一种汽车外后视镜视野校核方法

王波

摘 要：汽车行驶中，路况信息靠视觉得到的，良好的视野是预防汽车事故的基本必要条件，外后视镜是驾驶员获得间接视野重要方式，因而外后视镜布置必须符合法规要求，文章介绍了一种汽车外后视镜视野校核方法。

关键词：外后视镜；后视野；法规；校核

中图分类号：U471.2 文献标识码：B 文章编号：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

我国正在引领全球的汽车消费市场，汽车科技正在发生着深刻的变化，驾驶途中的安全、舒适、经济、智能、互联、环保等越来越受到追捧。在无人驾驶汽车技术尚未成熟应用的很长一段时期内，数字式后视镜系统也未广泛应用，传统后视镜仍会长期保障着人们出行安全，汽车行驶中的路况信息通过视觉获得，良好的视野是预防汽车事故的基本必要条件。按视野的获得方式可分为直接视野和间接视野。直接视野是指驾驶员直接透过前方玻璃、侧面玻璃就能看到的图像范围，间接视野即驾驶员通过内外后视镜、显示屏等才能看到的图像范围；外后视镜是驾驶员获得间接视野重要方式，因此外后视镜布置首先需要符合法规要求，这是安全行驶的基本保障。本文介绍了一种汽车外视镜视野校核方法。

1 外后视镜相关法规要求（GB 15084-2013）

1.1 M1类车辆的外后视镜种类与数量强制要求

对于M1类车辆，必装Ⅲ类（小）主外后视镜，驾驶员和乘员一侧各1个；也可安装二类后视镜作为替代。如下表：

1.2 外后视镜曲率半径要求

a）Ⅱ类Ⅲ类主外视镜曲率半径至少为1200mm；

b）广角外视镜（Ⅳ类）和补盲外视镜（Ⅴ类）曲率半径至少为300mm。

1.3 反射面要求

视镜的反射面应为平面或球状凸面。外视镜反射面可以附加与其非球面部分，只要主视镜能满足间接视野的要求。

主外视镜（Ⅱ和Ⅲ类）反射面尺寸应满足以下要求：

a）能在反射面面上绘出以a为底边，高为40mm的矩形；

b）在反射面上还能绘出与矩形高平行的线段，其长度为b；表2中给出了a和b的最小值。

1.4 后视野要求

后视野要求是在双眼总视野条件下的视野。当测定汽车测定后视野时，所试车辆为空载质量加一个前排乘客的质量（75Kg）。

1.5 外后视镜的遮挡要求

外后视镜（Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类等）视野指定的视野区域内可能被像车体及其上的零件等障碍物遮挡，遮挡应小于等于10%的规定视野；如果在设计和结构上是针对特殊目的的车辆及其它特殊特征的原因外后视镜的障碍物遮挡才允许大于10%。

1.6 外后視镜位置要求

a）视镜的位置应保证驾驶员在正常驾驶状态下，能看到汽车后方和两侧道路上的路况。

b）外视镜应能从车辆侧窗或前风挡玻璃刮水器刮刷到的区域中看到；不适用的场合详见法规描述。

c）在确定车辆驾驶员一侧外视镜的位置时，应保证车辆垂直纵向中间平面与通过视镜中心和连接驾驶员两眼点65mm线段中心的垂直平面之间的夹角不大于55°。

d）当车辆处于最大设计满载质量状态下，且外视镜的最低边缘距地面高度小于1.8m时，其单侧视镜外伸尺寸比未装视镜时车辆的最大宽度小于等于250mm。

1.7 转轴位置要求

由于后视镜一般处于车辆最宽处，在行车过程中为避免刮伤行人，减少事故中外后视镜对行人的伤害。规定顺着撞击方向偏移的转动轴或旋转中心，或两者之一为轴线，作一半径为 70mm 的圆柱体，该圆柱体至少应切到连接件所连接的表面部分。

2 外后视镜布置的人机要求

2.1 水平方向上的视野范围

在设计安装后视镜时，要尽量能够将驾驶员的视线保持在行驶正前方后视镜应布置在驾驶员的水平和垂直方向上的最佳视野范围内。水平方向上，眼球舒适旋转角度为：左右各15°（最大各30°）；头部旋转的舒适角度为：左右各45°（最大各60°），见图2，因此水平方向上的最佳视野范围为：左右各60°（最大各75°）。

2.2 垂直方向上的视野范围

垂直方向上，眼球舒适旋转角度为上下各15°（最大向上45°和向下65°），头部旋转的舒适旋转角度为上下各30°（最大上下各50°），见图3，因此垂直方向上的最佳视野范围为：上下各45°。

