汽车驾驶员前方视野测试系统的设计与研究

张晓龙，李兵，胥峰，林德强，赵晨光

（1.中国汽车技术研究中心，天津 300300；2.卡达克机动车质量检验中心（宁波）有限公司，浙江 宁波 315336）

汽车驾驶员前方视野测试系统的设计与研究

张晓龙1，李兵2，胥峰2，林德强2，赵晨光2

（1.中国汽车技术研究中心，天津 300300；2.卡达克机动车质量检验中心（宁波）有限公司，浙江 宁波 315336）

文章通过对汽车驾驶员前方视野测试方法相关标准的研究分析，介绍一套基于VB平台开发的汽车驾驶员前方视野测试系统。该系统首先利用具有定位功能的专用装置快速地估计出挡风玻璃或 A 柱上符合标准要求的点和线的大概区域，然后通过数据接口文件实现计算机与三坐标测量仪间的实时通讯，将获取的三坐标当前测量点的数据代入各测试项目的数学计算模型，并依据标准限值对其进行符合性判定。

前方视野；VB平台；三坐标测量仪

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-143-03

引言

汽车驾驶员前方视野是指驾驶员通过前方的风窗玻璃以及侧面的门窗玻璃，所能直接清晰地看到道路、车辆、行人等信息的能力，是汽车主动安全领域一项重要的性能指标，良好的驾驶员前方视野对于确保行车安全有着重要的意义[1]。在汽车产品强制性认证过程中，M1类汽车的驾驶员前方视野性能是必须检测的项目之一。GB 11562《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》中只是对驾驶员前方视野的试验原理和限值做了规定和要求，但具体的试验方法和实施细则并未明确提出，而且目前大多数检测机构对汽车驾驶员前方视野的测量均是检测人员采用手工记录三坐标获得的数据，并通过计算器进行风窗玻璃基准点、A柱双目障碍角等测试项目的计算，之后手工填写检测记录、检测报告[2][3]。这种方式重复性劳动较多，比较容易出错，工作效率低下，而且日后分析、提取相关数据比较困难，需要翻箱倒柜地查阅大量文本资料，难以进行相关数据的比对。作者设计了一套基于VB平台开发的汽车驾驶员前方视野测量系统，实现计算机与三坐标测量仪进行通讯，实时地获取测量点的数据，并给出了各测试项目的数学计算模型，在提高了工作效率的同时，保证了测试数据的一致性和准确性。

1 系统的总体框架设计

汽车驾驶员前方视野测试系统主要从三个方面着手：一是设计加工一套具有定位功能的专用装置，利用该装置能够快速估计出挡风玻璃或A柱上符合标准要求的点和线的大概区域；二是基于VB平台搭建驾驶员前方视野测量参数计算模块，通过计算机与三坐标测量仪间实时通讯获取的测量点的数据，计算出试验样车各测试项目的值，并判断其是否符合标准限值，尤其是针对需要进行繁杂计算的A柱双目障碍角给出通用的计算公式，确定具体的计算方法从而极大地提高了工作效率，保证了测试数据的一致性和准确性；三是对基础测量点、测量过程中进行数据数据库化存储（保存到Access 文件中），可以确保随时调用相关试验数据，保证后续分析、改进工作能顺利开展。汽车驾驶员前方视野测试系统流程图如图1所示。

图1 汽车驾驶员前方视野测试系统流程图

2 系统功能的设计与实现

2.1 具有快速定位功能的汽车驾驶员前方视野测量专用装置

专用装置主要由连接部件、位置调节装置、激光定位器三部分组成，首先通过连接部件将能够在水平面和铅垂面内精确定位角度的位置调节装置固定在三维H点装置上，然后在该装置中心固定激光定位器，最后通过连接部件将专用装置与安放在汽车座椅上的三维H点装置连接。通过位置调节装置能实现在X、Y、Z方向位移的变化，快速定位眼点（V1，V2）和Pm点的高度位置[4]。通过激光定位器在测量对象（前挡风玻璃、侧窗、A 柱等）上留下的点和线，用肉眼就可以大致地预判出符合标准要求的点、线的位置。具有快速定位功能的汽车驾驶员前方视野测量专用装置原理图如图2所示。

图2 汽车驾驶员前方视野测量专用装置原理图

2.2 计算机与三坐标测量仪数据通信模块

利用VB平台搭建串行通讯程序主要基于Windows通讯API函数和VB标准控件Mscomm两种方法来实现[5-7]，本文中利用Mscomm控件实现串口通信，从而获取海克斯康RA-7540-3三坐标测量仪当前点的三维空间坐标值。为了实时地获取三坐标测量值，本文利用VB中自带的软件查询方式，每隔0.5s读取串口中相关数据，并显示到相应坐标对应的文本框中，以下是事件驱动方式的串口数据接收程序的主要部分：

Dim app As Object Set app = CreateObject("pcdlrn. applica tion")

Dim part As Object Set part = app.ActivePartProgram

Dim cmds As Object Set cmds = part.Commands

Dim cmd As PCDLRN.Command Dim featName As String

Dim measX, measY, measZ As String

For Each cmd In cmds

If cmd.IsMeasuredFeature Or cmd.IsDCCFeature Then

featName = cmd.ID

measX = cmd.GetText(MEAS_X, 0)

measY = cmd.GetText(MEAS_Y, 0)

measZ = cmd.GetText(MEAS_Z, 0)

