2017第十屆挑戰(zhàn)賽優(yōu)秀特等獎(jiǎng)1456a

編號(hào)專用頁(yè) 關(guān)鍵 要本文基于對(duì)汽車后視鏡視野范圍和畸變率的研究，建立了雙曲率后視鏡多目標(biāo)優(yōu)化模型，得到了具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。最后，在對(duì)雙曲率汽車后視鏡視野范圍和畸變率研究的基礎(chǔ)上，綜合分析左右后視鏡的曲率半徑和鏡面寬度所滿足的約束條件之后，建立了使雙曲率后視鏡視野范圍最數(shù)之后，應(yīng)用上述多目標(biāo)優(yōu)化模型，利用進(jìn)行解得了用野左右雙12123 Thereasonabledesignoftherearviewmirrorisquietsignificantforthedrivertogetthewidervisionandjudgetherunningdistancedirectly.Basedontheinvestigationofvisualrangeandaberrationoftherearviewmirror.TheMulti-objectiveoptimizationmodelofdoublecurvaturerearviewmirrorisestablishedandthespecificoptimizeddesignschemeinthisFirstly,therelationshipbetweenthedriverandtherearviewmirroris edintoasimpleopticalsystem.Basedonthejudgmentofpositionofeyepointandinvestigationofdoublecurvaturerearviewmirror’sopticaltheory,themonocularandbinocularumvisualrangeandumcurvatureradiusoftheleftandrightcurvaturerearviewmirrorisobtainedbyutilizingthegeometricopticstreatment,underthepremiseofensuringthenormalinstallationposture.Andtheauthorsfurtherobtaintherangeofcurvatureradiusofthedoublecurvaturemirror.Secondly,basedonthetheoryofradialaberration,thepolynomialaberrationmodelwithhighaccuracyisobtainedbyyzinggeometricalopticsofrearviewmirrorandperformingobjects-imagescoordinatetransformation,underthepremiseofmeetingconstraintsoftheradialaberration,whichimprovestheradialaberrationexpressionofrearviewmirror.Meanwhile,theaberrationratemodelofleftandrightdoublecurvaturerearviewmirrorsisFinally,basedontheinvestigationofthevisualrangandaberrationoftherearviewmirror,amulti-objectiveoptimizationmodelsatisfyingtheumvisualrangandtheminimumaberrationisestablishedafteryzingcomprehensivelytheconstraintswhichcurvatureradiusandmirrorwidthoftheleftandrightrearviewmirror.Thisarticletakesthedomesticsportutilityvehicle(SUV)carastheresearchobject,theauthorsapplyitintotheabovemodelaftercollectinganddeterminingtherelevantparametersandsolveitwiththe.TheoptimaldesignschemeoftheleftandrightcurvaturemirrorsfordomesticSUVisobtained.Thedesignschemeisshowninthetablebelow:1212問(wèn)題的提出與分 背景知 總背景介 問(wèn)題的產(chǎn) 問(wèn)題的分 模型假 模型符號(hào)說(shuō) 模型的建立與求 基于光學(xué)理論的后視鏡視野范圍和曲率半徑的確 眼點(diǎn)位置的判 后視鏡視角的計(jì) 后視鏡曲率半徑的計(jì) 雙曲率后視鏡視野范圍和曲率半徑的研 雙曲率后視鏡畸變率模型的建 后視鏡徑向畸變模型的建 雙曲率后視鏡畸變率的確 基于雙曲率后視鏡設(shè)計(jì)的多目標(biāo)優(yōu)化模 多目標(biāo)優(yōu)化模型的建 基于越野型轎車的雙曲率后視鏡設(shè)計(jì)的多目標(biāo)優(yōu)化模型求 雙曲率后視鏡設(shè)計(jì)仿真實(shí) 雙曲率后視鏡的仿真數(shù)學(xué)模 雙曲率后視鏡的仿真結(jié) 模型的優(yōu)缺點(diǎn)分析及推 模型的優(yōu) 模型的缺 模型的推 參考文 為擴(kuò)大后視鏡視野，減小圖像畸變率，變曲率后視鏡的應(yīng)用越來(lái)越普遍，并一直不斷優(yōu)化完善其設(shè)計(jì)。對(duì)行車過(guò)程中的視覺(jué)安全問(wèn)題產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。因此，本文對(duì)于雙Fig.1所示Fig.1雙曲率后視鏡，雙曲率后視鏡是指在后視鏡外側(cè)約1/3的位置[2]會(huì)有一條虛線。虛線以再保證駕駛員坐姿和汽車后視鏡安裝姿態(tài)滿家一般標(biāo)準(zhǔn)情況下，基于基本的光基于對(duì)（一（二（三）過(guò)搜集和確定參數(shù)，在中進(jìn)行數(shù)值求解，從而得到家用越野車的雙曲率優(yōu)化2006；忽略天氣情況對(duì)駕駛員視覺(jué)的影dmrdmrsw x,xu,yu

