CN201402131Y - 分体式车辆的操控辅助设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提出分体式车辆的操控辅助设备，用于包括牵引部和拖挂部的分体式车辆，其中的牵引部和拖挂部具有不同的转向半径。该操控辅助设备首先通过静态信号采集器静态信号，静态信号包括牵引部和拖挂部的长度信号、以及牵引部和拖挂部的最小转向半径信号。移动方向信号采集器用于采集牵引部和拖挂部的移动方向信号。位于牵引部和拖挂部的连接点的夹角采集器采集牵引部和拖挂部的移动方向之间的夹角信号。视频信号采集器采集原始视频信号。动态信号生成器根据原始视频信号、静态信号、移动方向信号、以及夹角信号，生成动态信号，动态信号反映了对于牵引部和拖挂部的移动方向和位置的预测。动态信号提供给一动态信号呈现器进行呈现。

Description

分体式车辆的操控辅助设备

技术领域

本实用新型涉及汽车零部件领域，更具体地说，涉及分体式车辆的操控辅助设备。

背景技术

分体式车辆，通常是指大型的拖挂车辆一般具有较长的车身长度，并且，分体式车辆由牵引部和拖挂部连接而成，在操控上有一定的困难。操作分体式车辆最大的难度在于倒车。由于牵引部和拖挂部一般具有不同的转向半径，同时牵引部和拖挂部是通过可转动的方式连接，因此牵引部和拖挂部在进行倒车并转向时具有不同的运行轨迹。驾驶员仅仅能够操作牵引部，因此驾驶员对于牵引部的移动方向是可以预计的，但是，驾驶员对于拖挂部的移动方向难以预计，因此容易发生碰擦事故。

后视摄像头被用于辅助倒车，后视摄像头在单体式车辆上得到了广泛的引用并且具有不错的效果。虽然目前通常都在拖挂部的后方安装了摄像头以辅助倒车，但是效果不佳。分体式车辆与单体式车辆的不同点在于，单体式车辆的车身是一体的，只具有单一的转向轨迹，驾驶员可以通过后视摄像头预见到转向轨迹，并且通过操作来进行调整。而分体式车辆的牵引部和拖挂部具有不同的转向轨迹，驾驶员通过后视摄像头观察到的是拖挂部的转向轨迹，而能够进行操作的仅仅是调整牵引部的转向轨迹。如上面所介绍的，由于两者的转向轨迹之间存在差异，后视摄像头获取的图像和驾驶员的操作之间无法形成完全的一致，因此驾驶员的操作并不能准确地体现在拖挂部的移动轨迹上。这就容易导致碰擦事故的发生。

实用新型内容

本实用新型的实施例提出一种能够直观反映驾驶员的操作和拖挂部移动轨迹的设备。

根据一个实施例，提出一种分体式车辆的操控辅助设备，用于包括牵引部和拖挂部的分体式车辆，其中的牵引部和拖挂部具有不同的转向半径。该操控辅助设备首先通过静态信号采集器采集牵引部和拖挂部的静态信号，静态信号包括牵引部和拖挂部的长度信号、以及牵引部和拖挂部的最小转向半径信号。移动方向信号采集器用于采集牵引部和拖挂部的移动方向信号。位于牵引部和拖挂部的连接点的夹角采集器采集牵引部和拖挂部的移动方向之间的夹角信号。视频信号采集器采集原始视频信号。为了预测牵引部和拖挂部的移动方向和位置，动态信号生成器根据从视频信号采集器采集的原始视频信号、从静态信号采集器获取的静态信号、从移动方向信号采集器获取的移动方向信号、以及从夹角采集器获取的夹角信号，生成牵引部和拖挂部的动态信号，动态信号反映了对于牵引部和拖挂部的移动方向和位置的预测。动态信号提供给一动态信号呈现器进行呈现。

根据一个实施例，视频信号采集器可以是倾斜地安装在拖挂部后部的顶端的后视摄像头。

根据一个实施例，动态信号呈现器包括视频信号呈现装置和动态信号绘制装置。视频信号呈现装置呈现后视摄像头获取的图像。动态信号绘制装置利用动态信号呈现对于牵引部和拖挂部的移动方向和位置的预测，对该预测进行真实空间坐标至像素坐标的坐标转换，并在视频信号呈现装置所呈现的图像的基础上通过绘制预测线段体现该对于移动方向和位置的预测。

