周向视场可控的非直视驾驶系统技术方案

本发明专利技术提供了一种周向视场可控的非直视驾驶系统，能实时为驾驶员提供可随动控制或主动控制的视场，减少盲区。其中，前、后两自由度云台分别安装在车顶前部和后部，前、后视高清摄像模组分别安装在前、后两自由度云台之上；左、右侧后视高清摄像模组支座安装在左侧车体前部和右侧车体前部，左、右侧后视高清摄像模组分别安装在左、右侧后视高清摄像模组支座之上；全高清平板显示器组布置在车内驾驶员的正前方；电子控制系统包括转向工况传感器、驾驶员操作杆和电子控制单元；电子控制单元与转向工况传感器、驾驶员操作杆、以及前、后两自由度云台相连，用于根据驾驶员的动作或者转向工况传感器采集的信息进行决策和云台控制。

【技术实现步骤摘要】
周向视场可控的非直视驾驶系统
本专利技术涉及运输工具的非直视驾驶系统，特别涉及视场可控的非直视驾驶系统，属于不与某一特定子系统的控制相关联的道路车辆辅助驾驶系统领域。
技术介绍
一般车辆的驾驶员在驾驶车辆时，是通过驾驶室的前窗和侧窗直接地观察车辆的周围环境。但对于工作于危险环境的特种车辆或军用车辆而言，驾驶员如实施直视驾驶，头部将暴露在危险的作业环境中，面临着极大的安全风险。因此，特种车辆或军用车辆的驾驶员需要采用非直视的方式观察车辆周边环境并驾驶车辆。传统非直视驾驶技术是基于光学反射与折射原理实现的。常见的非直视驾驶装置是驾驶员潜望镜。一般的驾驶员潜望镜为三块，布置于驾驶员的前方，视向固定、视角有限且无变焦功能，仅给驾驶员提供狭窄的固定视场，驾驶员执行非直视驾驶时，需尽可能靠近潜望镜，以获得更大的视场。但是，当车辆行驶在较崎岖的道路上时，车辆的剧烈颠簸极易使驾驶员的面部撞到潜望镜。因此，在越野行驶时，车辆往往因驾驶员处于非直视驾驶状态而不能完全达到应有的动力性能。此外，车辆在涉水或在泥泞道路中行驶时，因驾驶员潜望镜的设计位置较低，镜面也极易容易受到泥水的污染或覆盖。近年来，随着信息技术的进步，非直视驾驶技术也取得了革命性的进展。目前，国内外一些科研机构设计的非直视驾驶系统仅是利用图像传感器、视频处理器和平板显示器等电子元器件采集、传输并再现图像信号数据，重建车外环境。与驾驶员潜望镜相比，这类非直视驾驶系统明显地扩大了驾驶员的视场，改善了驾驶员的非直视驾驶环境，但仍然具有水平视场角固定的缺点。在车辆转向行驶时，这一不足表现得尤为突出。【
技术实现思路
】本专利技术的目的是彻底改变车辆驾驶员传统的非直视驾驶体态，突破传统的车辆驾驶员人机工程学设计原则的限制，使驾驶员的非直视驾驶环境得到明显改善，并且在车辆转向行驶时，实时地为驾驶员提供可随动控制或主动控制的视场，减少盲区，从而尽可能地发挥驾驶员的操作能力，提高特种车辆或军用车辆的总体性能。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的:一种周向视场可控的非直视驾驶系统，包括前非直视模块、后非直视模块、左侧后非直视模块、右侧后非直视模块、全高清平板显示器组和电子控制系统；前非直视模块包括前视高清摄像模组和前两自由度云台；前两自由度云台安装在车顶前部，前视高清摄像模组安装在前两自由度云台之上，初始位置朝向车辆前方；其中，两自由包括水平和俯仰两个方向；后非直视模块包括后视高清摄像模组和后两自由度云台；后两自由度云台安装在车顶后部，后视高清摄像模组安装在后两自由度云台之上，初始位置朝向车辆后方；左侧后非直视I旲块包括左侧后视闻清摄像I旲组和左侧后视闻清摄像I旲组支座；左侧后视闻清摄像|旲组支座安装在左侧车体如部，左侧后视闻清摄像|旲