CN107953758A - 一种遮阳***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种遮阳***及其控制方法，该遮阳***主要是利用太阳光入射角度测量模块、光照强度测量模块及人眼定位模块分别采集太阳光的入射角和光照强度与人眼高度，通过通信线束传输到控制模块，控制模块综合采集到的太阳光入射角、光照强度及人眼高度，根据程序将指令传输到电致变玻璃，电致变玻璃根据程序指令调整遮光区域，并计算出临界遮光高度，达到部分区域的电致变玻璃变色，实现遮阳的目的，避免了驾驶员的视觉疲劳，便于行车安全。

Description

一种遮阳***及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种遮阳***及其控制方法，属于汽车领域。

背景技术

为使驾驶员看清汽车前方的道路，汽车前部的风窗一般采用无色透明玻璃制作。当汽车在行驶过程中受到太阳光照射时，太阳光会透过玻璃，刺激驾驶员的眼睛，造成炫目，使眼睛疲劳，影响行车安全。因此为避免交通事故的发生，汽车风窗需要有遮阳***。

目前的遮阳技术中，包括利用遮挡结构遮阳和利用变色玻璃两种方式。利用遮挡结构遮阳通常需要人手动调节或机械调节，操作不便而且遮阳效果也不佳。

利用变色玻璃的方案，如公开号为CN2710948Y的中国专利文献“汽车自动变色玻璃风窗”，披露了一种玻璃风窗，采用自动变色玻璃，即利用电信号控制变色的电致变玻璃，电致变玻璃通过普通车窗玻璃内设置电致变色的夹层来实现。根据太阳光强度的强弱进行调节，使玻璃自动变色，以达到遮挡光线的作用。

其中，披露的汽车遮阳***中自动变色玻璃的缺陷是只能根据太阳光的强度进行调节，而且，随着玻璃颜色的加深，驾驶员可能会用眼过度，这样容易造成驾驶员的视觉疲劳，影响行车安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种遮阳***及其控制方法，用以解决现有遮阳***造成驾驶员的视觉疲劳，影响行车安全的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是一种遮阳***，包括：车窗玻璃，所述车窗玻璃为电致变玻璃；

还包括太阳入射角度测量模块、人眼定位模和控制模块；

所述控制模块采样连接所述太阳入射角度测量模块、人眼定位模块，控制连接所述电致变玻璃；

所述太阳入射角度测量模块用于检测太阳入射角度；

所述人眼定位模块用于获取驾驶员人眼高度；

控制模块用于根据所述太阳入射角度和驾驶员人眼高度实时计算电致变玻璃的临界遮光高度，使电致变玻璃在所述临界遮光高度以上变色，在所述临界遮光高度下保持透明状态；所述太阳入射角角度越大，则临界遮光高度越小。

所述人眼定位模块为视频采集处理模块，用于通过对拍摄图像的处理获取驾驶员人眼部高度。

还包括用于检测光照强度的强弱的光照强度测量模块；所述光照强度测量模块根据所述的光照强度的强弱进行判定，若光照强度低于人眼对光照强度的安全值，则电致变玻璃为全透明状态；若光照强度高于人眼对光照强度的安全值，则进行所述临界遮光高度的实时计算。

还包括从手动到自动模式切换的开关。

所述开关为旋钮开关，所述旋钮开关连接所述控制模块，所述控制模块根据旋钮开关的旋转角度对电致变玻璃进行变色区域调整。

所述临界遮光高度L0的计算公式为

其中，δ是太阳入射角，为太阳光入射角度测量模块的测量值；θ是车窗玻璃与垂直方向夹角，为定值；H是人眼相对电致变玻璃最上沿的垂直方向的距离；L是人眼相对电致变玻璃最上沿水平方向的距离；C是设定的遮阳调节常数，与车窗玻璃厚度有关。

所述的遮阳***的控制方法步骤如下：

步骤1，检测太阳光入射角度δ，获取驾驶员人眼高度H；

步骤2，根据控制模块采集到的太阳光入射角度δ及驾驶员人眼高度H控制电致变玻璃的变色区域范围，计算电致变玻璃的临界遮光高度L0；

步骤3，根据计算出的临界遮光高度L0，通过所述的控制模块控制电致变玻璃在临界遮光高度L0以上变成黑色，在临界遮光高度L0下呈全透明状态。

所述步骤3中的临界遮光高度的计算公式：

其中，δ是太阳入射角，为太阳光入射角度测量模块的测量值；θ是车窗玻璃与垂直方向夹角，为定值；H是人眼相对电致变玻璃最上沿的垂直方向的距离；L是人眼相对电致变玻璃最上沿水平方向的距离；C是设定的遮阳调节常数，与车窗玻璃厚度有关。

