CN113581080A - 一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，包括辅助显示装置和辅助显示系统，所述辅助显示装置包括车身，所述车身的前侧设置有前窗，所述车身的侧面设置有侧窗，所述车身的后侧设置有后窗，所述车身的两侧设置有后视镜，所述后视镜可转动，所述车身的底部四周设置有轮胎，所述车身的内部设置有传动机构，所述车身的四周安装有超声波传感器，所述车身的前侧底部安装有前视摄像头，所述车身的后侧底部安装有后视摄像头，所述前视摄像头与后视摄像头与车身的连接处设置有转动机构，所述前视摄像头与后视摄像头的外部设置有清洁机构，本发明，具有实用性强和保护用户人身安全的特点。

Description

一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体为一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置。
背景技术
随着新能源汽车技术的迅猛发展，汽车作为一种快捷方便的交通工具得到了广大民众的青睐，汽车的保有量持续增长。同时，汽车的安全性能也受到了越来越多的重视。由于汽车在倒车的过程中，驾驶者的观察视野有限，导致在倒车时经常发生剐蹭，甚至发生车祸。即使加上左右后视镜和车内后视镜，观察范围也仍然有限，这给许多驾驶者特别是初学者带来了很大的挑战，目前，很多公司和研究机构对倒车辅助装置进行了研究，但是大部分技术方案只是改变后视镜的曲率和反射角度，例如双曲率后视镜，这些方案并没有从根本上解决倒车视野有限的技术难题，汽车与人员仍然容易受到伤害，实用性差。因此，设计实用性强和保护用户人身安全的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，包括辅助显示装置和辅助显示系统，其特征在于：所述辅助显示装置包括车身，所述车身的前侧设置有前窗，所述车身的侧面设置有侧窗，所述车身的后侧设置有后窗，所述车身的两侧设置有后视镜，所述后视镜可转动。
根据上述技术方案，所述车身的底部四周设置有轮胎，所述车身的内部设置有传动机构，所述车身的四周安装有超声波传感器，所述车身的前侧底部安装有前视摄像头，所述车身的后侧底部安装有后视摄像头，所述前视摄像头与后视摄像头与车身的连接处设置有转动机构，所述前视摄像头与后视摄像头的外部设置有清洁机构。
根据上述技术方案，所述辅助显示系统包括显示模块、综合控制模块和制动模块，所述显示模块包括环向摄像单元、超声波探测单元和图像处理模块，所述综合控制模块包括信息处理模块、显示调节模块和清洁单元，所述显示调节模块包括信息传递模块和传动单元，所述制动模块包括报警单元和刹车单元，所述综合控制模块位于车身的内部，所述清洁单元位于清洁机构的内部，所述显示模块、综合控制模块和制动模块各自通过电连接。
根据上述技术方案，所述环向摄像单元用于拍摄汽车四周人眼盲区的环境，所述超声波探测单元用于探测汽车四周的障碍物，所述图像处理模块用于将探测得的信息转化为易于观察的图像，所述信息处理模块用于对探测得的信息进行智能处理，所述显示调节模块用于对显示模块进行调节，所述清洁单元用于对显示模块进行清洁，所述报警单元用于在汽车距离障碍物较近时发出警报，所述刹车单元用于在汽车距离障碍物过近时进行强制刹车。
根据上述技术方案，所述辅助显示系统的运行包含以下步骤：
S1、汽车倒车时通过环向摄像单元与超声波探测单元全方位探测盲区处障碍物的信息，如距离、方位等；
S2、图像处理模块将探测得到的信息转化为易于查看的图像；
S3、信息处理模块对收集到的各种信息进行处理判断，协助用户开始倒车；
S4、用户需要获取更多信息时，通过显示调节模块可以对显示模块的方向和焦距进行调节，以获取更大的视野范围；
S5、信息传递模块将用户的指令传递至传动单元，传动单元控制环向摄像单元转动以获取更多信息；
S6、当环向摄像单元的镜头表面存在脏污时，清洁单元可以对其进行清洁；
S7、用户在倒车过程中，当汽车距离盲区的障碍物较近时，信息处理模块控制报警模块开始报警，提醒用户，避免汽车与障碍物发生碰撞；
S8、当汽车距离盲区的障碍物过近时，信息处理模块控制刹车单元进行紧急制动，用户可重新调整方向进行倒车，保护用户与汽车的安全；
S9、重复S1-S8，可以辅助用户成功完成倒车。
根据上述技术方案，所述步骤S1中的数据探测步骤如下：
