一种捕获车辆后部视野的方法及系统与流程

本发明涉及一种捕获车辆后部视野的方法及系统，具体指一种针对如拖车、半拖车或其他后部延伸有可相对驾驶室旋转的部位的商用车辆的车辆后部视野的方法及系统。

背景技术：

对于有拖箱的车辆，现有技术一般采用车辆视镜系统或基于相机的视镜替代系统来确保车辆驾驶员的视野，车辆驾驶员要在任何时候都能有效监控车辆环境，即使在拖箱与车辆车体排列不一致的情况下，例如：车辆纵轴与拖箱纵轴不在同一角度，也需要实现有效监控。

对于这种车辆，在如机动过程或曲线行驶时，拖箱会相对于驾驶室摆动，在这种情况下，一种能显示车辆后部拖箱部分视野的装置系统对于实现驾驶员的有效监控来说更是尤为必要。

就目前所言，所述的名词拖车除单纯指拖车外，还包括通过钩子连接拖箱的车辆（牵引车），比如半拖车，半拖车的拖箱位于牵引车的后部，可通过至少一个垂直轴与牵引车旋转连接。而在一般的理解中，拖车这个名词指的是车辆驾驶室后方延伸出来的部位，该部位可相对驾驶室横向移动（旋转），并且在曲线行驶时绕垂直轴旋转。

专利申请de102013214368a1公开了一种作为视镜替代系统来监控和显示车辆侧面和/或后部视野的图像捕获单元和图像显示单元，但这种图像捕获单元和图像显示单元有个缺点，就是图像捕获单元捕获的图像必须经过适应性处理，选择图像需监控的相应部分后进行比例调整和/或改变图像分辨率，这样图像显示单元显示出的车辆环境图像不会被遮挡，或仅有少许部位被车辆拖箱遮挡。

还可使用图像识别装置捕获车辆视野，但使用图像识别装置有个缺点，就是拖车不同轮廓（如plane-striege、低架式挂车、筒仓式拖车等）或车辆轮廓模糊（如在夜晚时、拖车色彩不明显、雾、雪等）的情况下会使识别复杂化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种捕获拖车后部视野的方法与系统，本发明提供的方法与系统能够确保在驾驶员任何情况下均能准确获取拖车后部视野。

本发明的目的特别在于为有拖箱的车辆提供一种可视系统，有拖箱的车辆在不同的行驶状态下，比如曲线行驶或转弯时，拖箱会相对于车辆横向摆动，本发明的系统利用了一种能预先确定图像的显示单元，来显示不同行驶状态下的车辆视野。

上述目的可通过包含有权利要求1所述技术特征的系统实现，或通过包含有权利要求14所述技术特征的方法实现。

从属权利要求中提供了优选的实施方案。

本发明所述的系统，针对的是具有驾驶室以及车后方延伸部的车辆，所述车后方延伸部可以相对驾驶室旋转。本发明的系统用于捕获车后方延伸部后部的视野，所述系统包括至少两个车轮传感器，所述至少两个车轮传感器安装在车后方延伸部的一条轴线的两端，即车轮安置的位置。所述的车轮传感器可采集车轮旋转运动信息。本发明的系统还包括一个控制单元，控制单元与车轮传感器相连，用于根据车轮传感器获取的车轮旋转运动信息决定车后方延伸部后部的视野。

利用车轮传感器能够对已有的用于确定拖车后部视野的视图系统起到辅助作用，这样，即使在如雨天、雪天、大雾天这样视野较差的情形下，仍能可靠确定拖车后部视野。确定的车辆后部视野可用于调整（优化）在有限的显示器视野中显示的拖车后部视图。

作为本发明的一种优选方式，控制单元根据车轮的旋转运动信息确定驾驶室相对车后方延伸部的弯角和/或弯曲方向。

作为本发明的一种优选方式，控制单元根据车轮的旋转运动信息确定车辆移动的圆弧，所述的车轮旋转运动信息包括旋转速度和/或旋转方向。

作为本发明的一种优选方式，所述系统包括至少两个车轮传感器，所述至少两个车轮传感器安置于一条轴线的两端，即获取旋转运动信息的车轮所在的位置。优选的，车轮传感器设置在轮毂上。