现有技术中，自动变色玻璃变色的区域是无法被控制的，在太阳光强度的调节下，自动变色玻璃接受信号，在整个玻璃的区域进行自动变色，实际上太阳光是来自于上部，而驾驶员主要是看下面的路况，因此并不需要变色玻璃完全变色。因此，本发明中变色玻璃的变色区域可以根据驾驶员人眼高度及太阳光入射角度计算出电致变玻璃的临界遮光高度，即在临界遮光高度以上用来遮阳，电致变玻璃未变色的下部不会影响驾驶员的视线。这种遮阳***及其控制方法解决了现有技术中自动变色玻璃变色区域范围较大而导致驾驶员视觉疲劳缺陷的问题，有利于行车安全。而且，本发明的遮阳***中整个过程无需手动或机械调节，完全由***自动调整，避免驾驶员注意力分散。

再者，本发明中的人眼定位模块能够根据不同人的身高获取不同的人眼高度，使计算出的临界遮光高度更准确。

本发明依照几何关系建立准确的数学模型来计算，计算结果精确，过程简单。

本发明遮阳***不仅适用于前风挡玻璃自动遮阳，同时也适用于车内其他车窗的车窗玻璃。

附图说明

图1为本发明遮阳***实施例一的结构框图；

图2为本发明遮阳***的正等轴测图；

图3为本发明太阳光入射光线与驾驶员视线的模拟场景图；

图4为本发明太阳光入射光线与驾驶员视线的数学模型图；

图5为本发明遮阳***实施例二的结构框图；

图6为本发明遮阳***实施例三的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

遮阳***实施例一

图1是本发明遮阳***实施例一的结构框图，遮阳***具有太阳光入射角度测量模块，光照强度测量模块，人眼定位模块，控制模块，控制模块采样连接太阳入射角度测量模块、光照强度测量模块、人眼定位模块。

太阳光入射角度测量模块用于检测太阳入射角度；光照强度测量模块用于检测光照强度的强弱；人眼定位模块用于获取驾驶员人眼高度。

遮阳***的控制方法如下：

光照强度测量模块根据所述的光照强度的强弱进行判定，若光照强度低于人眼对光照强度的安全值，则电致变玻璃为全透明状态；若光照强度高于人眼对光照强度的安全值，则控制模块根据检测到的太阳入射角度和驾驶员人眼高度实时计算电致变玻璃的临界遮光高度，使电致变玻璃在所述临界遮光高度以上变成黑色，在所述临界遮光高度下保持全透明状态。

以上的控制方法可以用于车内的各种车窗玻璃，下面以大巴车的前风挡玻璃为例结合附图进行说明。图2为遮阳***的正等轴测图，该遮阳***，包括：前风挡玻璃8、电致变玻璃6、太阳光入射角度及强度测量模块1、控制模块3、人眼定位测量模块5、通信线束2、通信线束4、控制线束7。

根据上述控制方法中的光照强度的判定，若光照强度低于人眼对光照强度的安全值，则电致变玻璃为全透明状态；若光照强度高于人眼对光照强度的安全值，则利用太阳光入射角度测量模块1及人眼定位测量模块5采集太阳光入射角角度与人眼高度，通过通信线束2、4传输到控制模块3，控制模块3根据采集到的太阳光入射角度及驾驶员人眼高度控制电致变玻璃的变色区域范围，计算电致变玻璃的临界遮光高度，电致变玻璃在临界遮光高度以上变色，在临界遮光高度下保持透明状态，以达到遮阳的目的。

本实施例中的太阳光入射角度测量模块和光照强度模块是集成在一个模块中，当然作为其它实施方式也可将两者分开设置在不同的模块中。

如图3和4所示，图3为太阳光入射光线与驾驶员视线的模拟场景图。由于太阳相对地球可以视为无限大的平行光源。由于构筑数学模型可以将现实问题简化，因此将图3简化为如图4所示的数学模型。则可以计算出电致变玻璃6的变色区域，计算公式如下：

