CN103318072A - 一种驾驶员失能眩光防控与测障系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，由测定机构、控制机构与执行机构组成，控制机构为处理器，测定机构由光强传感器组和小型激光测距传感器组成，执行机构包括眩光遮蔽机构、大灯切换器和报警装置；出现大灯晃眼时，眩光遮蔽机构开启进行遮蔽，大灯切换器工作，远光灯切换为近光灯；发生消失现象时，报警装置中的红灯报警，大灯切换器工作；出现大灯晃眼或发生消失现象同时，小型激光测距传感器将距离信息传递给处理器，处理器判断前方有障碍物，蜂鸣器报警；本发明克服了现有技术存在的多为人工手动操作、实用性不强的问题，解决由失能眩光导致的交通事故频发问题,提高驾驶人员的驾驶舒适性和道路交通的安全性。

Description

一种驾驶员失能眩光防控与测障系统

技术领域

本发明属于汽车、交通、电子、光学技术领域，涉及一种驾驶员失能眩光防控与测障系统。

背景技术

现今，随着车辆的逐渐增多而相关法规的监管有限，我国滥用远光灯现象十分普遍。根据调查，晚间城市道路七成以上驾驶员在不恰当条件下开启远光灯，而有近八成司机表示十分反感和担忧远光灯带来的眩光问题。

眩光是道路交通光环境的重要因素，国家公安部曾发布数据称，我国2011年夜间交通事故有30%—40%的交通事故与滥用远光灯造成的眩光问题有关。

与眩光有关的另一种现象是消失现象，即当某一物体（例如行人）因同时受到对象的车灯照射，而在某一相对距离内完全看不清该物，成消失状态。一般站在路中心线的行人当双向车距行人约50cm时，呈消失现象，将辨认不出行人。上述常见的眩光问题并同消失现象问题均属于对失能眩光的预防控制问题的范畴。

为了避免眩光影响，目前可采取交通工程措施，如改善道路照明，设道路中央分隔带并种植树木或设置防眩板遮蔽迎面而来车的灯光，也可采用其他车辆技术措施,如前灯用偏振玻璃做灯罩，使用双光束前照灯，汽车前方防炫目措施包括驾驶室内遮光挡板、驾驶员自带防炫目眼镜等，驾驶室内遮光挡板需要手动调整，而长期戴防炫目眼镜对司机带来不便，在反应速度和便利度方面均有不足。炫目现象与障碍物视觉消失现象会导致行人横穿道路的危险性上升，因此汽车前方区域内强光环境下无法看清行人而引发的交通事故频发，但目前市场尚无有效解决该问题的车载设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的多为人工手动操作、实用性不强的问题，提供了一种驾驶员失能眩光防控与测障系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，并结合附图做如下说明：

所述驾驶员失能眩光防控与测障系统包括传输数据并输出控制指令的处理器2、安装在车辆挡风玻璃处并与处理器2相连的光强传感器组1和小型激光测距传感器6、与处理器2相连的眩光遮蔽机构3、大灯切换器5和报警装置4。

所述光强传感器组1选用弧状排布的光敏电阻作为光信号的测定装置，光强传感器组1将光强信息传入处理器2中。

所述小型激光测距传感器6将汽车与前方障碍物之间的距离信息传入处理器2。

所述眩光遮蔽机构3包括电动机7、固接在电动机输出轴上的曲柄连杆机构、与曲柄连杆机构中的摇杆10固定连接的心轴11、与心轴11固定连接的支杆13、与支杆13活动连接的摇臂14、固定在车身上的机架16、固定在机架16上的横梁17、两端固定在横梁17与摇臂14上的遮光膜21。曲柄连杆机构中的曲柄8一端与电动机7输出轴固定连接，另一端与连杆9固定连接，连杆9与摇杆10固定连接，所述心轴11通过支架12与机架16固定连接；所述支杆13与摇臂14用弹簧15勾连；所述机架16通过支架a18、支架b19与车体固定连接。

所述报警装置4由绿灯、红灯与蜂鸣器组成，根据传输信号的不同作出相应的反应，一般状态下为绿灯，当出现消失现象时为红灯警报，当出现大灯晃眼、消失现象并测定前方有障碍时，则蜂鸣器警报。

防控大灯晃眼功能，可以在在大灯晃眼产生之前，眩光遮蔽机构3大灯切换器5开启，在挡风玻璃处对强光进行遮蔽，并将远光灯切换为近光灯以降低安全隐患。若此时在车辆前方一定距离内有障碍物，则在眩光遮蔽机构3与大灯切换器5开启的同时，报警装置4中的蜂鸣器鸣响进行报警。

防控消失现象功能，可以在消失现象情况下进行判断，报警装置4中的红灯和大灯切换器5开启，通过红灯警报对司机进行提醒，将远光灯切换为近光灯以降低安全隐患。若此时在车辆前方一定距离内有障碍物，则在报警装置4中的红灯与大灯切换器5开启的同时，报警装置4中的蜂鸣器鸣响进行报警。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