该分体式车辆的操控辅助设备能够通过预测线段直观的反映驾驶员的操作和拖挂部移动轨迹之间的联系，使得操作的准确度提高，减小出现碰擦事故的可能性。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据一实施例的分体式车辆的操控辅助设备的结构图；

图2揭示了根据一实施例的静态信号采集器的结构；

图3揭示了根据一实施例所采集的静态信号的示例；

图4揭示了根据一实施例的动态信号生成器的结构；

图5揭示了根据一实施例所采集的动态信号的示例；

图6揭示了根据一实施例进行移动方向和位置的预测的示意图；

图7揭示了根据一实施例的动态信号呈现器的结构；

图8揭示了根据一实施例呈现动态信号的示意图。

具体实施方式

参考图1所示，揭示了根据一实施例的分体式车辆的操控辅助设备，包括：静态信号采集器102、移动方向信号采集器104、夹角采集器106、视频信号采集器107、动态信号生成器108、动态信号呈现器110。

静态信号采集器102用于采集牵引部和拖挂部的静态信号。这些静态信号包括牵引部和拖挂部的长度信号、牵引部和拖挂部的最小转向半径信号等。参考图2所示，在一个实施例中，牵引部和拖挂部的长度信号由长度采集器202进行采集，牵引部和拖挂部的最小转向半径信号由静态转向半径采集器204进行采集。

在一个实施例中，会采集更多的静态信号，参考图3所示，

其中，

OA是牵引部的最小转向半径；

A点是牵引部前轮的轮轴中点；

O点是假设的转向中心，该转向中心既是牵引部的转向中心，又是拖挂部的转向中心；

M点是牵引部和拖挂部的连接点；

B点是牵引部后轮的轮轴中点；

G’点是拖挂部后桥的中点(假设以最小转向半径移动)；

OG’是拖挂部围绕O点转向的最小转向半径。

于是，在上述的各个距离之间存在下述的关系：

${\mathrm{OG}}^{\′}=\sqrt{{\mathrm{OA}}^2-{\mathrm{AB}}^2+{\mathrm{MB}}^2-{\mathrm{MG}}^2}.$

在图3中，OA和OB之间的夹角记为θ1，OM和OB之间的夹角记为θ2，OM和OG’之间的夹角记为θ3。

认为牵引部在AB连线的方向上移动，拖挂部在MG’连线的方向上移动。移动方向信号采集器104用于采集牵引部和拖挂部的移动方向信号，即AB连线的方向和MG’连线的方向(假设拖挂部以最小转向半径OG’移动)。

夹角采集器106用于采集牵引部和拖挂部的移动方向之间的夹角信号。图3所揭示的状态是牵引部和拖挂部都以最小转向半径进行移动时的状态。在实际的操作过程中，车辆不可能直接就进入到这种移动状态。比如，当牵引部和拖挂部起始状态是沿一直线的时候，即使驾驶员将方向盘放置在最大的转向位置，还是需要经过一段时间之后，牵引部和拖挂部才能够进入到图3所示的状态。在上述的时间段内，牵引部由于是可以直接操作的，因此可以直接进入到最小转向半径状态，而拖挂部不会直接进入到最小转向半径状态，拖挂部会逐渐地增加其转向角度，进入到最小转向半径状态。在这个过程中，拖挂部的移动轨迹并不是严格地按照图3中所示的以OG’为半径的圆周运动，而是一条弧线。为了准确地预测这条弧线，需要利用到牵引部实际移动方向和拖挂部实际移动方向之间的夹角，即图3中的AB和MG’之间的夹角。该夹角由夹角采集器106进行实时的测量，夹角采集器106安装在牵引部和拖挂部的连接点，即图3中的M点，可以采用霍尔传感器实现。

如上面所述的，当牵引部和拖挂部处于一直线时，以及牵引部和拖挂部都处于最小转向半径时，它们的移动轨迹都是固定的。需要留意的时，当牵引部在驾驶员的操作下直接进入最小转向半径时，拖挂部需要经过一个过程才能逐渐地进入到图3所示的模式。在这个过程中，拖挂部的转向半径在不断变化，是动态的。动态信号生成器108用于对拖挂部在这一阶段的移动轨迹进行预测。动态信号生成器108根据从视频信号采集器107采集的原始视频信号、从静态信号采集器102获取的静态信号、从移动方向信号采集器104获取的移动方向信号、以及从夹角采集器106获取的夹角信号，生成牵引部和拖挂部的动态信号，该动态信号反映了对于牵引部和拖挂部的移动方向和位置的预测。视频信号采集器107可以由安装在拖挂部后部，具有一定的高度并且倾斜安装的后视摄像头实现，采集的原始视频信号为拖挂部后方的视频影像。