S11、以障碍物的位置为远点建立坐标系；
S12、通过超声波探测单元可以显示汽车距离障碍物的距离信息，用Pi(Xi，Yi，Zi)表时汽车相对于障碍物的空间坐标，其中i为障碍物的数量；
S13、环向摄像单元将汽车四周盲区处的环境拍摄并实时传递至用户；
通过以上步骤，使得用户可以根据盲区处的环境与障碍物的距离做出合适的判断，从而协助用户进行倒车。
根据上述技术方案，所述步骤S2-S6中的图像处理方法如下：
S21、对采集到的图像进行灰度化处理，灰度处理一般按加权的方法转换，R、G、B的比一般为3：6：1，灰度值Gray的计算方法如下：
Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11
S22、图像处理模块对所得的灰度化图像进行滤波处理；
S23、通过高斯函数计算出图像内缺陷的分布权重，其计算公式如下：
Figure BDA0003218016440000031
S24、图像处理模块对所得的权重进行判断，当f(x)小于0.25时，则说明摄像头脏污面积较小，不影响用户倒车，此时清洁单元处于待机状态，减少水资源浪费，避免需要清洁时清洁单元内的水源耗尽，无法进行清洁；当f(x)大于0.25时，说明摄像头表面脏污较多，此时系统控制清洁单元对摄像头进行清洁，避免其影响倒车；
同时用户可以根据需求通过显示调节模块自行调节环形摄像单元的方向和焦距，以获取更多信息，使得获得的图像更符合用户的观察习惯，协助用户倒车。
根据上述技术方案，所述步骤S7中的报警判断逻辑如下：
S71、设汽车的倒车速度为v，汽车距离障碍物之间的距离为S，其计算公式如下：
Figure BDA0003218016440000041
S72、设Smax为最大制动距离，其计算公式如下：
Figure BDA0003218016440000042
其中t为车轮空转时间，v0为汽车最终速度，a为摩擦系数，β为减速度，鉴于减速度β会随着汽车的行进坡度曲线发生变化，可通过以下公式进行修正：
Figure BDA0003218016440000043
其中β0为坡道修正后的减速度，Rg为坡道阻力，Rc为弯道阻力，由此可判定：
当S≥Smax+Si时，说明汽车距离障碍物的距离较远，制动距离较长，较为安全，其中Si为用户反应距离；
当Smax≤S≤Smax+Si时，说明汽车距离障碍物的距离较近，制动距离较近，较为危险，系统控制报警单元开始报警，提醒用户注意安全；
当初学者使用此系统时，可以调节Si的数值，使得系统的判定距离增大，可以增加系统的安全性，帮助初学者更好地完成倒车训练，使初学者更快地学会开车。
根据上述技术方案，所述步骤S8的制动过程如下：
S81、系统计算得S≤Smax，说明汽车距离障碍物的距离过近，制动距离过短，用户与汽车极为危险；
S82、系统控制刹车系统进行紧急制动，使得汽车强制刹车，保护用户人身安全；
S83、汽车停止后，用户手动解除刹车并调整汽车行进方向与角度，重新在系统的辅助下完成倒车；
通过上述步骤，实现了危险情况下的紧急刹车，保护了用户与汽车的安全。
根据上述技术方案，所述环向摄像单元的内部设置有夜视仪，所述清洁单元与汽车水箱相连接，所述刹车单元可拆卸更换。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有辅助显示装置和辅助显示系统，可以全方位的向用户呈现汽车四周的障碍物情况，辅助用户进行倒车，系统可根据图像质量进行判定，在摄像头表面存在较多脏污时对其进行清洁，系统通过对汽车与障碍物之间距离的测算判定可以实时对用户进行提醒，当遇到紧急情况时还可以对汽车进行紧急制动，保护用户与汽车的安全。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的正视结构示意图；
图3是本发明的显示结构示意图；
图4是本发明的辅助显示系统各功能模块结构示意图示意图；
图中：1、车身；2、前窗；3、侧窗；4、后窗；5、后视镜；6、清洁机构；7、轮胎；8、超声波传感器；9、前视摄像头；10、后视摄像头；11、转动机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供技术方案：一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，包括括辅助显示装置和辅助显示系统，辅助显示装置包括车身1，车身1的前侧设置有前窗2，车身1的侧面设置有侧窗3，车身1的后侧设置有后窗4，车身1的两侧设置有后视镜5，后视镜5可转动，用户需要倒车时，可通过车身1四周的前窗2、侧窗3与后窗4观察车身1外部的环境与障碍物，后视镜5可以通过反射增大用户的视角，减小视野盲区，便于用户倒车；
