡的綜合分析[J].汽車與配件,2002 (11):23-25.

[4] 徐向陽,許金霞.安全行車新概念[J].汽車技術(shù),1994(10):57-58.

Modern Analysis and Prospect of the Rearview Mirrors

He Yongao,Zhang Weibo

（College of Mechanical Engineering and Automation,FuZhou University, FuZhou 350108,China）

The rearview mirror is the most immediate tool for the driver in the cab to directly acquire the external information, and is also one of the major active safety devices. However, there exist certain defects in these various rearview mirrors, which bring hidden dangers. This article is going to comprehensively analyze the traditional rearview mirror system, and compare the major existing rearview mirrors in the market with each other, meanwhile introducing a new rearview mirror auto-adjust device which solves the problems of blind area and dead point.

The rearview mirrors;Active safety technology