End If

Next

2.3 汽车驾驶员前方视野各测试项目计算模块

α即为所求的驾驶员一侧的A柱双目障碍角，若驾驶员侧和乘客侧的A柱相对车辆中央纵向铅垂面是对称的（通常是对称的），则乘客侧的A柱双目障碍角不需要再测量。

图3 双目障碍角计算分析图

2.4 原始数据存储模块

为了方便检测单位或者汽车厂家对先前车型原始数据的提取、对比及分析，本文在测试系统中搭建了原始数据存储模块，该模块将基础测量点、测试结果进行数据数据库化存储（保存到 Access 文件中），可以确保随时调用相关试验数据，保证后续分析、改进工作能顺利开展。

2.5 具体实施方式

试验前首先将样车放置于水平地面上，调节轮胎气压至标准值并把驾驶员座椅调节至厂家设计位置；然后将三维H点装置安装在驾驶员座位上，并利用连接部件将汽车驾驶员前方视野测量专用装置固定在三维H点装置上，通过厂家提供的座椅靠背角对激光定位器进行位置调节使其分别位于眼点V和头部转动中心点Pm处从而初步确认测量大致区域；打开驾驶员前方视野测试系统，利用平面-线-点法建立车辆空间坐标系，然后通过三坐标测量仪数据通信模块将试验车辆R点的空间坐标值读入测试系统的基础数据界面中，点击“计算P/V点坐标”，测试系统会根据修正公式自动计算出相应的P1点、P2点、Pm点、V1点、V2点的空间坐标值。在计算完试验车辆的基础测量点之后，点击“前方视野测试”按钮，进入驾驶员前方视野各测试项目计算模块，通过测试系统中每一步的提示，从而快速地完成试验样车该项目的测试。试验完成后，试验员可以点击保存按钮将车辆的基础测量点及测试结果进行数据化存储。

3 应用效果

通过传统方法和优化方法对3辆不同企业的M1类乘用车进行了驾驶员前方视野测试比对试验，从而对汽车驾驶员前方视野测试系统各功能模块的应用效果进行测试分析，测试结果如表1所示。

表1 测试结果汇总表

从汇总表中可以看出，不同企业的3款车型采用传统及优化两种手段在定性测量项目中，都是“符合”标准限值要求，在“A柱双目障碍角”和“通过V2点与转向盘上缘相切平面与水平面夹角”两个测试项目中，传统方法和优化方法对于3款车的测试结果最大偏差均为0.1°。由此可以得出该驾驶员前方视野测试系统的测试精度是可以得到保障的，另外由汇总表的测试时间也可以看出，优化后的测试方法相比于传统的测试方法，测试效率提高了一倍。

4 结论

文章设计的汽车驾驶员前方视野测试系统，经过检测单位在试验样车上的实际应用，取得了比较满意的测试效果，总体上完成了测试系统的设计目标，在保障了测试精度的前提下，有效地提高了检测效率。

[1] GB 11562 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法.

[2] 张志波,苑林,谢东明,郭勇.汽车驾驶员前方视野及评价[J].汽车技术, 2013 (4) :46-49 .

[3] 吴中华,郑恒雍,程军军.汽车前方视野测量与评价研究[C]// 中国汽车工程学会年会. 2008.

[4] 房旭,姚勇.三维H点装置对汽车前方视野测试的影响[J]. 世界汽车, 1999(4):13-15.

[5] 陈浩,马艳,郝亮,等.汽车驾驶员视野拓展系统的设计与实现[J].汽车工程师, 2016(6):19-23.

[6] 李长林.Visual Basic 串口通信技术与典型实例,清华大学出版社.2006年4月,ISBN7-302-1288505/TP.8192 P1-25.

[7] 刘文涛.Visual Basic+Access 数据库开发与实例.清华大学出版社.2006年7月.

[8] 张莹,曹金国,杨光辉.汽车设计开发中驾驶员视野设计及校核[C]沈阳科学学术年会. 2013.

The Design and Research on motor vehicle forward visibility for drivers

Zhang Xiaolong1, Li Bing2, Xu Feng2, Lin Deqiang2, Zhao Chenguang2
( 1. China Automotive Technology & Research Center, Tianjin 300300; 2. CATARC Automotive Quality Inspection Center(Ningbo) Co. Ltd, Zhejiang Ningbo 315336 )

This paper introduced a driver's forward vision field measurement system developed basing on VB platform through the research and analysis of the driver's forward vision field test methods and related standards. Firstly the system estimate the point and line’s general area on the windshield or the A-Pillar that meet the standards’s requirements. Then it achieved the real time communication between the computer and the three coordinate measuring instrument through the data interface file, then it put the achieved current three coordinate measuring instrument data into each test items’ mathematical models and do the conformity determination according to the standards’ limite value.

forward vision field; VB platform; the three coordinate measuring instrument

U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)19-143-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.048

张晓龙（1978-），男，研究生，高级工程师，就职于中国汽车技术研究中心。研究方向：汽车被动安全。< class="emphasis_bold">通讯作者简介：李兵

李兵(1988-)，男，研究生，中级工程师，就职于卡达克机动车质量检验中心（宁波）有限公司。整车检测与法规研究。