车身1的底部四周设置有轮胎7，车身1的内部设置有传动机构，车身1的四周安装有超声波传感器8，车身1的前侧底部安装有前视摄像头9，车身1的后侧底部安装有后视摄像头10，前视摄像头9与后视摄像头10与车身1的连接处设置有转动机构11，前视摄像头9与后视摄像头10的外部设置有清洁机构6，车身1底部前视摄像头9和后视摄像头10可以将用户难以观察到的视野盲区拍摄下来，传递至车身1内部的显示屏，使得用户可以更好地观察障碍物，用户可以通过转动机构11调整摄像头的方向，增大观察视角，减少视野盲区，清洁机构6可以在摄像头的表面存在脏污时对其进行清洁，车身1四周的超声波传感器8可以全方位无死角地探查车身1四周的障碍物，并显示其距离，使得用户可以直观地观察到障碍物，从而通过传动机构控制轮胎7转向，避免汽车与障碍物碰撞；
辅助显示系统包括显示模块、综合控制模块和制动模块，显示模块包括环向摄像单元、超声波探测单元和图像处理模块，综合控制模块包括信息处理模块、显示调节模块和清洁单元，显示调节模块包括信息传递模块和传动单元，制动模块包括报警单元和刹车单元，综合控制模块位于车身1的内部，清洁单元位于清洁机构12的内部，显示模块、综合控制模块和制动模块各自通过电连接；
环向摄像单元用于拍摄汽车四周人眼盲区的环境，超声波探测单元用于探测汽车四周的障碍物，图像处理模块用于将探测得的信息转化为易于观察的图像，信息处理模块用于对探测得的信息进行智能处理，显示调节模块用于对显示模块进行调节，清洁单元用于对显示模块进行清洁，报警单元用于在汽车距离障碍物较近时发出警报，刹车单元用于在汽车距离障碍物过近时进行强制刹车；
辅助显示系统的运行包含以下步骤：
S1、汽车倒车时通过环向摄像单元与超声波探测单元全方位探测盲区处障碍物的信息，如距离、方位等；
S2、图像处理模块将探测得到的信息转化为易于查看的图像；
S3、信息处理模块对收集到的各种信息进行处理判断，协助用户开始倒车；
S4、用户需要获取更多信息时，通过显示调节模块可以对显示模块的方向和焦距进行调节，以获取更大的视野范围；
S5、信息传递模块将用户的指令传递至传动单元，传动单元控制环向摄像单元转动以获取更多信息；
S6、当环向摄像单元的镜头表面存在脏污时，清洁单元可以对其进行清洁；
S7、用户在倒车过程中，当汽车距离盲区的障碍物较近时，信息处理模块控制报警模块开始报警，提醒用户，避免汽车与障碍物发生碰撞；
S8、当汽车距离盲区的障碍物过近时，信息处理模块控制刹车单元进行紧急制动，用户可重新调整方向进行倒车，保护用户与汽车的安全；
S9、重复S1-S8，可以辅助用户成功完成倒车；
步骤S1中的数据探测步骤如下：
S11、以障碍物的位置为远点建立坐标系；
S12、通过超声波探测单元可以显示汽车距离障碍物的距离信息，用Pi(Xi，Yi，Zi)表时汽车相对于障碍物的空间坐标，其中i为障碍物的数量；
S13、环向摄像单元将汽车四周盲区处的环境拍摄并实时传递至用户；
通过以上步骤，使得用户可以根据盲区处的环境与障碍物的距离做出合适的判断，从而协助用户进行倒车；
步骤S2-S6中的图像处理方法如下：
S21、对采集到的图像进行灰度化处理，灰度处理一般按加权的方法转换，R、G、B的比一般为3：6：1，灰度值Gray的计算方法如下：
Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11
S22、图像处理模块对所得的灰度化图像进行滤波处理；
S23、通过高斯函数计算出图像内缺陷的分布权重，其计算公式如下：
Figure BDA0003218016440000081
S24、图像处理模块对所得的权重进行判断，当f(x)小于0.25时，则说明摄像头脏污面积较小，不影响用户倒车，此时清洁单元处于待机状态，减少水资源浪费，避免需要清洁时清洁单元内的水源耗尽，无法进行清洁；当f(x)大于0.25时，说明摄像头表面脏污较多，此时系统控制清洁单元对摄像头进行清洁，避免其影响倒车；
同时用户可以根据需求通过显示调节模块自行调节环形摄像单元的方向和焦距，以获取更多信息，使得获得的图像更符合用户的观察习惯，协助用户倒车；