作为本发明的一种优选方式，所述控制单元为一个abs控制装置或ebs控制装置，即传统车辆上通常装有的控制装置。通过集成到现有abs系统中，可以共用部分装置（电源供应、传感器、外壳等），以节约成本。现有控制装置已有的传感器也作为附加传感器，或替代上述车轮传感器，用于收集车轮旋转运动信息。

作为本发明的一种优选方式，所述系统包括一个间接视野捕获系统和/或一个视镜系统，来提供驾驶室外部环境的视野，所述视野由驾驶室外部向后方延伸，并且至少包含部分车辆侧边以及车后方延伸部的视野。控制单元根据获取的车轮旋转运动信息控制间接视野捕获系统，调整视野，使得车后方延伸部的后部始终保持在所述视野中。这样可确保在任何行驶状态下（沿曲线行驶、转弯、倒车、机动过程等），驾驶员均能实时监控车后方延伸部（拖箱）的后部视野。优选的，显示的后部视野为无失真、未压缩的图像。

作为本发明的一种优选方式，通过调整或改变视野，确保车辆后部始终处于视野中，所述调整或改变视野的方式为移动和/或扩展视野。

作为本发明的一种优选方式，除车轮旋转运动信息外，还借助其他信息，如车辆几何形状、转向角、车辆速度和/或附加的车辆信号来确认车辆后部视野。优选的，所述车辆几何形状通过车辆上安装的图像识别系统获取，所述图像识别系统优选基于超声原理。所述车辆几何形状也可提前并永久存储在系统中。例如：可将下述信息（数据）提前存储在存储器中：轴线数目、拖箱数目（车后方延伸部）、每个拖箱的轴线数目、拖箱和车辆的长宽，以及拖箱旋转中心、拖箱和/或车辆的上下边缘等。

本发明还提供了一种捕获车辆后部视野的方法，所述方法应用于具有驾驶室和车后方延伸部的车辆中，所述车辆的车后方延伸部可相对于驾驶室旋转。本发明通过测定车后方延伸部的第一车轮的旋转运动信息，即为第一旋转运动信息；以及测定车后方延伸部的第二车轮的旋转运动信息，即为第二旋转运动信息，来计算获取车辆后部视野。所述第一车轮和第二车轮位于同一轴线的两端。计算第一旋转运动信息和第二旋转运动信息之间的区别，并基于第一旋转运动信息和第二旋转运动信息之间的区别，来确定车后方延伸部的后部视野。

作为本发明的一种优选方式，将第一旋转运动信息和第二旋转运动信息之间的区别与提前设定的阈值相对比，来确定后部视野和/或确定驾驶室相对于车后方延伸部的弯角和/或弯曲方向。所述的阈值可提前存储在存储器的查找表中。

作为本发明的一种优选方式，所述方法还包括视野的显示；所述视野位于驾驶室外部，并延伸至车辆后部。通过调整视野，使车后方延伸部的后部始终保持在视野中。

视野的调整方式包括移动和/或扩展视野，并且所述的调整可实时进行，这样驾驶员便可在任何车辆行驶状态实时监控视野。

作为本发明的一种优选方式，所述方法还包括：接收车辆几何形状、转向角、车辆速度和/或附加的车辆信号信息；将所述车辆几何形状、转向角、车辆速度和/或附加的车辆信号信息作为除车轮旋转运动信息外的附加信息，一并用于确定车后方延伸部的后部视野。

作为本发明的一种优选方式，所述方法还包括：确定车辆后部是否位于视野中，如果车辆后部不在视野中，通过移动和/或扩展视野的方式调整视野，在视镜替代系统和/或视镜系统上显示调整后的视野，这样驾驶员就可实时监控车后方延伸部的后部视野。所述的视镜替代系统和/或视镜系统优选设置在驾驶室，更容易供驾驶员观察。