组安装在左侧后视闻清摄像模组支座之上，初始位置朝向车辆左侧后方；右侧后非直视I旲块包括右侧后视闻清摄像I旲组和右侧后视闻清摄像I旲组支座；右侧后视闻清摄像1旲组支座安装在车身如部右侧，右侧后视闻清摄像1旲组安装在右侧后视闻清摄像模组支座之上，初始位置朝向车辆右侧后方；全高清平板显示器组包括前向视场显示器、后向视场显示器、左侧后向视场显示器和右侧后向视场显示器，分别用于显示前视高清摄像模组、后视高清摄像模组、左侧后视高清摄像模组和右侧后视高清摄像模组所拍摄的图像；平板显示器组布置在车内驾驶员的正前方；电子控制系统包括转向工况传感器、驾驶员操作杆和电子控制单元；电子控制单元与转向工况传感器、驾驶员操作杆、前两自由度云台和后两自由度云台相连；转向工况传感器用于检测表征车身将要转动角度的参考信号，并发送给电子控制单元；驾驶员操作杆上有两个开关，分别是“工作模式切换开关”和“前、后云台切换开关”；驾驶员通过驾驶员操作杆上的“工作模式切换开关”选择电子控制系统进入手动或自动模式；在手动模式下，电子控制单元根据驾驶员操作杆输出的信号和“前、后云台切换开关”当前档位，控制前两自由度云台或后两自由度云台的转动，使相应摄像模组的周向和俯仰视场角得到调整；在自动模式下，电子控制单元根据转向工况传感器传来的参考信号预估车身转向，根据计算结果和当前行驶方向，自动控制前两自由度云台或后两自由度云台做出相应的水平转动，使相应摄像模组的周向视场角提前于实际车身转动得到调整。本专利技术的有益效果:本专利技术技术方案与现有技术相比，具有如下特点:(1)使用多个图像传感器多方向地采集影像，为驾驶员提供更大的视场，减少驾驶盲区。(2)前、后非直视模块的周向视场可根据需要进行调整，以适应车辆转向行驶和倒车的需要。(3)彻底改变驾驶员的驾驶工作体态，避免传统非直视驾驶装置对驾驶员可能造成的伤害，改善驾驶员的人因工程学环境，提高驾驶员的工作效率。(4)用于影像采集的摄像装置安装在车辆顶部，位置较高，可减少被飞溅的泥水遮挡或污染的可能。(5)主要部件采用成熟的产品进行系统集成，体积小、在车辆上布置方便、可靠性高、寿命长、成本低、容易维护。【附图说明】图1-为本专利技术实施例的系统总布置图；图2-为本专利技术实施例的高清平板显示器组示意图；图3-为本专利技术实施例的电子控制系统原理图；图4-为本专利技术实施例的电子控制单元的控制流程图；其中:1-转向工况传感器、2-右侧后视高清摄像模组、3-右侧后视高清摄像模组支座、4_前视高清摄像模组、5-前两自由度云台、6-驾驶员操作杆、7-电子控制单元、8-后两自由度云台、9-后视高清摄像模组、10-驾驶员、11-平板显示器组、12-左侧后视高清摄像模组支座、13-左侧后视高清摄像模组、14-倒档灯开关、15-转向横拉杆。【具体实施方式】本专利技术的周向视场可控的非直视驾驶系统包括前非直视模块、后非直视模块、左侧后非直视模块、右侧后非直视模块、全高清平板显示器组和电子控制系统。前非直视模块、后非直视模块为可控模块，主要包括高清摄像模组和两自由度云台。两自由度云台可承载高清摄像模组实现水平和俯仰两个方向的转动。左、右侧后非直视模块为不可控模块。全高清平板显示器组包括前向视场显示器、后向视场显示器、左向视场显示器、右侧后向视场显示器，及数字化仪表显示器。电子控制系统的硬件部分主要包括:转向工况传感器、驾驶员操作杆和电子控制单元。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明:本专利技术的周向视场可控的非直视驾驶系统由前非直视模块、后非直视模块、左侧后非直视模块、右侧后非直视模块、全高清平板显示器组和电子控制系统组成。