步骤S7中的报警判断逻辑如下：
S71、设汽车的倒车速度为v，汽车距离障碍物之间的距离为S，其计算公式如下：
Figure BDA0003218016440000091
S72、设Smax为最大制动距离，其计算公式如下：
Figure BDA0003218016440000092
其中t为车轮空转时间，v0为汽车最终速度，a为摩擦系数，β为减速度，鉴于减速度β会随着汽车的行进坡度曲线发生变化，可通过以下公式进行修正：
Figure BDA0003218016440000093
其中β0为坡道修正后的减速度，Rg为坡道阻力，Rc为弯道阻力，由此可判定：
当S≥Smax+Si时，说明汽车距离障碍物的距离较远，制动距离较长，较为安全，其中Si为用户反应距离；
当Smax≤S≤Smax+Si时，说明汽车距离障碍物的距离较近，制动距离较近，较为危险，系统控制报警单元开始报警，提醒用户注意安全；
当初学者使用此系统时，可以调节Si的数值，使得系统的判定距离增大，可以增加系统的安全性，帮助初学者更好地完成倒车训练，使初学者更快地学会开车；
步骤S8的制动过程如下：
S81、系统计算得S≤Smax，说明汽车距离障碍物的距离过近，制动距离过短，用户与汽车极为危险；
S82、系统控制刹车系统进行紧急制动，使得汽车强制刹车，保护用户人身安全；
S83、汽车停止后，用户手动解除刹车并调整汽车行进方向与角度，重新在系统的辅助下完成倒车；
通过上述步骤，实现了危险情况下的紧急刹车，保护了用户与汽车的安全；
环向摄像单元的内部设置有夜视仪，清洁单元与汽车水箱相连接，刹车单元可拆卸更换，夜视仪可以保证系统在夜间也能正常使用，汽车水箱可以收集雨水，清洁单元与水箱连接可以减少水资源浪费，刹车单元使用一段时间后可能存在安全隐患，通过更换拆卸更换可以增加系统的安全性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，包括辅助显示装置和辅助显示系统，其特征在于：所述辅助显示装置包括车身(1)，所述车身(1)的前侧设置有前窗(2)，所述车身(1)的侧面设置有侧窗(3)，所述车身(1)的后侧设置有后窗(4)，所述车身(1)的两侧设置有后视镜(5)，所述后视镜(5)可转动。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述车身(1)的底部四周设置有轮胎(7)，所述车身(1)的内部设置有传动机构，所述车身(1)的四周安装有超声波传感器(8)，所述车身(1)的前侧底部安装有前视摄像头(9)，所述车身(1)的后侧底部安装有后视摄像头(10)，所述前视摄像头(9)与后视摄像头(10)与车身(1)的连接处设置有转动机构(11)，所述前视摄像头(9)与后视摄像头(10)的外部设置有清洁机构(6)。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述辅助显示系统包括显示模块、综合控制模块和制动模块，所述显示模块包括环向摄像单元、超声波探测单元和图像处理模块，所述综合控制模块包括信息处理模块、显示调节模块和清洁单元，所述显示调节模块包括信息传递模块和传动单元，所述制动模块包括报警单元和刹车单元，所述综合控制模块位于车身(1)的内部，所述清洁单元位于清洁机构(12)的内部，所述显示模块、综合控制模块和制动模块各自通过电连接。
4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述环向摄像单元用于拍摄汽车四周人眼盲区的环境，所述超声波探测单元用于探测汽车四周的障碍物，所述图像处理模块用于将探测得的信息转化为易于观察的图像，所述信息处理模块用于对探测得的信息进行智能处理，所述显示调节模块用于对显示模块进行调节，所述清洁单元用于对显示模块进行清洁，所述报警单元用于在汽车距离障碍物较近时发出警报，所述刹车单元用于在汽车距离障碍物过近时进行强制刹车。
5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述辅助显示系统的运行包含以下步骤：
S1、汽车倒车时通过环向摄像单元与超声波探测单元全方位探测盲区处障碍物的信息，如距离、方位等；
S2、图像处理模块将探测得到的信息转化为易于查看的图像；
S3、信息处理模块对收集到的各种信息进行处理判断，协助用户开始倒车；
