分體式車輛的操控輔助設備的製作方法

2023-05-17 23:21:41

專利名稱：分體式車輛的操控輔助設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車零部件領域，更具體地說，涉及分體式車輛的操 控輔助設備。
背景技術：
分體式車輛，通常是指大型的拖掛車輛一般具有較長的車身長度，並 且，分體式車輛由牽引部和拖桂部連接而成，在操控上有一定的困難。操 作分體式車輛最大的難度在於倒車。由於牽引部和拖掛部一般具有不同的 轉向半徑，同時牽引部和拖掛部是通過可轉動的方式連接，因此牽引部和 拖桂部在進行倒車並轉向時具有不同的運行軌跡。駕駛員僅僅能夠操作牽 引部，因此駕駛員對於牽引部的移動方向是可以預計的，但是，駕駛員對 於拖掛部的移動方向難以預計，因此容易發生碰擦事故。
後視攝像頭被用於輔助倒車，後視攝像頭在單體式車輛上得到了廣泛 的引用並且具有不錯的效果。雖然目前通常都在拖掛部的後方安裝了攝像 頭以輔助倒車，但是效果不佳。分體式車輛與單體式車輛的不同點在於， 單體式車輛的車身是一體的，只具有單一的轉向軌跡，駕駛員可以通過後 視攝像頭預見到轉向軌跡，並且通過操作來進行調整。而分體式車輛的牽 引部和拖掛部具有不同的轉向軌跡，駕駛員通過後視攝像頭觀察到的是拖 掛部的轉向軌跡，而能夠進行操作的僅僅是調整牽引部的轉向軌跡。如上 面所介紹的，由於兩者的轉向軌跡之間存在差異，後視攝像頭獲取的圖像 和駕駛員的操作之間無法形成完全的一致，因此駕駛員的操作並不能準確 地體現在拖掛部的移動軌跡上。這就容易導致碰擦事故的發生。

實用新型內容
本實用新型的實施例提出一種能夠直觀反映駕駛員的操作和拖掛部移 動軌跡的設備。根據一個實施例，提出一種分體式車輛的操控輔助設備，用於包括牽 1部和拖掛部的分體式車輛，其中的牽引部和拖掛部具有不同的轉向半徑。 該操控輔助設備首先通過靜態信號採集器採集牽引部和拖掛部的靜態信 號，靜態信號包括牽引部和拖掛部的長度信號、以及牽引部和拖掛部的最 小轉向半徑信號。移動方向信號採集器用於採集牽引部和拖掛部的移動方 向信號。位於牽引部和拖桂部的連接點的夾角採集器採集牽引部和拖桂部 的移動方向之間的夾角信號。視頻信號採集器採集原始視頻信號。為了預 測牽引部和拖掛部的移動方向和位置，動態信號生成器根據從視頻信號採 集器採集的原始視頻信號、從靜態信號採集器獲取的靜態信號、從移動方 向信號採集器獲取的移動方向信號、以及從夾角採集器獲取的夾角信號， 生成牽引部和拖掛部的動態信號，動態信號反映了對於牽引部和拖掛部的 移動方向和位置的預測。動態信號提供給一動態信號呈現器進行呈現。
根據一個實施例，視頻信號採集器可以是傾斜地安裝在拖掛部後部的 頂端的後視攝像頭。
根據一個實施例，動態信號呈現器包括視頻信號呈現裝置和動態信號 繪製裝置。視頻信號呈現裝置呈現後視攝像頭獲取的圖像。動態信號繪製 裝置利用動態信號呈現對於牽引部和拖掛部的移動方向和位置的預測，對 該預測進行真實空間坐標至像素坐標的坐標轉換，並在視頻信號呈現裝置 所呈現的圖像的基礎上通過繪製預測線段體現該對於移動方向和位置的預 測。
該分體式車輛的操控輔助設備能夠通過預測線段直觀的反映駕駛員的 操作和拖掛部移動軌跡之間的聯繫，使得操作的準確度提高，減小出現碰 擦事故的可能性。


本實用新型的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過下面結合附 圖和實施例的描述而變得更加明顯，在附圖中，相同的附圖標記始終表示
相同的特徵，其中
圖1揭示了根據一實施例的分體式車輛的操控輔助設備的結構5圖2揭示了根據-
圖3揭示了根據-
圖4揭示了根據-圖5揭示了根據-圖6揭示了根據-圖7揭示了根據-圖8揭示了根據-
實施例的靜態信號採集器的結構 實施例所採集的靜態信號的示例； 實施例的動態信號生成器的結構 實施例所採集的動態信號的示例； 實施例進行移動方向和位置的預測的示意圖 實施例的動態信號呈現器的結構； 實施例呈現動態信號的示意圖。
具體實施方式
