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摘要：针对行车过程中经常出现的外后视镜碰撞、剐蹭等问题，本文提出了一种外后视镜自动避障系统。利用埋入式微型光电传感器来检测后视镜行进路线上是否存在碰撞可能，将接收到的信号通过驱动电路控制与后视镜的驱动电机相连，对意外的突发情况或在驾驶员不能主动的作出正确判断反应时，自动折叠后视镜，达到减少或消除类似事故的目的，保证驾驶员及车辆自身安全。
关键词：汽车;避障;传感器;外后视镜
随着我国社会经济的发展与人民生活水平的提高，汽车数量也在不断地增长。据统计，2019年底，全国汽车保有量已达2.6亿辆，驾驶人数达4.35亿人。车辆数的不断增加以及驾驶员群体的不断扩大，导致道路安全事故的发生量也不断增加，汽车的交通安全问题也越来越被重视。外后视镜作为汽车车身最外侧的部位，在车辆行驶过程中极易受到碰撞剐蹭等伤害。
目前的车辆后视镜不具备自动探测障碍物并规避碰撞风险的功能，国内外针对汽车后视镜系统的研究主要针对于后视镜的电动自动折叠系统，这需要驾驶员主动的进行对后视镜的调整伸缩等功能。现有技术中，也有一些针对意外情况的后视镜自动折叠技术，例如基于前置泊车雷达的车外后视镜避障系统[1]，利用机器视觉和相关算法对环境参数进行分析来实现控制的系统[2]等，但此类系统要求配置较高，成本昂贵，许多车辆都不具有此类功能，市场上基于该系统的完整系统也尚未得到应用。本文提出了一种基于光电接近传感器的外后视镜自动避障系统和方法，包括后视镜壳体、光电接近传感器、折叠控制机构和蜂鸣器报警系统。
1.系统结构
1.1后视镜壳体
汽车后视镜起着驾驶员“第二只眼睛”的作用，属于重要的安全件，它的镜面、外型都十分讲究，有着十分严格的行业标准[3]。本系统在所述后视镜壳体表面设计一个凹口用于镶嵌安装传感器，考虑到碰撞最先发生在视镜壳体外侧边缘位置，因此凹口的理想安装位置应置于外壳的边侧附近，用于检测碰撞发生的风险。
1.2光电接近传感器
光电接近传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。根据检测方式的不同，可将其分为漫反射式、镜反射式、光纤式等。考虑到碰撞风险的发生具有意外性和随机性，无法确定其位置，本系统选用的是漫反射式光电接近传感器。它的检测距离长，探测范围广，响应速度很快，几乎不受检测物体的制约，已廣泛应用在航空、航天技术以及工业生产中，日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门、自动热风机上也都有应用。利用其现有技术实现对后视镜行驶路线前方各个方位的道路信息进行检测，可以有效的检测碰撞风险。
1.3折叠控制机构
折叠控制机构主要用于控制后视镜的自动折叠与展开，主要包括驱动电机、滚动轴承、合页与连接装置，现有的技术结构已十分成熟[4-5]，下面主要对控制方法做了阐述：发动机点火，系统开始工作。当传感器检测安全距离范围内无障碍物时，系统保持原有状态不变。当检测安全距离范围内出现障碍物时，驱动电路开关会由常开状态转为闭合状态，此时，驱动电机会控制后视镜自动折叠至安全范围，开关仍处于闭合状态。当障碍物离开安全距离后，开关自动断开，可逆电机控制后视镜自动展开，恢复正常状态。
1.4蜂鸣器报警系统
为了进一步提高安全性能，可在壳体边缘加装蜂鸣器报警装置。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，已广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。其结构简单、体积较小，不需要更改后视镜形状，可直接通过螺钉安装在后视镜边缘。当接近传感器感应到障碍物时，电机控制后视镜折叠，同时，报警器发出报警提示，提醒司机注意道路安全信息，谨慎驾驶，进一步提高安全保障。
2.系统实现方法
下面进一步详细说明系统的实现方法和原理：