S4、用户需要获取更多信息时，通过显示调节模块可以对显示模块的方向和焦距进行调节，以获取更大的视野范围；
S5、信息传递模块将用户的指令传递至传动单元，传动单元控制环向摄像单元转动以获取更多信息；
S6、当环向摄像单元的镜头表面存在脏污时，清洁单元可以对其进行清洁；
S7、用户在倒车过程中，当汽车距离盲区的障碍物较近时，信息处理模块控制报警模块开始报警，提醒用户，避免汽车与障碍物发生碰撞；
S8、当汽车距离盲区的障碍物过近时，信息处理模块控制刹车单元进行紧急制动，用户可重新调整方向进行倒车，保护用户与汽车的安全；
S9、重复S1-S8，可以辅助用户成功完成倒车。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述步骤S1中的数据探测步骤如下：
S11、以障碍物的位置为远点建立坐标系；
S12、通过超声波探测单元可以显示汽车距离障碍物的距离信息，用Pi(Xi，Yi，Zi)表时汽车相对于障碍物的空间坐标，其中i为障碍物的数量；
S13、环向摄像单元将汽车四周盲区处的环境拍摄并实时传递至用户；
通过以上步骤，使得用户可以根据盲区处的环境与障碍物的距离做出合适的判断，从而协助用户进行倒车。
7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述步骤S2-S6中的图像处理方法如下：
S21、对采集到的图像进行灰度化处理，灰度处理一般按加权的方法转换，R、G、B的比一般为3：6：1，灰度值Gray的计算方法如下：
Gray＝R*0.3+G*0.59+B*0.11
S22、图像处理模块对所得的灰度化图像进行滤波处理；
S23、通过高斯函数计算出图像内缺陷的分布权重，其计算公式如下：
Figure FDA0003218016430000031
S24、图像处理模块对所得的权重进行判断，当f(x)小于0.25时，则说明摄像头脏污面积较小，不影响用户倒车，此时清洁单元处于待机状态，减少水资源浪费，避免需要清洁时清洁单元内的水源耗尽，无法进行清洁；当f(x)大于0.25时，说明摄像头表面脏污较多，此时系统控制清洁单元对摄像头进行清洁，避免其影响倒车；
同时用户可以根据需求通过显示调节模块自行调节环形摄像单元的方向和焦距，以获取更多信息，使得获得的图像更符合用户的观察习惯，协助用户倒车。
8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述步骤S7中的报警判断逻辑如下：
S71、设汽车的倒车速度为v，汽车距离障碍物之间的距离为S，其计算公式如下：
Figure FDA0003218016430000041
S72、设Smax为最大制动距离，其计算公式如下：
Figure FDA0003218016430000042
其中t为车轮空转时间，v0为汽车最终速度，a为摩擦系数，β为减速度，鉴于减速度β会随着汽车的行进坡度曲线发生变化，可通过以下公式进行修正：
Figure FDA0003218016430000043
其中β0为坡道修正后的减速度，Rg为坡道阻力，Rc为弯道阻力，由此可判定：
当S≥Smax+Si时，说明汽车距离障碍物的距离较远，制动距离较长，较为安全，其中Si为用户反应距离；
当Smax≤S≤Smax+Si时，说明汽车距离障碍物的距离较近，制动距离较近，较为危险，系统控制报警单元开始报警，提醒用户注意安全；
当初学者使用此系统时，可以调节Si的数值，使得系统的判定距离增大，可以增加系统的安全性，帮助初学者更好地完成倒车训练，使初学者更快地学会开车。
9.根据权利要求8所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述步骤S8的制动过程如下：
S81、系统计算得S≤Smax，说明汽车距离障碍物的距离过近，制动距离过短，用户与汽车极为危险；
S82、系统控制刹车系统进行紧急制动，使得汽车强制刹车，保护用户人身安全；
S83、汽车停止后，用户手动解除刹车并调整汽车行进方向与角度，重新在系统的辅助下完成倒车；
通过上述步骤，实现了危险情况下的紧急刹车，保护了用户与汽车的安全。
10.根据权利要求9所述的一种新能源汽车用倒车盲区辅助显示装置，其特征在于：所述环向摄像单元的内部设置有夜视仪，所述清洁单元与汽车水箱相连接，所述刹车单元可拆卸。
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