基于NX的汽车前方视野可视性评价系统研究

杨灿 王彦平 周喜格

【摘 要】随着人们对汽车安全性的要求越来越高，汽车安全驾驶也越来越受到人们的关注。汽车视野与汽车的行驶安全性密切相关，而汽车前方视野是汽车整体视野中最重要的组成，好的汽车前方视野设计能明显减少交通事故发生的频率。文章对汽车驾驶员前方视野进行了综合分析，并基于NX软件计算出汽车前方视野可视性面积，按此可视面积计算整车前方视野可视性评价总分。按所得总分对汽车前方视野的优异程度进行分析，以更好地指导汽车前方视野区域零件的设计和开发。

【关键词】汽车；视野；可视性；总布置

【中图分类号】U463.82 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）05-0050-04

随着人们对汽车安全性要求越来越高，汽车安全驾驶也越来越受到人们的关注。汽车视野性能与汽车的行驶安全性密切相关，而汽车前方视野是汽车整车视野中最重要的组成，好的汽车前方视野设计能明显减少交通事故发生的频率。

常规前方视野评价是将前方视野分为A柱障碍角、前挡风玻璃透明区域、前门玻璃透明区域、外后视镜遮挡、内后视镜遮挡5个部分进行分开的视野评估，各区域的视野重要程度和遮挡率不同，无法实现对汽车前方视野的整体性评估。

通过对汽车前方视野5个部分的综合研究分析，基于NX软件设计出以下汽车前方视野可视性评价系统，按此评价系统可获得整车前方视野可视性评价总分，基于此对汽车前方视野的优异程度进行分析，以更好地指导汽车前方视野区域零件的设计和开发。

以某微型车为例，在前期设计过程中由于窗台线造型较高导致后视镜较高，后期试验车出现驾驶员前方视野差的问题，针对此问题后期做一系列分析和改进，总结出以下汽车前方视野可视性评价系统，并将此推广至后续所有开发车型。

1 前方视野可视性投影面的准备工作

1.1 找准驾驶员H点和眼点

H点：人体躯干与大腿相连的铰接点，简称胯点。眼点：H点上方635 mm的点即为眼点。

1.2 画出驾驶员前方视野可视性投影面

驾驶员前方视野可视性投影面是指在驾驶员眼点前方水平180°范围内，以驾驶员眼点为中心做垂直于空载地面线的半径为6 m的圆柱面（如图1所示）。

其中，驾驶员前方可视区域为驾驶员视野通过汽车风窗玻璃或其他透明表面向外可视区域。驾驶员前方不可视区域为驾驶员视野被汽车A柱、内后视镜、外后视镜及其他不透明零件遮挡的不可视区域（如图2所示）。

2 前方视野可视性总分计算方法

驾驶员前方视野可视性总分计算应包含对前方视野水平方向划分、前方视野竖直方向划分、前方视野可视性投影面区域划分、前方视野可视性投影面各区域加權系数、前方视野可视性总分计算等步骤。

2.1 前方视野水平方向划分

在驾驶员眼点所在水平面上，沿眼点水平向前方向做竖直面，以其左侧21°、55°，右侧25°、75°各做一个竖直面，对驾驶员前方视野进行水平方向的划分（如图3所示）。

2.2 驾驶员前方视野竖直方向划分

在驾驶员眼点所在竖直面上，沿眼点水平向前方向做水平面，以其向上12°、20°，向下5°、15°各做一个垂直于竖直面的平面，以此对驾驶员前方视野进行竖直方向的划分（如图3所示）。

2.3 前方视野可视性投影面区域划分

按上文对前方视野可视性投影面进行区域划分，划分出A、B、C、D、E共5个区域（如图3所示）。

2.4 前方视野可视性投影面各区域加权系数

根据驾驶员前方各区域重要程度，确定A、B、C、D、E区域加权系数，各区域对应加权系数应符合表1的规定。

3 前方视野可视性总分计算

3.1 区域可视面积百分比

各区域可视面积百分比应按公式（1）计算：

Pi=■×100%（1）

式（1）中：i为指代A、B、C、D、E的其中一个区域；Pi为i所指代区域可视面积百分比，单位为%；Ki为i所指代区域可视区域面积，单位为mm2；Si为i所指代区域总面积，单位为mm2。