參考圖1所示，揭示了根據一實施例的分體式車輛的操控輔助設備， 包括靜態信號採集器102、移動方向信號採集器104、夾角採集器106、 視頻信號採集器107、動態信號生成器108、動態信號呈現器110。
靜態信號採集器102用於採集牽引部和拖掛部的靜態信號。這些靜態 信號包括牽引部和拖掛部的長度信號、牽引部和拖掛部的最小轉向半徑信 號等。參考圖2所示，在一個實施例中，牽引部和拖掛部的長度信號由長 度採集器202進行採集，牽引部和拖掛部的最小轉向半徑信號由靜態轉向 半徑採集器204進行採集。
在一個實施例中，會採集更多的靜態信號，參考圖3所示，
其中，
OA是牽引部的最小轉向半徑； A點是牽引部前輪的輪軸中點；
O點是假設的轉向中心，該轉向中心既是牽引部的轉向中心，又是拖 掛部的轉向中心；
M點是牽引部和拖掛部的連接點； B點是牽引部後輪的輪軸中點；
G'點是拖掛部後橋的中點(假設以最小轉向半徑移動)； OG'是拖掛部圍繞O點轉向的最小轉向半徑。 於是，在上述的各個距離之間存在下述的關係 (9G'= a/042 — X52 + MS2 — MG2 。在圖3中，OA和OB之間的夾角記為61, OM和OB之間的夾角記 為62， OM和OG'之間的夾角記為63。
認為牽引部在AB連線的方向上移動，拖掛部在MG'連線的方向上移 動。移動方向信號採集器104用於採集牽引部和拖掛部的移動方向信號， 即AB連線的方向和MG'連線的方向(假設拖掛部以最小轉向半徑OG'移 動)。
夾角採集器106用於採集牽引部和拖掛部的移動方向之間的夾角信 號。圖3所揭示的狀態是牽引部和拖掛部都以最小轉向半徑進行移動時的 狀態。在實際的操作過程中，車輛不可能直接就進入到這種移動狀態。比 如，當牽引部和拖掛部起始狀態是沿一直線的時候，即使駕駛員將方向盤 放置在最大的轉向位置，還是需要經過一段時間之後，牽引部和拖掛部才 能夠進入到圖3所示的狀態。在上述的時間段內，牽引部由於是可以直接 操作的，因此可以直接進入到最小轉向半徑狀態，而拖掛部不會直接進入 到最小轉向半徑狀態，拖掛部會逐漸地增加其轉向角度，進入到最小轉向 半徑狀態。在這個過程中，拖桂部的移動軌跡並不是嚴格地按照圖3中所 示的以OG'為半徑的圓周運動，而是一條弧線。為了準確地預測這條弧線， 需要利用到牽引部實際移動方向和拖掛部實際移動方向之間的夾角，即圖 3中的AB和MG'之間的夾角。該夾角由夾角採集器106進行實時的測量， 夾角採集器106安裝在牽引部和拖掛部的連接點，即圖3中的M點，可以 採用霍爾傳感器實現。
如上面所述的，當牽引部和拖掛部處於一直線時，以及牽引部和拖掛 部都處於最小轉向半徑時，它們的移動軌跡都是固定的。需要留意的時， 當牽引部在駕駛員的操作下直接進入最小轉向半徑時，拖掛部需要經過一 個過程才能逐漸地進入到圖3所示的模式。在這個過程中，拖掛部的轉向 半徑在不斷變化，是動態的。動態信號生成器108用於對拖掛部在這一階 段的移動軌跡進行預測。動態信號生成器108根據從視頻信號採集器107 採集的原始視頻信號、從靜態信號採集器102獲取的靜態信號、從移動方 向信號採集器104獲取的移動方向信號、以及從夾角採集器106獲取的夾 角信號，生成牽引部和拖掛部的動態信號，該動態信號反映了對於牽引部和拖桂部的移動方向和位置的預測。視頻信號採集器107可以由安裝在拖 掛部後部，具有一定的高度並且傾斜安裝的後視攝像頭實現，採集的原始 視頻信號為拖掛部後方的視頻影像。
在一個實施例中，動態信號生成器108包括移動方向預測裝置402和 位置預測裝置404。移動方向預測裝置402根據從靜態信號採集器獲取的 靜態信號、從移動方向信號採集器獲取的移動方向信號、以及從夾角採集 器獲取的夾角信號生成牽引部和拖掛部的移動方向預測信號。位置預測裝 置404根據從靜態信號採集器獲取的靜態信號、從移動方向信號採集器獲 取的移動方向信號、以及從夾角採集器獲取的夾角信號生成牽引部和拖掛 部的位置預測信號。
在一個實施例中，會採集更多的靜態信號，參考圖5所示。
e4是牽引部實際移動方向和拖桂部實際移動方向之間的夾角，由於拖 掛部並不是立即按照最小的轉向半徑移動，因此，拖掛部的實際轉向半徑
