汽车视野设计原理和方法研究

汽车视野设计原理和方法研究

第３８卷第４期

机械工程学报

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Ｎｏ４２０Ｏ

２年４月

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汽车视野设计原理和方法研究

葛安林任金东黄金陵龚梦泽

（吉林大学汽车工程学院长春１３００２５）

摘要：论述基于人机工程学原理的汽车视野设计方法，井介绍为实现这一方法所研制的三维ｃＡＤ系统。实践证明该系统效率很高．运行可靠，对汽车视野设计有实用价值。美键词：汽车视野眼椭圆眼点视区ｃＡＤ系统中田分类号：ｕ４６３

８２１

Ａ

测量统计可以证明，正常驾驶时驾驶员的眼点在汽车坐标系中的位置分布一般具有二维正态的性汽车视野性能直接影响到汽车的行驶安全性、质，如图２ａ。二维正态分布的概率密度函数可写为

驾艘员

１汽车视野设计原理

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１．１汽车视野设计要求

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在汽车周围．有一个驾驶员视线达不到的范囊一，｜

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围；在汽车内部．由于方向盘的遮挡，在仪表板上也会产生一个盲区。这些盲区将影响安全驾驶。因图ｌ轿车后视野的标准要求

为获取足够的交通状况信息，汽车视野必须保证９５％以上的驾驶员视野能达到相关标准和法规的要求。例如：

（１）前方视野包括保证驾驶员在交通路口的停车线内能看到交通灯和其他交通标志；前风窗玻风窗刮扫区及刮净率的要求等等。

（２）后方视野

一般是通过视镜来实现的间接

视野。我国的强制性标准ＧＢｌ５０８４一１９９４《汽车

后视镜的性能和安装要求》规定轿车的内、外后视镜的视野范围如图ｌ所示。

１．２视野计算时驾驶员眼点位置的选取

计算汽车视野范围首先要合理选取眼点的位置，从此眼点出发得到的视区能够代表某驾驶员群ｆ１）眼椭圆及其应用机理

图２服椭圆的由来和意义

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２∞１０４０６收崮初稿，２∞１０７∞收到修改穑

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０前言

乘坐舒适性及操纵方便性，是汽车车身总布置设计过程中一个重要环节。但在汽车设计阶段，对于三维空间问题，如何保证驾驶员群体的视野能够满足法规的要求。这是本文要讨论的核心。

此设计时必须精心检查盲区的大小和部位，并通过采用内、外后视镜等来扩大视野范围。

璃有足够的透明区：对Ａ立柱双目障碍角的限制；体的视区。

汽车视野设计原理和方法研究

２００２年４月

素

葛安林等：汽车视野设计原理和方法研究

第９５百分位的眼椭圆，因此．本文中所指的驾驶员群体包含９５％的驾驶员。②计算可视区时，应选择使视野为最小的眼点。③计算盲区时．应选择使障碍区为最大的眼点。

唧｛－高［（半）２

：ｐ［警］（警］＋（警则Ⅲ

式中

而，而——两个坐标变量

∥。，∥：——两个方向位置数据的均值吼，毋——标准差

ｐ——相关系数

所以，恒等概率密度线方程为

专ｆ睁］２＿ｚＰ降）（警）＋

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当取不同的概率值时便有不同的卉常数）值与

之对应。式（２）可整理成为

图３眼椭圆的位置

《（ｚ１一Ｈ）。一２舰吗（＾一“Ｘ而一胁）＋

口？（屯一胁）２＝ｄ２

式中

（３）

例如，在计算右后视区时．选择眼椭圆上离右后视镜最远的左眼点及相应的右眼点，则求出的是９５％驾驶员都可见到的视区；在计算左Ａ立柱双眼障碍角时．选择椭圆上离Ａ立柱量近的左眼点及相应的右眼点，则求出的是９５％驾驶员都不可见的障碍角。当目标在直前方水平视线３０。（人眼的极限转动角）以外时．若要注视目标、，需要转动头部直至将眼睛转动３０。后的视线投向目标。此时求作视区的计算模型中应计及所需的头部转动角，则视线将从随着头部转动后的新眼点出发．参见圈４和图５。

ｄ２＝（１一ｐ２）口？以ｃ２

若上述数据是某群驾驶员正常驾驶时眼点位置

的测量统计结果．则ｄ２取不同值时，式（３）表达的是以驾驶员眼睛位置数据均值“。、ｐ２）为中心，与ｘ，、如两坐标（例如指汽车的前后方向和上下方向）

成某一角度的椭圆曲线族，不同椭圆对应着不同概率值（百分位）。即＝维正态分布的等概率密度线为椭圆，在空间实际形成三维眼椭圆．见圈２ｂ。

由二维正态等概率密度线的性质可知，眼椭圆百分位是落在其切线的含眼椭圆一侧的眼睛的概率。图２ｃ是第９５百分位的眼椭圆．若切线为视线．则９５％的驾驶员眼点落于视线含椭圆一侧，以此视线来进行计算则可求得代表相应群体的视区（或障碍区）。可见，眼椭圆是一种较理想的工具。

眼椭圆的形状与座椅的调节行程有关。设计时眼椭圆的定位是从座椅的参考点（ＳｇＲＰ）出发，按调节行程和靠背角作适当修正，眼椭圆中心在汽车坐标系毋ｚ中的位置通过计算获得，参见图３。图３中Ｌ３１、ｗ２０、Ｈ７０等都是ＳＡＥ标准中规定的尺寸符号。

（２）眼点位置的选取

对于不同的视野计算，在眼椭圆中眼点的选取是不同的，一般遵循如下原则：①设计时一般选用

２视野计算模型和求作方法

２．１求间接视区

通过后视镜的可视区是间接视区，它指的是两

单眼水平视区和垂直视区。圈４所示的是两单眼水

平视区，其求法如下。

（１）首先定义眼椭圆及视镜在汽车坐标系中的

位置，选定镜面上离左眼点一最远的点肌并有与

眼点相应的头部转动中心Ｐ。

（２）肼连线与头的正前方夹角若大于３０。，则

必须转动头部，直至此夹角等于３０。（圈中虚线位置１。

（３１根据光学性质，作头部转动后的左右眼点

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汽车视野设计原理和方法研究

机械工程学报第３８卷第４期

上、下边缘及轮毂、轮辐的上边缘。

（１１求轮缘形成的双目障碍区。①方向盘上半部轮缘在仪表板工作平面上形成的双目障碍区是由左、右眼椭圆中心作为眼点求得的两单眼障碍区的重叠部分，定义为特征障碍区，见图６８，但它不代表群体的双目障碍区。②定义ｃ点。ｃ点为自左、右椭圆中心的中点并通过方向盘上轮缘中心的视线，在仪表板工作平面上的交点（在特征障碍区内）。③定义工作平面上的闭合曲线。作左、右眼椭圆间的中心眼椭圆。过方向盘上的轮缘中点与中心眼椭圆相切的视线，与工作平面相交，将一系列

圄４求作问接视区

交点依次连成的曲线，定义为闭合曲线，见图６ｂ。一般该闭合曲线为椭圆，可用通过中心眼椭圆的上、下、左、右（１、３、４、２１四点的视线来作出。④求作群体的双目障碍区。取出特征障碍区．将区内ｃ点沿闭合曲线上每个点定位．特征障碍区髓着平移，扫过的面积即为该驾驶员群体的轮缘双目障碍区，见图６ｃ。

由上可见，在计算方向盘轮缘引起的视野障碍时．选择了眼椭圆中心处的眼点来作特征障碍区。不同于一般原则，这是为了简化计算方法。实 …… 此处隐藏：3177字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……