汽车防眩目技术是影响汽车行驶安全的一个关键技术,现有技术由于解决角度的不全面与成本偏高及挡膜的不合理性等诸多原因，在很多时候难以有效的根本解决关键问题，本发明提供一种探测、控制、障碍警报与灯光切换及主动遮光机构等组成的系统功能兼备的系统，能够很大程度的解决由失能眩光导致的交通事故频发问题，减少交通事故的发生率,提高驾驶人员的驾驶舒适性和道路交通的安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是系统功能模块关系图；

图2是光敏电阻与测定角度示意图；

图3是弧状光敏电阻排布示意图；

图4是扇式遮蔽系统结构图；

图5是眩光遮蔽机构示意图；

图6是遮蔽装置摇杆正视图；

图7是遮蔽装置摇杆俯视图；

图8是系统整体电路图；

图9是警报系统执行状态示意图。

图中：

1、光强传感器组；2、处理器；3、眩光遮蔽机构；4、报警装置；5、大灯切换器；6、小型激光测距传感器；7、电动机；8、曲柄；9、连杆；10、摇杆；11、心轴；12、支架；13、支杆；14、摇臂；15、弹簧；16、机架；17、横梁；18、支架a；19、支架b；20、端口；21、遮光膜；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明提供一种驾驶员失能眩光智能防控与测障系统，用以解决大灯晃眼与消失现象两种常见失能眩光现象问题。参阅图1，系统由测定机构、控制机构与执行机构三部分组成。其中，测定机构包括光强传感器组1和小型激光测距传感器6，控制机构为处理器2，执行机构包括眩光遮蔽机构3、大灯切换器5和报警装置4。

所述光强传感器组1，系统选用光敏电阻作为光信号的测定装置。实验中测定车距在100m之后几乎为环境光大小，其照度在2-3LX左右；在车距为10m左右时驾驶人眼点处照度可达100LX，使用光敏电阻可以达到良好的效果。由于对光源照度的测定值与测定角度相关，参照图2，光敏电阻1的照度为光敏电阻2的sinβ倍，也即当光敏电阻接受平面与光线垂直时照度测定值最大。在实际行车中，对方车辆远光灯做为光源不能总垂直照射己车挡风玻璃，因此要测得较为准确的实时最大照度数据，应使用弧状光敏电阻排布，参照图3。通过对不同时刻最大值的持续测定，在一段时间内（几秒内）计算得平衡值L0设为基准环境光，并不断调整以适应行车环境的变换。对产生大灯晃眼与消失现象的临界判断均来源于对光信号的判断。对于大灯晃眼，判断依据为光照度增量临界值及光照度变化率，光照度的变化与车距关系明显，光照度增量与变化率均随车距减小而增大。实际测定中在40-50m左右时开始出现晃眼感受，此时光照度增量略大于10LX，60m处略小于10LX，系统选用10LX作为光照度增量临界值，选用14LX/S作为光照度变化率临界值（选定两车最低相对速度50KM/H）。即控制机构判定光照度增量为不小于10LX而光照度增量不小于14LX/S时，传递执行信号。对于消失现象，判断依据为时刻眼点光照度最大值与光照度变化率。在每个时刻所有光敏电阻测定数据中取最大值LMAX，当LMAX大于基准环境光时，且在一定时间段内（几秒内）光照度变化率持续大于1.4LX/S（选定两车最低相向速度为50KM/H）时判定为到达消失现象光环境条件，输出相应执行信号。

所述小型激光测距传感器6，对障碍的测定最为快捷和相对准确的就是对前方障碍物的距离及距离的变化进行判断，现今使用激光、超声波、红外线的测距方式较为普遍，从成本、测定距离与精确度方面考虑，超声波测定是较好的选择。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。这就是所谓的时间差测距法。对于障碍的警报应当在到达大灯晃眼或消失现象的条件下执行，以减少周围障碍物较多情况下造成的干扰性警报。由大灯晃眼、消失现象与行人距离的关系，将有效测定距离设定为10m-50m，及只有满足10m<测定值<50m时，且距离测定值减小率不低于取城市道路最低车速30KM/H（以确保前方障碍不是其他行车），此时判定为前方有危险障碍物，在大灯晃眼、消失现象相关信号存在的前提下执行相应警报执行信号。

所述眩光遮蔽机构3，参照图4、图5、图6、图7，执行信号对电动机7传输通电要求，电动机7输出转速经减速器减速增矩，由减速器输出轴传递给固接在减速器输出轴上的曲柄8，再经连杆9、摇杆10传递给心轴11，心轴11带动固接在其上的支杆13，支杆13带动活动铆接在上面的摇臂14往复摇动，摇臂14摆动到左止点，遮光膜21遮挡前窗眼点，摇臂14摆动到右止点，遮光膜21终止工作。借助弹簧15的作用，摇臂14可拉离前窗表面，以进行调整维修工作。

