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汽车倒车安全技术研究

文档作者：马东杰屈金龙文档来源：武汉理工大学汽车学院		点击数：	更新时间： 2021年05月10日
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汽车倒车安全技术研究
马东杰 屈金龙 (武汉理工大学汽车学院，武汉430070)
【摘要】 倒车安全技术作为提高汽车安全性的一个重要组成部分，近年来备受关注。文章根据国内外
汽车倒车安全技术发展的趋势和情况，从改善倒车时驾驶员的视野和提高汽车倒车操作方便性方面出发，主要
从后视镜视野改进技术、倒车辅助系统及自动泊车系统3个方面着手，通过对各种技术的分析和相关产品的比
较，分析研究了提高倒车安全性的有效途径和未来发展趋势。
【Abstract】 Auto reserving safety—technique as an important safety component of auto—safety is
getting more and more attention in recent years．Based on the trends and conditions of auto reserving
safety-technique at home and abroad，the improved techniques about the field of view of rearview mir—
ror，reserving aid system and dubbed park assist vision are discussed．Through the analysis of various
technologies and comparing with related products，effective methods of improving auto reserving safety—
technique and future development trends are studied．
【关键词】 安全技术倒车辅助系统汽车
doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2011．05．13
0 引言
汽车经过一个多世纪的发展，已成为人们最
主要的交通运输工具之一。汽车在给人们带来极
大方便的同时，也带来很多道路交通安全问题。
随着汽车逐渐进入千家万户，人们对于汽车的安
全性要求也越来越高。为满足人们对汽车安全性
能的需求，各种各样的先进技术被应用到汽车安
全装置上。但大多是针对前进行驶的，对于倒车
安全的关注则比较少。驾驶的时候，倒车操作很
常用，具体操作起来要比前进驾驶复杂得多。由
于驾驶员的视野受到限制，看不清车后的道路和
障碍物。而且，倒车的时候后轮变前轮，调节方向
的转向轮在后，使得倒车时候的行驶方向不易控
制。根据调查统计，交通事故中15％ 的汽车事故
收稿日期：201l一03—11
上海汽车2011．05
是由于汽车倒车时后视不良造成的。为了改善汽
车倒车安全性，国内外科研人员和汽车厂商一直
在尝试从各个方面努力，本文主要从改善倒车时
驾驶员的视野和提高汽车倒车操作方便性方面着
手，研究提高倒车安全性的技术和方法。
1 后视镜视野改进技术
后视镜作为汽车主动安全机构组成之一，被
人们称之为驾驶员的“第二双眼睛”，是驾驶员安
全行车的重要保障。它扩大了驾驶员观察侧后方
的视线，确保驾驶员在汽车行驶过程中能很好地
观察后方状况。有助于提高行车的安全系数，从
而避免事故的发生。尤其是倒车过程中，后视镜
的作用更是非常重要。因为整个倒车过程必须谨
慎注意后方的道路情况，才不至于发生事故。确
· 59 ·
保良好的视野是预防交通事故的必要条件。后视
镜作为汽车重要的安全附件，随着汽车工业的发
展和人们对汽车安全性要求的提高，人们也对传
统后视镜提出了越来越高的要求。这受到了汽车
厂家和相关科研人员的重视并在逐步改进，于是
形形色色的后视镜新产品纷纷面市。现在汽车上
流行的后视镜有很多种，主要有以下几种。
1．1 平面镜
平面镜的优点是图象无变形、失真小。缺点
是视野小、存在盲区。平面镜镜面为平面，无曲
率，也说曲率无限大。根据平面镜成像原理，显示
的物象与实物大小一样，后视物体无失真，与肉眼
的远近感一致，能够真实反映车后道路和障碍物
的真实外形及实际距离。给驾驶员比较准确的道
路情况信号。如果要增加视野，则需要增加镜面
尺寸，这样不仅影响到驾驶员的前方视野，而且会
增加风阻。目前，平面镜多用于车内后视镜，车外