在一个实施例中，动态信号生成器108包括移动方向预测装置402和位置预测装置404。移动方向预测装置402根据从静态信号采集器获取的静态信号、从移动方向信号采集器获取的移动方向信号、以及从夹角采集器获取的夹角信号生成牵引部和拖挂部的移动方向预测信号。位置预测装置404根据从静态信号采集器获取的静态信号、从移动方向信号采集器获取的移动方向信号、以及从夹角采集器获取的夹角信号生成牵引部和拖挂部的位置预测信号。

在一个实施例中，会采集更多的静态信号，参考图5所示。

θ4是牵引部实际移动方向和拖挂部实际移动方向之间的夹角，由于拖挂部并不是立即按照最小的转向半径移动，因此，拖挂部的实际转向半径是OG，G点是拖挂部后桥的中点的实际位置。在图5中，θ4是即AB和MG之间的夹角；

C点是从O点向MG做垂线与MG的交点，即OC与MG是垂直的，于是，OM与OC之间的夹角等于θ4；

于是得到：

$\mathrm{OM}=\sqrt{{\mathrm{MB}}^2+{\mathrm{OA}}^2-{\mathrm{AB}}^2};$

MC＝OM×sinθ4；

OC＝OM×cosθ4；

CG＝MG-MC；

进一步得到下面的关系：

$\mathrm{OG}=\sqrt{({\mathrm{MB}}^2+{\mathrm{OA}}^2-{\mathrm{AB}}^2)*{\left(\cos \mathrm{\θ}4\right)}^2+{(\mathrm{MG}-\left(\sqrt{{\mathrm{MB}}^2+{\mathrm{OA}}^2-{\mathrm{AB}}^2}\right)*\sin \mathrm{\θ}4)}^2}.$

基于上述的数据和信号，动态信号生成器108的移动方向预测装置402和位置预测装置404对车辆的下一步移动，尤其是拖挂部的下一步移动进行预测，参考图6所示：

设定坐标基准点C’，C’点通常就是放置后视摄像头的位置，坐标取水平方向的二维坐标。

GD是拖挂部后桥的中点至拖挂部右侧边缘的距离，即D点是拖挂部的右侧边缘；

GE是拖挂部后桥的中点至拖挂部左侧边缘的距离，即E点是拖挂部的左侧边缘；

GC’是坐标基准点C’(后视摄像头的位置)到拖挂部后桥的中点的距离；

C’R是坐标基准点C’(后视摄像头的位置)到拖挂部后侧边缘的距离，即R点是拖挂部的后侧边缘。

由于后视摄像头能够观察到后方一定距离内的景象，因此，假设在后视摄像机的观察范围内有一个点P，P点在以C’为原点的坐标系内的坐标是P(x，y)。该点P到拖挂部后侧边缘的距离为dist，参考图6所示，dist仅考虑沿x轴方向的距离，不考虑y轴方向的距离。

预测后一时刻，P点移动到了P’点，P’点的坐标是P’(x’，y’)，此时，拖挂部转过的角度θ，即拖挂部后桥的中点与O的连线之间的夹角θ计算如下：

θ＝dist/OG，dist既是P点到拖挂部后侧边缘的距离，也是G点所划过的弧长，因此角度θ可以通过上述的公式计算得到；

P(x，y)＝((dist+GC+CR)，GD)

于是，可以预测P’点的坐标是P’(x’，y’)为：

P’(x’，y’)＝((OG-GR)×sinθ+(GC+CR)×cosθ)-GC，OG×(1-cosθ)+(GC+CR)×sinθ+GR×cosθ)。

这样，动态信号生成器108就预测了一个参考点P在下一时刻的位置P’。

在完成了上述由动态信号实现的移动方向和移动位置的预测之后，动态信号呈现器110将根据动态信号呈现这种预测，以便于向驾驶员提供足够的信息。

参考图7所示，在一个实施例中，动态信号呈现器110包括视频信号呈现装置702和动态信号绘制装置704。视频信号呈现装置702呈现视频信号采集器107采集的视频信号，可以采用显示屏来实现。动态信号绘制装置704在由视频信号呈现装置呈现的视频信号的基础上绘制动态信号。

