【《轿车A柱补盲系统设计分析》4900字（论文）】

轿车A柱补盲系统设计分析摘要：A柱是车辆左前部和右前部连接前舱和车顶的连接柱，在轿车行驶过程中，会遮挡一部分转弯视野，这对轿车的行驶造成了很大的安全隐患。因此，消除轿车A柱的盲区是非常有必要的。针对这一问题，本文在不改变A柱的结构的前提下，设计了一种轿车A柱补盲系统。该系统在轿车A柱外置高清无线网络摄像头，内置显示屏，通过无线网络进行连接，同时加入供电系统和存储设备，实现了轿车在行驶过程中对A柱盲区的显示辅助功能。关键词：轿车A柱；盲区；安全绪论1.引言随着社会的快速发展，以及我国国民经济的持续增长，我国的轿车保有量不断持续增加，由此产生的问题也愈发明显，其中一个主要问题就是交通事故的频繁发生，因为交通事故而导致的致死率已超过30%，这对人民的生命安全带来了很大的威胁。近年来，通过交通部门的不断分析与研究，发现在造成的交通事故中，30%都是由轿车A柱盲区而导致的，这个比例相比于其他的原因高了不少。A柱就是轿车前端挡风玻璃的支撑的柱子，这个柱子的半径比较大，给我们正常的驾驶人员带来不少的盲区，很多意外事故的发生都是因为A柱视野盲区而造成的，所以A柱盲区就成为一个潜在的风险因素。这个地方经常容易被驾乘人员给忽略，甚至完全不会意识到它的危害，所以在开车时没有给予足够的重视，从而导致了很多意外事故的发生。2.研究意义正常情况下，普通轿车的“A柱”的宽度约为8厘米左右，A柱的半径越大就会导致由此带来的盲区越大。若按照这个数据计算，轿车左边A柱盲区约为6度，右边A柱盲区约为2度[1][1]王敏;周树道;彭文星;等.基于超声波传感器的汽车盲区检测系统研究[J].自动化技术与应用,2017,36(03):110-112.图1左侧、右侧A柱盲区的范围A柱既要支撑轿车的顶部，也要承受交通事故发生碰撞时所产生的巨大冲击力。从理论上讲，A柱的结构尺寸自然是越大越好，以确保轿车内部空间在发生事故时不会被压扁，从而保障驾驶员和乘客的生命安全。但是，A柱的结构尺寸越大，就会导致驾驶员的视觉盲区越大，从而影响轿车在正常行驶及转弯行驶时的安全性。因此，轿车A柱补盲系统有着一定的实用价值。2.轿车A柱补盲系统的发展现状由于科技和经济的快速发展，我国的轿车数量也急速增加，因轿车A柱盲区而造成的交通事故逐年增加，引起了越来越多的人关注这个问题。基于制造技术的提升以及加工工艺的改进，现在针对A柱盲区视野的消除，主要有以下几种方法：将一些硬性材物质添补到树脂玻璃中，使用树脂玻璃作为轿车A柱的主要材料，从而实现A柱透明的效果。例如：2001年沃尔沃在北美的国际车展上就推出了SCC这样一款概念车，驾驶员可以透过A柱上的树脂玻璃观察车外路面的交通情况。这种方法虽然将A柱视野盲区降到了最低，优化了驾驶视角，但A柱上仍然存在同样的问题，虽然该方法减少盲区，但却影响车辆的整体结构强度，从而导致车辆的抗碰撞的性能降低。使得碰撞会造成车子的整体的结构发生变化，容易变形等问题，从而会导致车辆安全性能降低。巴黎雪铁龙DS5采用了双A柱设计，中间有通明的三角窗。虽然这种设计比转弯时的盲区小得多，但它还是会带来新的盲区。新盲区虽然很小，但是它仍然会对驾驶员的视野产生不好的影响。采用大视野盲区车贴透镜，该透镜是塑料材质的菲涅尔透镜。通过它可以观察到A柱盲区的交通情况，但此方法的弊端是图像不清晰，而且图像尺寸相对较小。这种情况下就导致驾驶员需要耐心的观察，容易使其分心，反而会提高交通事故发生的概率，这种方法对消除A柱的盲区的效果并不理想。改变A柱的材料以提高其强度，但是目前高强度材料里面钢材工艺最成熟，而钢材无法做成透明的。