是OG, G點是拖掛部後橋的中點的實際位置。在圖5中，64是即AB和 MG之間的夾角；
C點是從0點向MG做垂線與MG的交點，即OC與MG是垂直的， 於是，OM與OC之間的夾角等於04; 於是得到
OM"M52 +042 -爿52 ; MC = OM x sin94; OC = OM x cos94; CG =MG-MC;
進一步得到下面的關係 OG = V(細2 + OH) * (cos 04)2 + (MG - (VM52 + 042 - W2) * sin —。
基於上述的數據和信號，動態信號生成器108的移動方向預測裝置 402和位置預測裝置404對車輛的下一步移動，尤其是拖掛部的下一步移 動進行預測，參考圖6所示
設定坐標基準點C', C'點通常就是放置後視攝像頭的位置，坐標取水 平方向的二維坐標。
8GD是拖桂部後橋的中點至拖桂部右側邊緣的距離，即D點是拖桂部 的右側邊緣；
GE是拖掛部後橋的中點至拖掛部左側邊緣的距離，即E點是拖掛部 的左側邊緣；
GC'是坐標基準點C'(後視攝像頭的位置)到拖掛部後橋的中點的距
離；
C'R是坐標基準點C'(後視攝像頭的位置)到拖掛部後側邊緣的距離， 即R點是拖掛部的後側邊緣。
由於後視攝像頭能夠觀察到後方一定距離內的景象，因此，假設在後 視攝像機的觀察範圍內有一個點P， P點在以C'為原點的坐標系內的坐標 是P(x, y)。該點P到拖掛部後側邊緣的距離為dist，參考圖6所示，dist 僅考慮沿x軸方向的距離，不考慮y軸方向的距離。
預測後一時刻，P點移動到了 P'點，P'點的坐標是P'(x'， y'),此時，
拖掛部轉過的角度e，即拖掛部後橋的中點與o的連線之間的夾角e計算
如下
e= dist/OG, dist既是P點到拖掛部後側邊緣的距離，也是G點所劃
過的弧長，因此角度e可以通過上述的公式計算得到；
P(x， y) = ((dist + GC + CR)， GD)
於是，可以預測P'點的坐標是P'(x'，y')為
P'(x'， y') = ((OG - GR) x sine +(GC+CR) x cos6) - GC， OGx(1-cos6 ) + (GC+CR) x sin9 + GR x cos6)。
這樣，動態信號生成器108就預測了一個參考點P在下一時刻的位置P'。
在完成了上述由動態信號實現的移動方向和移動位置的預測之後，動 態信號呈現器110將根據動態信號呈現這種預測，以便於向駕駛員提供足 夠的信息。
參考圖7所示，在一個實施例中，動態信號呈現器110包括視頻信號 呈現裝置702和動態信號繪製裝置704。視頻信號呈現裝置702呈現視頻 信號採集器107採集的視頻信號，可以採用顯示屏來實現。動態信號繪製裝置704在由視頻信號呈現裝置呈現的視頻信號的基礎上繪製動態信號。
在一個實施例中，動態信號繪製裝置704包括轉換真實空間坐標至像 素坐標的坐標轉換器740和根據移動方向預測信號和位置預測信號繪製預 測線段的預測線段生成器742。
圖8揭示了 一實施例中呈現動態信號的示意圖。圖中的後視攝像頭800 (即視頻信號採集器107的一種實現)的架設高度為h,傾角為p。在前 面所描述的預測用的二維坐標係為(x, y)。後視攝像頭使用三維坐標系(x' ， y' z')，假設將預測用的二維坐標係為(x， y)放置在距離後視攝像頭距離為f處， 利用現有的轉換方法和算法，可以得到上述的點P(x, y),以及其預測位置 P'(x'， y')在三維坐標系中的位置P(x， y， z)以及對應的預測位置P'(x'， y'， z')。由於該轉換算法是公知的，並且不是本申請關注的重點，在這裡不進 4亍詳細的i兌明。
於是，就完成了真實空間坐標和像素坐標之間的轉換，在得到了P點 以及其預測點P'的像素坐標之後，可以利用一系列預測的P'點的像素坐 標，繪製預測線段，從而在視頻信號呈現裝置呈現的視頻信號的基礎呈現 出預測的拖掛部的運行軌跡。
於是，該分體式車輛的操控輔助設備通過對拖掛部移動軌跡的預測，
應。由於駕駛員能夠直接了解拖掛部的預測移動軌跡，操作準確度能夠提 高，並減小出現碰擦事故的可能性。