附图说明

图1是本发明系统一个优选实施例的原理图；

图2是带有拖箱的商用车辆俯视图，车辆上采用了本发明所述系统，图中为车辆的一种行驶状态；

图3是图2所示带有拖箱的商用车辆俯视图，图中为车辆的第二种行驶状态；

图4是图2所示带有拖箱的商用车辆俯视图，图4和图3车辆行驶状态相同；

图5是另一种带有拖箱的商用车辆俯视图，车辆中采用了本发明所述系统，图5和图3车辆行驶状态相同。

图6是带有拖箱的商用车辆车轮运动的部分圆弧轨迹示意图，图6车辆和图3、4行驶状态相同，图6为计算弯角w的一种方式。

图7是是带有拖箱的商用车辆车轮运动的部分圆弧轨迹示意图，图7车辆和图3、4行驶状态相同，图7为计算w的另一种可选方式。

具体实施方式

图1为本发明所述系统1的原理示意图，作为本发明的一种优选方式，所述系统应用的车辆后部有拖箱。

系统1包括两个车轮传感器2、3，车轮传感器2、3位于拖箱轴线的两端，即车轮安置的部位。车轮传感器2、3为可获取车轮旋转移动信息的传感器，尤其是能获取车轮旋转速度和/或旋转方向的传感器。

车轮传感器2、3获取的信息发送至控制单元4，控制单元4和车轮传感器2、3电气连接，处理获取的信息，并以此确定拖车的后部视野、车辆相对拖箱的弯角和/或弯曲方向。确定的方法优选根据拖车左边和右边车轮的旋转速度差别获取，拖车左边车轮上设置有车轮传感器2，右边车轮上设置有车轮传感器3。

如图1所示，控制单元4和处理单元5相连，处理单元5从控制单元接收信息（控制信息），所述控制信息为通过车轮传感器2、3获取的信息。

如图1所示，处理单元5还可另外接收1个或多个车辆信号6，例如，来自指示器、倒车档或控制器局域网（can）数据的信号，以及速度信号、刹车信号等。

尽管图1中控制单元4和处理单元5为独立的部件，实际上控制单元4和处理单元5也可以集成为一个单元，优选的，控制单元4和/或处理单元5为现有abs控制设备和/或ebs控制设备的一部分，在这种情况下，现有abs控制设备和/或ebs控制设备中的传感器可用作车轮传感器2、3。

如图1所示，处理单元5还接收来自间接视野捕获系统7的信息，用于捕获间接视野。作为本发明的一种优选方式，图1所示的间接视野捕获系统7包括一个图像捕获单元8和一个显示单元9。

作为本发明的一种优选方式，图像捕获单元8为相机，显示单元为显示器。所述相机可为传统的黑白相机、彩色相机、红外相机、超声波相机等。

作为本发明的一种优选方式，图1中所示的图像捕获单元8还可获取车辆几何形状，例如：牵引车和拖箱的规格尺寸、全长、间接视野捕获系统7相对车辆后方拖箱边缘的距离等。优选的，图像捕获单元8选用图像识别装置，采用光学识别车辆几何形状。

如图1所示，图像捕获单元8和显示单元9与处理单元5电气连接，这样处理单元5除了接收车辆信号6和来自控制单元4的控制信息，还能接收并处理来自图像捕获单元8的信息，并在相应的图像处理后将图像显示在显示单元9上，供车辆驾驶员观察。

作为本发明的一种优选方式，拖车后部视野在显示单元9上显示。显示单元9可设置在驾驶室中，这样驾驶员就能随时随地通过显示单元9监控拖车后部视野。作为本发明的一种选择方式，显示单元9用作侧镜的替代装置，设置在侧镜通常安置的位置。

如图1所示，作为本发明的一种优选方式，所述系统还包括一个视镜系统10，所述视镜系统10包括一个视镜玻璃11和调整装置12。视镜玻璃11可通过调整装置12来适应调整，改变视镜玻璃11上显示的视野。