其他可以实现减少A柱盲区的材料，但是材料强度不够，无法通过轿车碰撞实验。上述几种方案都是在材料的制造与加工等方面对A柱进行改进的。虽然这些方案能够对消除轿车A柱盲区提供帮助，但带来的其他问题也同样不可小视。例如：挖空A柱的设计确实给驾驶员提供了较好的视野，但是它的安全性要低得多。从安全性能方面考虑，该设计方案造成A柱强度降低，导致的车辆在碰撞测试中很难获得测试，从而影响车辆的后期销售，因此轿车的A柱要在发生交通意外时能够支撑车身的重量且不会变形，为驾乘人员留下足够的安全空间。随着科技的进步，5G通信、云计算、图像处理、计算机等技术越来越成熟，基于这些科学技术，目前的轿车A柱盲区消除系统有以下几种：（1）2014年12月中旬，为了增强汽车的安全性能以及智能化，\o"捷豹"捷豹\o"路虎"路虎宣布推出“透明A柱”等技术，。该技术是360°虚拟\o"城市"城市风挡（360VirtualUrbanWindscreenSystem），在该系统中，车辆的A、B、C柱内表面上都安装了屏幕，通过屏幕实时记录并展示A、B、C柱在相应盲区内的摄像头录制的图像，实现360度的全景视野。再借助高清显示技术，将关键信息在恰当的位置突出显示，例如：将出现在盲区内的物体边缘标记高亮度圆圈。当驾驶员打开转向信号灯或车辆进入十字路口时，该系统会自动启动,相应位置的显示屏也会开始工作，从而产生了A柱透明的效果，因此该技术被形容为“透明A柱”。但最终并没有实现量产，可能是由于技术不成熟或成本太高等原因导致。沃尔沃汽车公司开发的BLIS（盲点信息系统）是一个在能人驾驶人员非常信任的系统。它通过安装在车门后视镜中的后向数字红外摄像头来检测汽车两边的路况。当车辆进入后视镜的盲区时，该系统将通过A柱内侧的警示灯向驾驶员发出警告。驾驶员通过该系统和后视镜所观察的情况，能够快速判断变道的可行性。而当驾驶速度超过每小时10公里时，该系统就会自动激活，可以对各种类型的车辆做出反应，并且在白天和夜间都能正常工作。但由于该系统成本较高，目前普遍装配在高档轿车上，对于普通轿车来说并不适用。基于超声波测距以及传感器的基本原理，研发出了一种轿车驾驶盲区障碍预警装置。该装置可以采集和分析车辆盲区内的实时路况，通过处理后实时告知驾驶员盲区内的情况。而车载单片机系统在对摄像头采集到的道路信息进行全面综合处理、判断后，会将潜在的危险通过预警信号告知驾驶员，从而降低了意外事故发生的风险。该系统的研制可以在很大程度上提高轿车的安全性能。HUD（HeadUPDisplay），即平视显示器，该技术最早应用于军事领域，可以将指令等信息显示在正常的视野范围内，并且不影响驾驶员对周边环境的观察，这样就不用低头去观察飞机仪表盘上的相关数据。1998年通用公司研发了车载平视显示器，虽然该显示器只显示驾驶速度等信息，但该产品还是引起叫轿车业内人士的注意。随着技术的发展，HUD的功能也越来越丰富。2003年，第一台将驾驶信息和夜视成像信息集成的显示屏被研制出来。到了2006年，车载显示屏在突出显示颜色方面也取得了重大突破，即从一种颜色显示发展到多种颜色复合显示,该显示屏被安装到品牌为凯迪拉克STS4.6中。到2015年5月，一种名为先锋投影平视显示器的产品进入市场[2][2]冯振强.汽车A柱盲区辅助观察系统设计[C].西安工业大学,2016.目前的研究采用技术都比较先进，效果也比较好，但同样也带来了成本高，难以量产等问题，对大部分轿车来说并不适用，难以普及推广。3.