理想圖像坐標(biāo)（平面鏡成像下 畸變圖像坐 距離為65mm，高于駕駛員座椅參考點(diǎn)R（使用3D模型）635mm的點(diǎn)。連接這兩點(diǎn)的直線垂直于車輛縱向平面。如Fig.1所示：的眼點(diǎn)位置直接在GB15804-2006R點(diǎn)（Z軸）635mm±32.5mm（Y軸）的垂直位置。 Fig.2所示，左右后視鏡的分布差異會(huì)給駕駛員造成視Fig.2Fig.3所示，根據(jù)曲面鏡光學(xué)理論，可以推導(dǎo)出Fig.3中的視角由曲率半徑r和水平儀上的鏡面寬度w決定。入射光線和反射光線如Fig.3眼睛位于軸線時(shí)的視角（左后視鏡）

tan1tan12[2tan1

tan1w

Fig.4

2[2tan1wtan1wcos 1tan1

stFig.5 wtan1wD

因此，駕駛員雙目總視角為2[2tan1

tan1wD1

wtan1wcosD

因此，駕駛員對(duì)于右后視鏡的雙目總視角為2[2tan1

tan1wcosD2006右側(cè)與縱向基準(zhǔn)平行，與左側(cè)外點(diǎn)相切，延伸到駕駛員看到的地平線10米以外。4m的視覺(jué)范向基準(zhǔn)面，延伸到駕駛員看到的地平線60米以外。曲率半徑r，鏡面寬度w和安裝角度Fig.6Fig.6根據(jù)后視鏡安裝的規(guī)定要求，根據(jù)方程（4.3）Fig.4、Fig.6可以推導(dǎo)出右后視鏡的Fig.61 4000wcos 20000s1wsin

（4.3

w

1wcos

1s1 rrmax

1

s1

rlmax

w

2tan[1(tan12500wcosu

1 1000s1wsin

率近平面鏡寬度w2組成。即：ww1w2Fig.7所示：Fig.75圍1'、2。'2[2tan1w1w2tan1w1w2D '2[2tan1w1w2tan1(w1w2)cosD 同理，雙曲率左、右后視鏡的最大曲率半徑方程為rlmaxrrmax' w1lmax'

11

(w1w2)

1 1000s1(w1w2)sin w1

rmax'

1ttan(w1w2) t

4000(w1w2)cos

1 2000s1(w1w2)sin 0rrr0rrl后視鏡畸變數(shù)學(xué)模型。研究后視鏡畸變的簡(jiǎn)化簡(jiǎn)圖如Fig.8所示：Fig.8rdR(ruR(0) xx

y R1(r x2x2dd

R1(rxd

yd

——理想圖像坐標(biāo)（平面鏡成像下x2x2 xx(1kr2

yuyd(1k1rd2 1

k1本節(jié)定義汽車后視鏡畸變率為 xd

xdd ydwdsin Fig.9理想成像與畸變成像幾何關(guān)系示意圖結(jié)合Fig.9中的幾何關(guān)系，方程(4.16)可得后視鏡畸變率為： ww1'2[2tan1

tan1w1cosD ww1'2[2tan1w1w2tan1w1w2D w1lmax'

1 2

2500(w1+w2)cos

1w2)cos2 1 10001

(w1w)sin rrrmax'

w1

11

1

(0r1rmaxst

4000(w1w2)cos

1w2)cos2 2 2

2000s(ww)sinu w

0r2rmax 2wl1wl2wrwr wl1wl2

右側(cè)與縱向基準(zhǔn)平行，與左側(cè)外點(diǎn)相切，延伸到駕駛員看到的地平線10米以外。4m的視覺(jué)范向基準(zhǔn)面，延伸到駕駛員看到的地平線60米以外。進(jìn)行求解，結(jié)果如Table.1、Table.2所示。12123456Table.1Table.1可以得出，普通越野車的左后視鏡平均總寬度wl170.0880mmll12鏡平均寬度wl120.2925mm，曲率半徑r21604.3960mm212123456Table.2Table.2可以得出，普通越野車的右后視鏡平均總寬度wr170.5539mmr其中小曲率半徑視鏡平均寬度r1

r鏡平均寬度r2

130.1510mm，曲率半徑r21706.4723mm4.3.2中所求的左、右后視鏡參數(shù)應(yīng)用到實(shí)際仿真中去fxyaxi1yj1（aj為系數(shù) i1x'ixix；y'jyjy其中x118 ；y

18i1

fxyaijxxyy i1求的左、右后視鏡參數(shù)應(yīng)用仿真擬合中，得到仿真模擬圖[8]Fig.10Fig.11

MaoEnrong,ZhangHong,SongZhenghe.VehicleErgonomics[M].Beijing:BeijingInstituteofTechnologypublishinghouse,2007:104~107.SocietyofAutomotiveEngineers. mendedpracticeJ941,automotiveengineeringhandbook[M].WarrendalePA:SocietyofAutomotiveEngineers,1997:954~966.LvChang,HanFeifei.TheCheckingMethodoftheDriverVisibility[J].AutomotiveTechnology,2007,(5):31~32GEORGEP.geometryofautomotiverearviewmirrors-whyblindzonesexistandstrategiesto ethem[J].SAE950601,1995(6):1062~1070.WangHao.ResearchandDevelopmentont