上述實施例是提供給熟悉本領域內的人員來實現或使用本實用新型 的，熟悉本領域的人員可在不脫離本實用新型的發明思想的情況下，對上 述實施例做出種種修改或變化，因而本實用新型的保護範圍並不被上述實 施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創新性特徵的最大範圍。
權利要求1.一種分體式車輛的操控輔助設備，其特徵在於，用於包括牽引部和拖掛部的分體式車輛，所述牽引部和拖掛部具有不同的轉向半徑，所述操控輔助設備包括靜態信號採集器，採集所述牽引部和拖掛部的靜態信號；移動方向信號採集器，採集所述牽引部和拖掛部的移動方向信號；視頻信號採集器，採集原始視頻信號；夾角採集器，採集所述牽引部和拖掛部的移動方向之間的夾角信號；動態信號生成器，根據從視頻信號採集器採集的原始視頻信號、靜態信號採集器獲取的靜態信號、從移動方向信號採集器獲取的移動方向信號、以及從夾角採集器獲取的夾角信號，生成牽引部和拖掛部的動態信號；動態信號呈現器，呈現從所述動態信號生成器獲取的動態信號。
2. 如權利要求1所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述靜態信號採 集器包括採集所述牽引部和拖掛部的長度信號的長度採集器； 採集所述牽引部和拖掛部的最小轉向半徑信號的靜態轉向半徑採集器。
3. 如權利要求1所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述夾角採集器 安裝在所述牽引部和拖掛部的連接點。
4. 如權利要求3所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述夾角採集器 是霍爾傳感器。
5. 如權利要求1所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述動態信號生 成器包括根據從靜態信號採集器獲取的靜態信號、從移動方向信號採集器獲取的移動方向信號、以及從夾角採集器獲取的夾角信號生成牽引部和拖掛部的移動方向預測信號的移動方向預測裝置；根據從靜態信號採集器荻取的靜態信號、從移動方向信號採集器獲取 的移動方向信號、以及從夾角採集器獲取的夾角信號生成牽引部和拖掛部 的位置預測信號的位置預測裝置。
6. 如權利要求5所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述動態信號呈 現器包括呈現視頻信號採集器採集的視頻信號的視頻信號呈現裝置； 在所述視頻信號呈現裝置呈現的視頻信號的基礎上繪製從動態信號生 成器獲取的動態信號的動態信號繪製裝置。
7. 如權利要求6所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述動態信號繪 制裝置包括轉換真實空間坐標至像素坐標的坐標轉換器；根據移動方向預測信號和位置預測信號繪製預測線段的預測線段生成器。
8. 如權利要求1所述的操控輔助設備，其特徵在於，所迷視頻信號採 集器是安裝在拖桂部後部的後視攝像頭。
9. 如權利要求8所述的操控輔助設備，其特徵在於，所述後視攝像頭 傾斜地安裝在拖掛部後部的頂端。
專利摘要本實用新型的實施例提出分體式車輛的操控輔助設備，用於包括牽引部和拖掛部的分體式車輛，其中的牽引部和拖掛部具有不同的轉向半徑。該操控輔助設備首先通過靜態信號採集器靜態信號，靜態信號包括牽引部和拖掛部的長度信號、以及牽引部和拖掛部的最小轉向半徑信號。移動方向信號採集器用於採集牽引部和拖掛部的移動方向信號。位於牽引部和拖掛部的連接點的夾角採集器採集牽引部和拖掛部的移動方向之間的夾角信號。視頻信號採集器採集原始視頻信號。動態信號生成器根據原始視頻信號、靜態信號、移動方向信號、以及夾角信號，生成動態信號，動態信號反映了對於牽引部和拖掛部的移動方向和位置的預測。動態信號提供給一動態信號呈現器進行呈現。
文檔編號G01B11/00GK201402131SQ20092000822
公開日2010年2月10日 申請日期2009年3月30日 優先權日2009年3月30日
發明者黃漢知 申請人:德爾福技術有限公司