如图1所/j、Ο前非直视模块布置在车顶，其包括前视高清摄像模组4和前两自由度云台5。前两自由度云台5安装在车顶前部，前视高清摄像模组4安装在前两自由度云台5之上，初始位置朝向车辆的前方。后非直视模块布置在车顶，其包括后视高清摄像模组9和后两自由度云台8。后两自由度云台8安装在车顶后部，后视高清摄像模组9安装在后两自由度云台8之上，初始位置朝向车辆的后方。左侧后非直视模块布置在车辆的前部左侧，其包括左侧后视高清摄像模组支座12和左侧后视闻清摄像I旲组13。左侧后视闻清摄像|旲组支座12安装在左侧车体如部，左侧后视高清摄像模组13安装在左侧后视高清摄像模组支座12之上，初始位置朝向车辆的左侧后方。右侧后非直视模块布置在车辆的前部右侧，其包括右侧后视高清摄像模组支座3和右侧后视闻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种周向视场可控的非直视驾驶系统，其特征在于：包括前非直视模块、后非直视模块、左侧后非直视模块、右侧后非直视模块、全高清平板显示器组和电子控制系统;前非直视模块包括前视高清摄像模组（4）和前两自由度云台（5）；前两自由度云台（5）安装在车顶前部，前视高清摄像模组（4）安装在前两自由度云台（5）之上，初始位置朝向车辆前方；其中，两自由包括水平和俯仰两个方向；后非直视模块包括后视高清摄像模组（9）和后两自由度云台（8）；后两自由度云台（8）安装在车顶后部，后视高清摄像模组（9）安装在后两自由度云台（8）之上，初始位置朝向车辆后方；左侧后非直视模块包括左侧后视高清摄像模组（13）和左侧后视高清摄像模组支座（12；左侧后视高清摄像模组支座（12）安装在左侧车体前部，左侧后视高清摄像模组（13）安装在左侧后视高清摄像模组支座（12）之上，初始位置朝向车辆左侧后方；右侧后非直视模块包括右侧后视高清摄像模组（2）和右侧后视高清摄像模组支座（3）；右侧后视高清摄像模组支座（3）安装在车身前部右侧，右侧后视高清摄像模组（2）安装在右侧后视高清摄像模组支座（3）之上，初始位置朝向车辆右侧后方；全高清平板显示器组包括前向视场显示器、后向视场显示器、左侧后向视场显示器和右侧后向视场显示器，分别用于显示前视高清摄像模组（4）、后视高清摄像模组（9）、左侧后视高清摄像模组（13）和右侧后视高清摄像模组（2）所拍摄的图像；全高清平板显示器组布置在车内驾驶员的正前方；电子控制系统包括转向工况传感器（1）、驾驶员操作杆（6）和电子控制单元（7）；电子控制单元（7）与转向工况传感器（1）、驾驶员操作杆（6）、前两自由度云台（5）和后两自由度云台（8）相连；转向工况传感器（1）用于检测表征车身将要转动角度的参考信号，并发送给电子控制单元（7）；驾驶员操作杆（6）上有两个开关，分别是“工作模式切换开关”和“前、后云台切换开关”；驾驶员通过驾驶员操作杆（6）上的“工作模式切换开关”选择电子控制系统进入手动或自动模式；在手动模式下，电子控制单元（7）根据驾驶员操作杆（6）输出的信号和“前、后云台切换开关”当前档位，控制前两自由度云台（5）或后两自由度云台（8）的转动，使相应摄像模组的周向视场角和俯仰视场角得到调整；在自动模式下，电子控制单元（7）根据转向工况传感器（1）传来的参考信号预估车身 转向，根据计算结果和当前行驶方向，自动控制前两自由度云台（5）或后两自由度云台（8）做出相应的水平转动，使相应摄像模组的周向视场角提前于实际车身转动得到调整。...