所述大灯切换器5，为防止己车远光灯对对方车辆驾驶人视觉带来晃眼、模糊等问题，当己车到达大灯晃眼与消失现象时，应自动检测己车是否也有滥用远光灯行为并及时纠正。在远光灯、近光灯出均放置光敏电阻来感知其照度来检测本车灯光使用情况是比较简单易行方法，直接将控制电路，参照图8，直接接入汽车前灯处便进行相应的灯光切换和信息传递。

所述报警装置4，警报装置主要由绿灯、红灯与蜂鸣器构成，根据传输信号的不同作出相应的反应，参照图9，安全状态下为绿灯，当出现大灯晃眼时无警报（仅有遮蔽系统的执行和大灯切换），当满足消失现象条件时为红灯警报，当两种危险条件存在，并测定前方障碍存在时，则蜂鸣器警报。

系统具体实现相应功能的过程如下：

根据失能眩光的产生原理和特征，用以实现对失能眩光防御控制的相关系统需满足一定功能，包括针对大灯晃眼问题和针对消失现象两方面的功能设计，参照图8。

防控大灯晃眼功能。作用于车辆在夜间行驶时，当对方面向车辆开远光灯相向接近时，通过光强传感器组1测定光强信息并传递给处理器2，由处理器2处理信息后将执行信息传入眩光遮蔽机构3和大灯切换器5，在大灯晃眼产生之前眩光遮蔽机构3开启进行遮蔽，大灯切换器5工作，若己为远光灯则切换为近光灯，否则保持不变。此时小型激光测距传感器6将距离信息传递给处理器2，若处理器2并判断前方一定距离内有障碍物，则响起声音警报，提高驾驶人警觉。

防控消失现象功能。作用于车辆在夜间行驶时，当100m左右有开远光灯迎面驶来车辆时，易发生消失现象。光强传感器组1将光强信息传入处理器2中，处理器2将执行信息传入报警装置4和大灯切换器5，此时将开启红灯报警提醒驾驶人注意危险，若己车为远光灯则同时切换灯光至近光灯，避免对对方车辆造成相同问题。此时小型激光测距传感器6将距离信息传递给处理器2，若处理器2并判断前方一定距离内有障碍物，则响起声音警报，提高驾驶人警觉。

Claims (8)

1.一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，由测定机构、控制机构和执行机构组成，其特征在于：所述控制机构为传输数据并输出控制指令的处理器（2），所述测定机构由安装在车辆挡风玻璃处并与处理器（2）相连的光强传感器组（1）和小型激光测距传感器（6）组成，所述执行机构包括与处理器（2）相连的眩光遮蔽机构（3）和大灯切换器（5）。

2.按照权利要求1所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述执行机构还包括与处理器（2）相连的报警装置（4）。

3.按照权利要求1所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述光强传感器组（1）选用弧状排布的光敏电阻作为光信号的测定装置。

4.按照权利要求1所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述眩光遮蔽机构（3）包括电动机（7）、固接在电动机输出轴上的曲柄连杆机构、与曲柄连杆机构中的摇杆（10）固定连接的心轴（11）、与心轴（11）固定连接的支杆（13）、与支杆（13）活动连接的摇臂（14）、固定在车身上的机架（16）、固定在机架（16）上的横梁（17）和两端固定在横梁（17）与摇臂（14）上的遮光膜（21）。

5.按照权利要求4所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述曲柄连杆机构中的曲柄（8）一端与电动机（7）输出轴固定连接，另一端与连杆（9）固定连接，连杆（9）与摇杆（10）固定连接，所述心轴（11）通过支架（12）与机架（16）固定连接；所述支杆（13）与摇臂（14）用弹簧（15）勾连；所述机架（16）通过支架a（18）、支架b（19）与车体固定连接。

6.按照权利要求2所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述报警装置（4）由绿灯、红灯和蜂鸣器组成，安全状态下为绿灯。

7.按照权利要求6所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述光强传感器组（1）将光强信息传入处理器（2），处理器（2）将执行信息传入眩光遮蔽机构（3）和大灯切换器（5），出现大灯晃眼时，眩光遮蔽机构（3）开启进行遮蔽，大灯切换器（5）工作，远光灯切换为近光灯；出现大灯晃眼同时，所述小型激光测距传感器（6）将距离信息传递给处理器（2），处理器（2）判断前方有障碍物，蜂鸣器报警。

8.按照权利要求6所述的一种驾驶员失能眩光防控与测障系统，其特征在于：所述光强传感器组（1）将光强信息传入处理器（2），处理器（2）将执行信息传入报警装置（4）和大灯切换器（5），发生消失现象时，报警装置（4）中的红灯报警，大灯切换器（5）工作，远光灯切换为近光灯；发生消失现象同时，所述小型激光测距传感器（6）将距离信息传递给处理器（2），处理器（2）判断前方有障碍物，蜂鸣器报警。

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