步骤1.发动机点火，系统开始运行。接近传感器检测外后视镜行驶路线前方安全距离内是否出现障碍物。此时光电开关处于断开状态，折叠控制系统、报警系统处于安全待机状态。
步骤2.在检测到障碍物出现的情况下，光电开关闭合，驱动电机开始控制后视镜自动收缩。同时，蜂鸣器发出报警信号，提醒驾驶员和周围人员碰撞风险的发生。
步骤3.若车辆继续保持行驶，接近传感器检测到安全距离内已再无障碍物，光电开关断开，停止报警。由可逆电机控制后视镜自动展开至正常状态，保证驾驶员的安全视野。
此方法主要适用于应对驾驶过程中出现的突发情况和驾驶员对车身距离把握不准确的现象。为避免不必要的折叠和展开，在步骤2执行的具体目标下，可以尽量减小保证碰撞不发生的安全距离（即接近传感器的检测范围），此技术可以通过选用精度高的接近传感器来实现，在不损伤后视镜的前提下，防止折叠对驾驶员的驾驶视野产生影响。进一步的，还可以根据障碍物位置计算出每次合适折叠的角度，不需要每次都将后视镜折叠至极限位置，这样在提高折叠效率的同时，还可以起到保护后视镜，增长其使用寿命的效果。
结语
目前的汽车外后视镜大多采用手动或电动的折叠控制方式，需要驾驶员主动选择。在行车过程中，驾驶员的注意力集中在车辆周围道路信息以及驾驶操作上，发生意外时很难快速做出主动反应。根据文献统计，我国因汽车后视镜设计制造缺陷造成的交通事故占交通事故总数的 30%，市场上急需一种安全的后视镜避障系统用以应对此类情况，减少交通事故的发生。本文提出的外后视镜自动避障系统及方法，具有结构简单、安全可靠性高、实现成本低且不需要很高的汽车配置等优点，实用性较强，对解决此类问题具有积极的促进意义。
参考文献
[1]陈燕，赵国霖，胡红兵，许苘. 一种基于前置泊车雷达的车外后视镜避障系统及方法[P]. 2018.09.28.
[2]周毅. 用好后视镜——汽车的“第二只眼睛”[J]. 驾驶园，2011第11期.
[3]闫永峰，牛胜福，栾云飞，熊显锋. 汽车影像显示系统及其控制方法、汽车[P]. 2016.08.08.
[4]黄科，陈贤，李海涛. 一种汽车后视镜自动翻转控制系统的改进设计[J]. 科技创新导报， 2010.
[5]盛道学，汪小龙. 一种智能外后视镜电动折叠器装置[P]. 2012.09.09.
项目来源：
本文系江苏大学2019年度大学生科研立项项目，项目编号：18B051。
关键词：汽车;避障;传感器;外后视镜
随着我国社会经济的发展与人民生活水平的提高，汽车数量也在不断地增长。据统计，2019年底，全国汽车保有量已达2.6亿辆，驾驶人数达4.35亿人。车辆数的不断增加以及驾驶员群体的不断扩大，导致道路安全事故的发生量也不断增加，汽车的交通安全问题也越来越被重视。外后视镜作为汽车车身最外侧的部位，在车辆行驶过程中极易受到碰撞剐蹭等伤害。
目前的车辆后视镜不具备自动探测障碍物并规避碰撞风险的功能，国内外针对汽车后视镜系统的研究主要针对于后视镜的电动自动折叠系统，这需要驾驶员主动的进行对后视镜的调整伸缩等功能。现有技术中，也有一些针对意外情况的后视镜自动折叠技术，例如基于前置泊车雷达的车外后视镜避障系统[1]，利用机器视觉和相关算法对环境参数进行分析来实现控制的系统[2]等，但此类系统要求配置较高，成本昂贵，许多车辆都不具有此类功能，市场上基于该系统的完整系统也尚未得到应用。本文提出了一种基于光电接近传感器的外后视镜自动避障系统和方法，包括后视镜壳体、光电接近传感器、折叠控制机构和蜂鸣器报警系统。
1.系统结构
1.1后视镜壳体
汽车后视镜起着驾驶员“第二只眼睛”的作用，属于重要的安全件，它的镜面、外型都十分讲究，有着十分严格的行业标准[3]。本系统在所述后视镜壳体表面设计一个凹口用于镶嵌安装传感器，考虑到碰撞最先发生在视镜壳体外侧边缘位置，因此凹口的理想安装位置应置于外壳的边侧附近，用于检测碰撞发生的风险。
1.2光电接近传感器