【技术特征摘要】
1.一种周向视场可控的非直视驾驶系统，其特征在于:包括前非直视模块、后非直视模块、左侧后非直视模块、右侧后非直视模块、全高清平板显示器组和电子控制系统；前非直视模块包括前视高清摄像模组(4)和前两自由度云台(5);前两自由度云台(5)安装在车顶前部，前视高清摄像模组(4)安装在前两自由度云台(5)之上，初始位置朝向车辆前方；其中，两自由包括水平和俯仰两个方向；后非直视模块包括后视高清摄像模组(9)和后两自由度云台(8);后两自由度云台(8)安装在车顶后部，后视高清摄像模组(9)安装在后两自由度云台(8)之上，初始位置朝向车辆后方；左侧后非直视1旲块包括左侧后视闻清摄像1旲组(13)和左侧后视闻清摄像|旲组支座(12 ;左侧后视闻清摄像|旲组支座(12)安装在左侧车体如部，左侧后视闻清摄像I旲组(13)安装在左侧后视高清摄像模组支座(12)之上，初始位置朝向车辆左侧后方；右侧后非直视1旲块包括右侧后视闻清摄像1旲组(2)和右侧后视闻清摄像I旲组支座(3);右侧后视高清摄像模组支座(3)安装在车身前部右侧，右侧后视高清摄像模组(2)安装在右侧后视高清摄像模组支座(3)之上，初始位置朝向车辆右侧后方；全高清平板显示器组包括前向视场显示器、后向视场显示器、左侧后向视场显示器和右侧后向视场显示器，分别用于显示前视高清摄像模组(4)、后视高清摄像模组(9)、左侧后视高清摄像模组(13)和右侧后视高清摄像模组(2)所拍摄的图像；全高清平板显示器组布置在车内驾驶员的正前方； 电子控制系统包括转向工况传感器(1)、驾驶员操作杆(6)和电子控制单元(7);电子控制单元(7)与转向工况传感器(1)、驾驶员操作杆(6)、前两自由度云台(5)和后两自由度云台(8)相连；转向工况传感器(1)用于检测表征车身将要转动角度的参考信号，并发送给电子控制单元(7);驾驶员操作杆(6)上有两个开关，分别是“工作模式切换开关”和“前、后云台切换开关”；驾驶员通过驾驶员操作杆(6)上的“工作模式切换开关”选择电子控制系统进入手动或自动模式；在手动模式下，电子控制单元(7)根据驾驶员操作杆(6)输出的信号和“前、后云台切换开关”当前档位，控制前两自由度云台(5)或后两自由度云台(8)的转动，使相应摄像模组的周向视场角和俯仰视场角得到调整；在自动模式下，电子控制单元(7)根据转向工况传感器(1)传来的参考信号预估车身转向，根据计算结果和当前行驶方向，自动控制前两自由度云台(5)或后两自由度云台(8)做出相应的水平转动，使相应摄像模组的周向视场角提前于实际车身转动得到调整。2.如权利要求1所述的周向视场可控的非直视驾驶系统，其特征在于:所述电子控制单元(7)进一步连接倒档灯开关(14)，在自动模式下，根据倒档灯开关(14)是否接通判断当前行驶方向。3.如权利要求1所述的周向视场可控的非直视驾驶系统，其特征在于:对于轮式车辆，所述转向工况传感器(1)为角位移传感器，角...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志成，赵玉壮，陈思忠，杨林，张斌，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：