侧的后视镜则较少采用。
1．2 球面镜
球面镜是指具有一定曲率的镜面，根据物理
学原理，它能扩大驾驶员视野。但随视野范围要
求增加时，曲率必须随之增加，这会引起实物的严
重变形。使得驾驶员无法正确判断侧后方的道路
情况。故必须对球面镜的曲率半径进行限制，各
个国家都有针对后视镜曲率半径相应的法规和标
准。长期以来，扩大后视野范围的努力与控制景
象变形的矛盾始终没有得到解决。当后视镜设计
的侧重点放在增大视野范围上时，镜中成像就会
严重变形。很难找到刚好合适的结合点，只能牺
牲后视镜的视野范围，使成像不致严重变形。
1．3 变曲率镜面
变曲率镜面是指根据车型的合理视野要求，
运用光学原理和数学方法设计而成的，对车辆的
不同视野角度采用不同的曲率半径，并且过渡平
滑，能够在满足基本不失真的条件下，扩大视野、
减少盲区。清华大学的相关专业教授和专家曾就
此获得国内和国际专利。这种变曲率镜沿镜面相
互垂直的横断面和纵断面，其曲率是逐渐变化的。
也就是，沿镜面各个连续的纵断面，其断面上每一
微元面上的曲率自上侧向下侧逐渐光滑地连续增
· 60 ·
大。而沿镜面各个连续的横断面，其断面上每一
微元面上的曲率自内侧向外侧逐渐光滑地连续增
大。这种镜面曲率经过计算机计算而得，在扩大
视野的同时能够尽量使变形控制到最小。
1．4 组合镜面
组合镜面是目前比较受欢迎的一种后视镜镜
面。它比较合理地解决了扩大视野和避免景象失
真的问题。主要组合镜有全景后视镜和双曲率后
视镜两种。全景后视镜，中间部分用平面镜，周围
靠外的面积用凸面镜，这样可以看到侧后方和后
方接近180。的广角，消除盲点。平面镜由于不失
真用于准确判断后面障碍物的距离，凸面镜用于
提供更宽阔的视野。双曲率后视镜由球面镜和变
曲率镜面组合而成，球面部分一般选用较大曲率
的半径设计，基本上解决失真问题，又能够与变曲
率面扩大视野范围提供良好的过渡条件。例如波
罗三厢轿车外后视镜左侧为双曲率镜片(如图1
所示)。它的镜面由主视区和辅视区两个部分组
成。主视区部分约占整个镜片面积的3／4，采用曲
率半径为2 000 mm的凸面镜，它可以保证景像失
真度极小，是驾驶员观察后方视野的主要部分。
辅视区部分采用变曲率镜面，由一系列曲率连续
变化的曲面组成，用来扩大侧后方视野以减少盲
区，作为驾驶员观察车辆侧面及后方情况的参考
区域。这样总体上达到了扩大视野及避免景象失
真的双重功能。
图1 波罗外后视镜
2 倒车辅助系统
近些年来，汽车的普及率越来越高，同时带来
上海汽车2011．05
的问题是停车位需求量越来越大，停车位的空间
越来越小。对于驾车者来说，倒车人位成为一个
不小的挑战。由此引起的交通事故也在逐年增
加。在普通汽车中，当汽车倒车入位时驾驶者靠
后视镜来判断后方的情况和自身定位。由于后视
镜存在不同程度的失真率，致使景象变形，可能会
影响驾驶者准确判断路况，而且，车内外的很多部
件，如头枕、后风窗刮水器等，致使后视镜的可视
有效面积相应减少。虽然后视镜技术也在不断改
进，但是无论设计多么完美的后视镜，车辆后方都
难免会有或大或小一片区域不能被观测到。为了
安全泊车，减少车辆在停车时擦碰等泊车事故，各
种倒车辅助系统相继被开发出来。
现有的倒车辅助系统产品主要有两类：一类
是倒车雷达类，一类是影像类。针对第一类是指
在后保险杆上安装倒车雷达，由超声波传感器(俗
称探头)、控制器和显示器(或蜂呜器)等部分组
成。当其接近或探测到有障碍物时，运用雷达发
射、反射、接收等原理，以声响或者更为直接的数
码显示告知驾驶者周围障碍物情况，解除驾驶者
在泊车、倒车时，前后左右视野不足所引起的困
扰，并帮助驾驶者避免因视野盲区或视线模糊等
驾驶行为缺陷所引发的交通事故，提高安全性。
倒车雷达系统为驾驶者提供了如倒车入库或是路
边停车的碰撞警示，这对许多人尤其是新手驾驶
非常有帮助。
另一类是汽车倒车影像，该系统使倒车时车
后的状况更加直观可视，对于倒车安全来说是非
常实用的配置之一。当挂人倒车挡时，该系统会
自动接通位于车尾的高清倒车摄像头，将车后状
况清晰地显示于倒车液晶显示屏上(如图2所
示)，可使驾驶员准确把握后方路况。原理非常简
单，即藉由摄影机将车后方影像直接传送至车上
显示器，由于是真实影像的再现，故不会产生雷达
误判现象，同时若后方的摄影机采用广角镜头则
可使可视范围扩大，驾驶员的判断可以更加精确。
倒车影像系统，采用远红外线广角摄像装置安装
在车后，即使在晚上通过红外线也能看清楚路面
情况。专业车载探头防磁、防震、防水、防尘性能
目前有进一步提升。许多车载显示器采用T 真
上海汽车2011．05
彩，经过防磁处理无信号干扰、无频闪。同时可接