3.2 各区域可视性得分

A、B、C、D、E区域可视性得分应按公式（2）计算：

Ni=Pi×Wi×100%（2）

式（2）中：i为指代A、B、C、D、E的其中一个区域；Ni为i所指代区域可视性得分；Pi为i所指代区域可视面积百分比，单位为%；Wi为i所指代区域加权系数。

3.3 前方视野可视性总分计算

前方视野可视性总分应按公式（3）计算：

Sc=Na+Nb+Nc+Nd+Ne（3）

式（3）中：Sc为前方视野可视性总分；Na为A区域可视性得分；Nb为B区域可视性得分；Nc为C区域可视性得分；Nd为D区域可视性得分；Ne为E区域可视性得分。

3.4 汽车前方视野可视性总分等级评定

汽车前方视野可视性总分（Sc）的满分为31分，实车测试前方视野可视性总分等级评定应符合表2的规定。

4 通过前方视野可视性总分分析零件设计改进方向

通过前方可视性总分评定某车型前方视野可视性是否达到目标要求。通过某车型前方视野各区域对应可视性面积比对前方A柱障碍角、前挡风玻璃透明区域、前门玻璃透明区域、外后视镜遮挡、内后视镜遮挡5个部分进行细致分析。A区域可视性面积比较大，则汽车正前方视野较好，B区域可视性面积比影响的零件为汽车左侧A柱，C区域则受右侧A柱影响，D区域可视面积比由左侧外后视镜及驾驶员下视野来确定，E区域则由驾驶员上下视野即前挡风玻璃处的内后视镜遮挡率来确定。在对比分析汽车各区域可视面积后，针对对应区域零件进行修改和调整，以实现驾驶员前方视野可视性的优化。

5 汽车前方视野可视性评价系统的NX应用操作

5.1 NX中前方视野可视性投影面制作

以某车型驾驶员H点位置计算出驾驶员眼点位置，以眼点为中心做一个半径为6 m的圆柱面。依据驾驶员前方视野重要度对圆柱面进行区域划分，做出驾驶员可视性投影面。

5.2 驾驶员前方视野可视性区域投影

抽取某车型前方视野范围内透明区域的边线，使用通过曲线拉伸面的命令将眼点与透明区域边线连接成锥形面，锥形面范围内驾驶员前方可视区域，即驾驶员可以通过汽车向外观看的区域。在驾驶员可视区域内有外后视镜、内后视镜等障碍物，将此类障碍物边缘线抽出，用通过曲线拉伸面的命令将障碍物边缘线与眼点边缘线连接成锥形面。将锥形面延长至与可视性投影面相交，通过2个面的交线即可做车驾驶员前方可视性区域投影。

5.3 驾驶员前方视野可视性总分计算

依据可视性投影面上的可视面积和不可视面积，计算出各区域可视面积百分比，乘以各区域加权分数，得出各区域总分，将区域总分相加即得出某车型前方视野可视性总分。某车型A区域可视面积百分比为99%，乘以加权分数16，得分为15.91；B区域可视面积百分比为55%，乘以加权分数8，得分为4.37；C区域可视面积百分比为70%，乘以加权分数4，得分为2.81；D区域可视面积百分比为50%，乘以加权分数2，得分为1.01；E区域可视面积百分比为50%，乘以加权分数1，得分为0.50。A、B、C、D、E区域得分总和为24.57分。即，某车型的前方视野可视性总分为24.57分（如图4所示）。

5.4 某车型汽车前方可视性总分等级评定结果

汽车前方可视性总分（Sc）的满分为31分，某车型前方可视性总分为24.57，处于评分表中良好水平，由此可判断此车型前方可视性良好。

参 考 文 献

[1]张志波.汽车驾驶员前方视野测量即评价[J].汽车技

术，2013（4）.

[2]GB 11562—2014，汽車驾驶员前方视野要求及测试方法[S].

[3]周晓明.H点及总布置关键参数设计[J].企业科技与发展，2015（8）.

[4]SAE J1100—2009，（R）Motor Vehicle Dimensions[S].

[责任编辑：钟声贤]