视镜系统10和处理单元5电气连接，这样电气单元5就能控制调整装置12移动视镜玻璃11，使得拖车后部视野始终显示在视镜玻璃11上。

由此一来，本发明的系统1便可基于接收的车轮传感器2、3的信息，以及优选附加接收的车辆信号6，在车辆机动、停车、左转或右转等过程中调整视镜玻璃11，使得拖箱后部视野始终位于视镜玻璃11显示的视野中。

与视镜系统10相似，图1中间接视野捕获系统7的图像捕获单元8还可基于车轮传感器2、3提供的信息进行调整，以及优选的，基于附加的车辆信号协同调整，使得拖箱后部视野始终显示在显示单元9上。

尽管图1中分别表示了间接视野捕获系统7和视镜系统10，作为本发明的一种选择方式，也可仅采用其中一种系统。

进一步的，视镜系统10优选为取代驾驶室旁侧镜的视镜系统，这样能更可靠的将车后方延伸部的视野提供给驾驶员。

图2为车辆13的俯视图，车辆13中采用了系统1。

如图2所示，车辆13包括一个车后方延伸部14，在本实施例中指拖箱。

如图2所示，车辆13的驾驶室15包括间接视野捕获系统7和/或视镜系统10，优选的，视镜系统10和间接视野捕获系统7分别作为侧镜，为车辆13驾驶员提供车辆后部视野16。

如图2所示，视野16沿车后方延伸部14的方向延伸，使得车辆后部（17）位于视野16中。

图2为车辆直行时的行驶状态图，此时驾驶室15和车后方延伸部14的纵轴位于同一条直线上。

如图2所示，车轮传感器2和3分别安置在车后方延伸部14后方的轴线18两端，作为本发明的一种优选方式，车轮传感器2、3设置在轮毂上。作为本发明的一种选择方式，也可直接将车轮传感器设置在车轮上，这样需确保至少获取一个车轮的旋转速度和旋转方向。尽管图中只有两个车轮传感器，但车轮传感器的数目可以采用两个以上。

图3为图2所示车辆13在转弯过程行驶状态的俯视图。在车辆转弯时，车后方延伸部14会横向摆动，这样在车辆13车体和车后方延伸部的纵轴间会产生一个角度w，这个弯角w可通过比较车轮传感器2、3采集的车轮旋转速度数据差异确定。

图2中因为车辆直行，因此车轮传感器2、3采集的车轮旋转速度数据相同。而在图3中，车轮传感器3测得的旋转速度要高于车轮传感器2测得的旋转速度，因为图3的行驶状态下，车轮传感器3移动的圆弧比车轮传感器2移动的圆弧要长。

车轮传感器设置在车辆13和/或车后方延伸部14（拖箱）的一条或多条轴线的两端，在知晓车轮获取的旋转速度数据差异后（图中未显示），就可以计算弯角。获取的关于车辆13和车后方延伸部14的几何信息越多，计算越精确。

优选的，获取的相关信息为车辆13和车后方延伸部14的长宽、轴线上车轮传感器间的距离、车辆13和车后方延伸部14的旋转中心、车辆速度、车辆行驶状态是前行或倒车等。这些信息可用于提高弯角计算的精确度，计算的结果可用于捕获车辆后部17视野。

在这种情况下，图1中的控制单元4既确定车辆后部17的视野，也要确定驾驶室15相对于车后方延伸部14的弯角和弯曲方向。

如图3所示，在转弯过程中，车辆后部17会脱离图2中视野16的范围，因此如果不调整视野16的范围，驾驶员将无法通过间接视野捕获系统7和视镜系统10获取车辆后部17的视野。

但是，由于车辆后部17的视野可由车轮旋转运动信息确定，因此仍可以通过控制间接视野捕获系统7和视镜系统10获取车辆后部17的视野。可以将图2中的视野16扩展，来确保车辆后部17位于图3所示的视野16’（经扩展的视野16）中。图3中视野16’角度α’应大于图2中视野16的角度α。

图4中所示的车辆13和图3的行驶状态相同，但与图3不同的是，未将图2中的视野16扩展，而是将视野16进行移动，这样就可以通过控制间接视野捕获系统7和视镜系统10获取车辆后部17的视野，并显示供驾驶员监控。