光电接近传感器是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。根据检测方式的不同，可将其分为漫反射式、镜反射式、光纤式等。考虑到碰撞风险的发生具有意外性和随机性，无法确定其位置，本系统选用的是漫反射式光电接近传感器。它的检测距离长，探测范围广，响应速度很快，几乎不受检测物体的制约，已廣泛应用在航空、航天技术以及工业生产中，日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门、自动热风机上也都有应用。利用其现有技术实现对后视镜行驶路线前方各个方位的道路信息进行检测，可以有效的检测碰撞风险。
1.3折叠控制机构
折叠控制机构主要用于控制后视镜的自动折叠与展开，主要包括驱动电机、滚动轴承、合页与连接装置，现有的技术结构已十分成熟[4-5]，下面主要对控制方法做了阐述：发动机点火，系统开始工作。当传感器检测安全距离范围内无障碍物时，系统保持原有状态不变。当检测安全距离范围内出现障碍物时，驱动电路开关会由常开状态转为闭合状态，此时，驱动电机会控制后视镜自动折叠至安全范围，开关仍处于闭合状态。当障碍物离开安全距离后，开关自动断开，可逆电机控制后视镜自动展开，恢复正常状态。
1.4蜂鸣器报警系统
为了进一步提高安全性能，可在壳体边缘加装蜂鸣器报警装置。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，已广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。其结构简单、体积较小，不需要更改后视镜形状，可直接通过螺钉安装在后视镜边缘。当接近传感器感应到障碍物时，电机控制后视镜折叠，同时，报警器发出报警提示，提醒司机注意道路安全信息，谨慎驾驶，进一步提高安全保障。
2.系统实现方法
下面进一步详细说明系统的实现方法和原理：
步骤1.发动机点火，系统开始运行。接近传感器检测外后视镜行驶路线前方安全距离内是否出现障碍物。此时光电开关处于断开状态，折叠控制系统、报警系统处于安全待机状态。
步骤2.在检测到障碍物出现的情况下，光电开关闭合，驱动电机开始控制后视镜自动收缩。同时，蜂鸣器发出报警信号，提醒驾驶员和周围人员碰撞风险的发生。
步骤3.若车辆继续保持行驶，接近传感器检测到安全距离内已再无障碍物，光电开关断开，停止报警。由可逆电机控制后视镜自动展开至正常状态，保证驾驶员的安全视野。
此方法主要适用于应对驾驶过程中出现的突发情况和驾驶员对车身距离把握不准确的现象。为避免不必要的折叠和展开，在步骤2执行的具体目标下，可以尽量减小保证碰撞不发生的安全距离（即接近传感器的检测范围），此技术可以通过选用精度高的接近传感器来实现，在不损伤后视镜的前提下，防止折叠对驾驶员的驾驶视野产生影响。进一步的，还可以根据障碍物位置计算出每次合适折叠的角度，不需要每次都将后视镜折叠至极限位置，这样在提高折叠效率的同时，还可以起到保护后视镜，增长其使用寿命的效果。
结语
目前的汽车外后视镜大多采用手动或电动的折叠控制方式，需要驾驶员主动选择。在行车过程中，驾驶员的注意力集中在车辆周围道路信息以及驾驶操作上，发生意外时很难快速做出主动反应。根据文献统计，我国因汽车后视镜设计制造缺陷造成的交通事故占交通事故总数的 30%，市场上急需一种安全的后视镜避障系统用以应对此类情况，减少交通事故的发生。本文提出的外后视镜自动避障系统及方法，具有结构简单、安全可靠性高、实现成本低且不需要很高的汽车配置等优点，实用性较强，对解决此类问题具有积极的促进意义。
参考文献
[1]陈燕，赵国霖，胡红兵，许苘. 一种基于前置泊车雷达的车外后视镜避障系统及方法[P]. 2018.09.28.
[2]周毅. 用好后视镜——汽车的“第二只眼睛”[J]. 驾驶园，2011第11期.
[3]闫永峰，牛胜福，栾云飞，熊显锋. 汽车影像显示系统及其控制方法、汽车[P]. 2016.08.08.
[4]黄科，陈贤，李海涛. 一种汽车后视镜自动翻转控制系统的改进设计[J]. 科技创新导报， 2010.
[5]盛道学，汪小龙. 一种智能外后视镜电动折叠器装置[P]. 2012.09.09.
项目来源：
本文系江苏大学2019年度大学生科研立项项目，项目编号：18B051。