收两个视频，能够播放VCD、DVD，不用解码器。
同时具有倒车可视自动水平转换，自动开关功能。
仪表台、内视镜式显示器通过车后的车载摄像头
可将后面的信息清晰显示。
图2 倒车液晶显示屏
3 自动泊车技术
随着科技不断发展，汽车逐渐向智能化发展，
声音提示及影像显示逐渐满足不了驾驶的需求，各
大车厂陆续在顶级车种中又加入了更具智能化自
动泊车系统。自动泊车技术为倒车辅助系统的延
伸。一个有效的自动泊车系统，可以帮助驾车者安
全、快速、准确地完成泊车的操作，可以降低泊车过
程中车辆发生交通事故的概率，对整个社会具有重
要意义。西方早在上个世纪八九十年代就开始了
自动泊车方面的研究。此后，泊车问题开始吸引欧
美13等国的大量研究人员的注意。同时我国在2l
世纪初期也开始展开这方面的研究工作。
进入21世纪以来各个厂商推出的产品主要
有以下几种。2003年，丰田公司首先在其Prius混
合动力车型上配置了智能泊车系统；2007年，又在
新款I5460轿车上使用了自动泊车系统；2006年，
本田公司宣布在改进款life车型上提供智能泊车
辅助系统；2006年，法国的汽车零部件供应商法雷
奥公司发布了其第一代自动泊车系统(Park4U)，
并已在大众公司的途安系列车型中应用；奔驰也
有类似的系统，例如奔驰B200，该车型配备了梅赛
德斯一奔驰独有的自动泊车系统，这套系统是在
车子的前后保险杠上安装了10组超声波感应器，
当车速低于36 krn／h，车辆开启自动搜索长于车身
1．2～1．3 m的停车区域。感应器发射出的超声波
可以扫描车身两侧来查找停车空间，当发现合适
· 61 ·
的泊车位置后，车内仪表盘的液晶显示器显示给
驾驶员有泊车位，驾驶者只需按下泊车按钮，然后
控制油门和刹车就可以轻松地停车入位。
目前，各类豪华量产车使用的自动泊车系统
严格来讲是半自动的，仍然需要驾驶员在车内加
以操作。大众汽车公司在德国展示的新型PA系
统则完全不需要驾驶员的帮助，通过控制一系列
的遥控装置，汽车能全自动完成泊车动作。整套
系统是在大众现有PA系统基础上拓展新功能，能
成为包括途安、途观和帕萨特在内的各类大众车
型的选装配置。驾驶员无需坐在车内操作，汽车
即可自动完成包括平行移位和倒车人库等泊车动
作。称为傻瓜式PAV(Dubbed Park Assist Vision)
系统，该系统的工作原理是根据汽车周身的摄像
头和超声波感知器反馈的信息，由电子控制机械
转向系统和2 GHz车载电脑监测停车位的空间并
调整车身动态，最终自动完成泊车动作。泊车完
成后，PAV系统才会关闭发动机并锁止车门。
4 结语
安全是汽车工业发展过程中永恒的关注点，
倒车安全也是一个不容忽视的关键点，本文从以
上几个方面分析了提高汽车倒车安全性的重要方
向。汽车向智能化发展已经是一个不可避免的趋
势，但是目前而言，智能化仍处于起步阶段，自动
泊车技术尚不够完善，还有待于相关科研人员的
进一步改进。倒车辅助系统与后视镜技术在一段
时间内仍将对提高倒车安全性起着至关重要的作
用。而且目前国内技术与国际水平尚有差距，对
于汽车安全性仍有很大可提高空间，仍需科研人
员和相关厂商不断努力寻找新的途径。
参考文献
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[4] 尚世亮．自动平行泊车车位超声探测与转向控制算法
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[5] 王京起，陈慧岩．陆地自主车辆研究概况[J]．车辆与
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图l4 风窗下横梁更改前后某点处的头部加速度曲线图
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的行人保护数据的统计分析，指出了当前车辆在
行人保护设计中存在的主要难题，并对此提出了
相应的设计策略，最后结合实例验证了本文所得
结论的有效性，本文对车辆的行人头部碰撞保护
设计具有较强的指导和借鉴意义。
参考文献
[1] Euro-NCAP—Assessment·Protocol—Overall·Rating_v5．0．
[2] Euro—NCAP—Assessment·Protocol—PedPm V5．0．
[3] Eum NCAP Pedestrian Protocol V5．1．
一本文为上海汽车工程学会2010年学术年会优秀论文。
上海汽车2011．05

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