2.3 外后视镜的高度要求

2.3.1 低于相切于95%的眼椭圆下沿的水平面

2.3.2 避免视野被前风窗黑边、立柱、三角窗盖板、水切、密封条等遮挡，特别是乘员侧后视镜。

3 外后视镜（Ⅲ类）视野范围要求（GB 15084-2013）

注：GB 15084-2013（机动车辆 间接视野装置性能和安装要求）标准参照了ECE R46/Rev.1/Add.45/Rev.3/2009（关于间接视野装置及安装间接装置车辆认证的统一规定），因此国标外后视镜（Ⅲ类）视野范围要求与欧洲标准ECER46相同。

3.1 驾驶员一侧的外后视镜

视野应满足以下要求：驾驶员至少能看到4m宽、由平行于车辆垂直纵向中间平面并且通过驾驶员一侧车辆最远点的平面所界定，并延伸至驾驶员眼点后方20m的水平路面部分（见图4）。同时，驾驶员应能够看到从通过驾驶员两眼点的垂面后方4m的点开始、宽1m、由平行于车辆垂直纵向中间平面并通过车辆最远点的平面所限定的路面。

3.2 乘员一侧的外后视镜

与驾驶员一侧的外视镜相对应的视野范围规定相同，见图4。

4 外后视镜视野校核方法

4.1 外后视镜的工作原理

外后视镜反射面应为平面或球状凸面，利用镜面反射原理，即入射角等于反射角。汽车后面的车辆、行人、障碍物等的光射到后视镜镜片上，再通过镜片反射到驾驶员的眼睛。驾驶员借此了解后方情况，保障出行安全。

校核方法中常用的是从驾驶员眼点出发作经过后视镜镜面反射点的视野线，从镜面上取一系列反射点后，得出最大包络面，与法规要求的路面可视区域进行对比，来确定后视镜视野的法规符合性，这种方法工作量较大且不能直接识别法规符合性。

以下介绍一种基于CATIA的汽车外视镜视野校核方法，此方法与上述是相反的思路。

4.2 分析步骤

4.2.1 输入条件

收集整车R点，驾驶员左右眼点、镜片及圆点位置、左右侧车宽界限、校核地面线。将R点、地面线、镜片位置及转动、镜片边界等设置成参数化，方便调整。

4.2.2 法规校核点

绘出法规要求的视野范围，识别左右各4个校核点，然后作过后面左右各2个点地面法向线与过左右外后视镜镜片最高点的地面平行面相交，得出左右各2个的无限远校核点；

得到左右各6个法规校核点。

4.2.3 定反射点

a）构建平面，根据输入条件先得出法规校核点，与眼点、圆点3点构成平面；

b）求交线，平面与后视镜面相交得出；

c）设反射点，在平面上绘图，约束一反射点位于交线上，如图7所示；

d）定反射点，设置约束条件，即入射角=反射角，得到唯一固定的反射点，如图8所示。

e）校核边界，按上述方法左右各得到6个反射点，连线得到外后视镜镜面上视野法规校核边界，如图9、10所示。

f）判定，若外后视镜镜面上视野法规校核边界在镜面范围内则可判定符合；若不在镜面范围内，先调节镜面旋转角度，一般正负7度以内，若调节角度仍无法满足，则需要调整后视镜的位置。因校核过程全部设置了参数，调整时直接更新，避免重复绘图找点工作，提高了校核效率。

4.3 基于CATIA软件确定反射点过程

由于反射点确定过程基于变量元素：3个点（法规校核点、眼点、镜面圆点）和1个面（可以调节的镜面），将第一个反射点定好的过程放置于一个几何图形集里，建立超級副本（Power Copy），就可以根据不同的变量元素求出其它后视镜反射点。

创建超级副本步骤：点选“插入 （Insert）”->“知识工程模板 （Knowledge Templates）”->“超级副本（Power Copy）”，从目录树中选择组成超级副本的变量元素，如图11。

使用超级副本步骤：选择“插入 （Insert）”->“从文档实例化 （Instantiate From Document）”，选择超级副本，完成对话框中的“输入 （Inputs）”。

5 结束语

本文重点介绍与外后视镜视野校核相关的法规与人机要求，明确了外后视镜（Ⅲ类）视野范围要求，详细说明了一种汽车外视镜视野校核方法。

基于CATIA软件，利用建模过程的参数化、超级副本的应用使得原本较为繁杂、反复的外后视镜校核过程变得简洁与高效。

参考文献

[1] GB 15084-2013 机动车辆 间接视野装置性能和安装要求[S].

[2] ECE R46/Rev.1/Add.45/Rev.3/2009 关于间接视野装置及安装间接装置车辆认证的统一规定[S].

[3] 刘志刚，潘菲.后视镜布置及校核方法的研究[J].汽车电器，2009， 48 （6）：19-21.

[4] 熊冉.后视镜布置和视野校核方法的研究[J].汽车实用技术，2016， 1671-7988 （2016）09-122-04.