因此，图4中的视野16’’和图2中的视野16具有相同的角度范围α。通过移动视野，车后方延伸部14只有后部17显示在视野16’’中，而在图3的情况下，整个车后方延伸部14均显示在视野16’中，包括车辆后部17。

图5显示了一种车后方延伸部14与车辆13分离的车辆类型，其行驶状态同图3和图4。

与图3、图4不同之处在于，图5中车轮传感器2、3设置在轴线19两端，与图2-图4不同，轴线19为车后方延伸部14最靠后的一条轴线。在这种方式下，车辆后部17为更接近车后方延伸部14边缘的部分。

与图3相同，在图5这一实施方式下，车后方延伸部14的后部17的视野通过车轮传感器2、3，以及间接视野捕获系统7和视镜系统10确定，其他特征也相应的更新。在这种方式下，图2中的视野16角度扩展了一段角度β，与图3相似。图5的视野16’的α’与图3相同，为α和β的和。

图6为带有拖箱的商用车辆在图3、4所示行驶状态下车轮的部分圆弧a1、a2运动轨迹，用于确定弯角w。

如图6所示，车轮（图中未显示）沿圆弧a1、a2的轨迹行驶。优选的，车后方延伸部14（拖箱）右车轮沿圆弧a1运动，车后方延伸部14（拖箱）左车轮沿圆弧a2运动，在t0-t1的运动时段，右车轮、左车轮分别运动了距离s1、s2。

如图6所示，确定了圆弧a2的切线ta2后，在图6所示的行驶状态下，弯角w可为车辆13纵轴与切线ta2形成的夹角。作为本发明的另一种选择方式，也可选择利用圆弧a1的切线（图中未显示）来计算弯角w。

图7为带有拖箱的商用车辆在图3、4所示行驶状态下车轮的部分圆弧运动轨迹，用于确定弯角w。

如图7所示，和图6相似，圆弧a1、a2为车后方延伸部14的车轮运动轨迹。另外还加入了车辆13的车轮运动轨迹，即圆弧a3、a4。弯角w可为圆弧4的切线ta4和圆弧2的切线ta2间的夹角。

作为本发明的另一种优选方式或附加方式，圆弧a3的切线（图中未显示）和圆弧a1的切线（图中未显示）也可用于计算弯角w。

优选的，车辆13和拖箱14间的弯角通过分析至少两个车轮传感器确定，车轮传感器设置在车辆和/或拖箱上一条轴线的两端。并且可采用利用附加传感器提供的附加数据，例如：速度、行驶方向、行驶状态是前行/倒车；还可加入实时获取或提前存储在系统中的车辆和/或拖箱的几何信息辅助分析。如上所述，利用的信息和数据越多，弯角的计算越精确。

通过利用上述至少部分数据和信息，车辆中已安装的ecu可以通过数学模型计算车辆和拖箱间的弯角。

进一步的，通过利用计算好的弯角数据，就可以捕获拖车后部视野，来调整视镜系统或基于相机的视镜系统提供的视野，确保驾驶员始终良好监控拖车的后部。

尽管上述实施例只提供了转弯这一种具体驾驶状态，但在其他驾驶状态下本发明的方法依然可行，比如在倒车、机动、沿曲线行驶等过程中，也可采用本发明的方法，通过车轮传感器采集的信息，采用间接视野捕获系统和视镜系统调整视野，来确认车后方延伸部的视野。调整视野的方式可为移动或扩展视野。通过调整使驾驶员得以实时监控的车辆后部视野。这样确保了车辆后部始终在不失真的情况下显示在驾驶员视野中，保障了安全驾驶。

参考符号列表

1系统system

2,3车轮传感器wheelsensors

4控制单元controlunit

5处理单元processingunit

6车辆信号vehiclesignals

7间接视野捕获系统systemforindirectview

8捕获单元capturingunit

9显示单元displayunit

10视镜系统mirrorsystem

11视镜玻璃mirrorglass

12调整装置adjustmentgear

13车辆vehicle

14部分portion

15驾驶室driver’scabin

16视野fieldofview

17后部rearpart

18轴线axis

19轴线axis