轿车A柱补盲系统的构成该轿车A柱补盲系统是由供电系统、高清摄像头、显示屏、存储设备四个部分组成的，形成了一个完整的应用系统，使A柱遮挡驾驶员视界的问题得到初步解决，提高行车安全性。通过使用高清摄像头，将被A柱遮挡的轿车左右两侧的盲区图像通过无线网络传输到显示屏上，将被轿车A柱遮挡的实时路况信息反馈给驾驶员，方便其结合实时的路况做出对应的操作，有效防止意外的产生。此外，该系统还配有存储设备，可将影像进行保存，因此该系统既实现了A柱补盲功能，又实现了行车视频辅助记录功能。图2系统功能框架4.轿车A柱补盲系统的设计与实现1.高清摄像头安装方案轿车A柱两侧盲区的范围存在着不同，其盲区角度也不同。我国轿车的驾驶位都在轿车的左侧，导致驾驶员的左侧盲区比较右侧盲区大的多。轿车A柱左侧盲区是当驾驶员坐在驾驶座椅上，眼睛查看左侧A柱所形成车外部分的视野盲区。结合几何原理，高清摄像头应安装在从驾驶员眼睛位置处发出的两条射线和轿车A柱的相切的地方。高清广角摄像头安装在两个切点处，可以将驾驶员A柱视野盲区内的情况拍摄到，从而消除了轿车A柱盲区对驾驶员视野所产生的遮挡，有效降低了交通事故的发生率。鉴于不同品牌轿车的A柱结构不同，故应该合理的调整高清广角摄像头的安装位置。例如，在轿车左侧的A柱上，应根据高清广角摄像头的大小尺寸，在A柱上选择合适的高度安装摄像头，并根据实际情况调整高清摄像头的摄像角度，以保证盲区内的情况能够被摄像头清晰的采集到[3][3]吴磊;范例;王烨文.汽车A柱盲区的消除与安全设计[J].科技视界，2019,（16）:46-472.显示屏的安装方案眼睛在看物体的时候，距离眼球中心最近的物体是最清晰，利用曲面显示屏，可以将远处的影像给拉近[4][4]纵科展;凤鹏飞.汽车A柱的盲区消除与安全设计[J].科技风,2017,(24):7.图3显示屏安装位置3.存储设备的安装记录行车过程的影像是有必要的。将车辆行驶途中的影像及声音保存到存储设备上，当事故发生时，交警和保险公司可以方便地将视频调取出来，以便进行事故责任的划分，保障事故双方的合法权益。摄像头通过车载无线网络将图像实时传输到车内显示屏中，并将实时画面存储到存储器中，为后期的调用以及检查做好准备。存储器拟安装在车辆驾驶员的座椅下面，避免因碰撞导致的物品脱落导致的二次伤害，既减少了对轿车内部空间的占用，又在一定的基础上提高了车辆安全性。4.图像传输云端存储该系统为解决固态存储内存较小的不可改变的物理影响，且传统的存储卡内存小无法满足高清画质的影像的大容量存储，如若因为存储空间较小导致正常行驶时无法正常工作，对驾驶员的安全无法得到保障，在意外发生时无法通过存储影像来捍卫自己的正当权益，所以为了满足覆盖存储，并且可以查找一定时间范围内的行车录像，所以采用了云存储的技术，通过技术手段将图像传输到云端存储，用户可以通过设置定时删除时间较久的视频，从而保证云端存储空间的足够使用，满足我们的循环存储，从而完美地解决了存储空间不够的技术问题。并且云端存储也很好的保证了数据的安全，不会导致数据的泄漏以及丢失。同时通过车载的5G模块将行车高帧率的影像通过高速率的网速及时上传到云端进行存储，在一定基础上提高了该系统的可靠性，减少了因为系统存储空间不够而带来的问题，切实保证驾驶人的合法权益。也避免了因存储空间不够而导致的数据丢失，极大地提高了数据后期的调用效能。5.结语经过我们实际测试的数据证明，该轿车A柱补盲系统能够正常工作，对消除A柱盲区起到一定作用，从而避免了一些由此导致的不必要的意外事故的发生。该系统为后期加装，生产成本较低，便于普及推广。但同时，因为该系统为后期加装，所以独立于整车的系统之外，目前仍然存