在一个实施例中，动态信号绘制装置704包括转换真实空间坐标至像素坐标的坐标转换器740和根据移动方向预测信号和位置预测信号绘制预测线段的预测线段生成器742。

图8揭示了一实施例中呈现动态信号的示意图。图中的后视摄像头800(即视频信号采集器107的一种实现)的架设高度为h，倾角为p。在前面所描述的预测用的二维坐标系为(x，y)。后视摄像头使用三维坐标系(x’，y’，z’)，假设将预测用的二维坐标系为(x，y)放置在距离后视摄像头距离为f处，利用现有的转换方法和算法，可以得到上述的点P(x，y)，以及其预测位置P’(x’，y’)在三维坐标系中的位置P(x，y，z)以及对应的预测位置P’(x’，y’，z’)。由于该转换算法是公知的，并且不是本申请关注的重点，在这里不进行详细的说明。

于是，就完成了真实空间坐标和像素坐标之间的转换，在得到了P点以及其预测点P’的像素坐标之后，可以利用一系列预测的P’点的像素坐标，绘制预测线段，从而在视频信号呈现装置呈现的视频信号的基础呈现出预测的拖挂部的运行轨迹。

于是，该分体式车辆的操控辅助设备通过对拖挂部移动轨迹的预测，直观地向驾驶员反映其对于牵引部的操作会使得拖挂部作出什么样的响应。由于驾驶员能够直接了解拖挂部的预测移动轨迹，操作准确度能够提高，并减小出现碰擦事故的可能性。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1.一种分体式车辆的操控辅助设备，其特征在于，用于包括牵引部和拖挂部的分体式车辆，所述牵引部和拖挂部具有不同的转向半径，所述操控辅助设备包括：

静态信号采集器，采集所述牵引部和拖挂部的静态信号；

移动方向信号采集器，采集所述牵引部和拖挂部的移动方向信号；

视频信号采集器，采集原始视频信号；

夹角采集器，采集所述牵引部和拖挂部的移动方向之间的夹角信号；

动态信号生成器，根据从视频信号采集器采集的原始视频信号、静态信号采集器获取的静态信号、从移动方向信号采集器获取的移动方向信号、以及从夹角采集器获取的夹角信号，生成牵引部和拖挂部的动态信号；

动态信号呈现器，呈现从所述动态信号生成器获取的动态信号。

2.如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述静态信号采集器包括：

采集所述牵引部和拖挂部的长度信号的长度采集器；

采集所述牵引部和拖挂部的最小转向半径信号的静态转向半径采集器。

3.如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述夹角采集器安装在所述牵引部和拖挂部的连接点。

4.如权利要求3所述的操控辅助设备，其特征在于，所述夹角采集器是霍尔传感器。

5.如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述动态信号生成器包括：

根据从静态信号采集器获取的静态信号、从移动方向信号采集器获取的移动方向信号、以及从夹角采集器获取的夹角信号生成牵引部和拖挂部的移动方向预测信号的移动方向预测装置；

根据从静态信号采集器获取的静态信号、从移动方向信号采集器获取的移动方向信号、以及从夹角采集器获取的夹角信号生成牵引部和拖挂部的位置预测信号的位置预测装置。

6.如权利要求5所述的操控辅助设备，其特征在于，所述动态信号呈现器包括：

呈现视频信号采集器采集的视频信号的视频信号呈现装置；

在所述视频信号呈现装置呈现的视频信号的基础上绘制从动态信号生成器获取的动态信号的动态信号绘制装置。

7.如权利要求6所述的操控辅助设备，其特征在于，所述动态信号绘制装置包括：

转换真实空间坐标至像素坐标的坐标转换器；

根据移动方向预测信号和位置预测信号绘制预测线段的预测线段生成器。

8.如权利要求1所述的操控辅助设备，其特征在于，所述视频信号采集器是安装在拖挂部后部的后视摄像头。

9.如权利要求8所述的操控辅助设备，其特征在于，所述后视摄像头倾斜地安装在拖挂部后部的顶端。

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