其中：

L0—是电致变玻璃6的遮阳高度；

δ—是太阳光入射角，为太阳光入射角度及强度测量模块1的测量值；

θ—是前风挡玻璃8与垂直方向夹角，与前风挡倾斜角度有关，为定值；

H—是人眼9相对电致变玻璃最上沿基点11的垂直方向的距离，通过人眼定位模块5的测量；

L—是人眼9相对电致变玻璃最上沿基点11水平方向的距离，通过人眼定位模块5相对电致变玻璃最上沿基点11距离计算而得；

C—遮阳调节常数，与车窗玻璃厚度有关。

本实施例中由于玻璃厚度较小，折射效应对光线影响较小。此模型不考虑玻璃折射，通过常数C进行遮阳余量调整。

由上述公式可知，太阳光入射角角度越大，临界遮光高度越小；人眼位置高度越高，临界遮光高度越小。本领域技术人员可以根据此规律设计不同的数学模型进行临界遮光高度的计算。

结合本发明所公开示例描述的遮阳***中的太阳光入射角度测量模块1，光照强度测量模块1，人眼定位模块5，控制模块3，其中太阳光入射角度测量模块1、光照强度测量模块1及人眼定位模块5可直接体现为硬件与由处理器执行的软件模块的组合或者仅用软件即可。

例如，对于人眼定位模块5，人眼定位模块5是采用摄像头，通过拍摄驾驶员正面图像，然后对图像识别，对驾驶员的眼睛信息进行实时检测，获得驾驶员人眼高度。例如，拍摄多副图像，获得人眼高度均值H。本实施例中的人眼定位模块5主要部分是摄像头，其图像处理功能可以由其本身集成(比如本身也包括相应的微处理器)，其功能还可以由所述控制模块3来实现。

作为其它实施方式，如果考虑采用摄像头的成本会比较高，可以人为的设定一个定值作为驾驶员人眼高度。此时，人眼定位模块5实际上就不需要任何硬件，只需要在控制模块3中存储该定值即可。该定值，可以依照一般驾驶员的身高进行设定；例如，根据不同身高的驾驶员人眼高度，筛选出人眼高度最低的H₁，将该H₁作为定值即可。由于H越小，所需要的L0越大，因此，选择遮光高度L0的最大上限值能够适应所有的驾驶员。

对于电致变玻璃6，可以采用在车窗玻璃8上镀能够变色的膜，也可以在车窗玻璃8内设置变色的夹层，例如由夹层玻璃和液晶玻璃复合构成，比如公告号为CN 105467711 A的中国专利文献“一种变色面积可控的全固态电致变色器件及其制备方法”记载的变色面积可控的电致变色器件。以上两种方式，都不需要覆盖全部的车窗玻璃，例如，图2中的电致变玻璃6只是部分覆盖到车窗玻璃8上，靠下部分可以不覆盖。

遮阳***实施例二

如图5所示，本实施例与遮阳***实施例一的不同仅在于缺少了光照强度测量模块1。即对太阳光照强度不再进行判定，而直接利用太阳光入射角测量模块1与人眼定位模块5，分别采集太阳光入射角度与人眼位置高度，根据控制模块3采集到的太阳光入射角度及驾驶员人眼高度控制电致变玻璃6的变色区域范围，计算电致变玻璃6的临界遮光高度。该方案仍可以解决本发明所要解决的问题，其控制方法仅在于监测太阳光入射角度与获取人眼高度，并经过控制模块3直接进行临界遮光高度的计算；具体方法与实施例一相同，此处不再赘述。

遮阳***实施例三

如图6所示，本实施例与遮阳***实施例一的不同仅在于还增加了手动到自动切换的开关。开关可以设置为手动调节的多个档位的档位开关，比如包括1、2、3等档位，当档位开关动作时，切换到手动模式，并且根据对应的具体档位，控制模块控制电致变玻璃相应的变色范围。最优选的方式为多档位开关可以设为旋钮形式，根据旋转角度，对应不同档位的电致变玻璃的变色区域，且便于操作。

当然作为其它实施方式，旋钮开关还可以设置为与电位器联动的无极调节开关，只根据旋转角度范围调节电致变玻璃的变色区域范围。

当自动遮阳***出现故障问题时，驾驶员可以通过对太阳光的入射角度及光照强度的判断，利用旋钮开关通过控制模块控制电致变玻璃的变色区域，调节适合自身的遮阳高度，达到遮阳的目的。

遮阳***控制方法实施例

该实施例与遮阳***实施例一中的方法完全相同，故此处不再赘述。

Claims (8)

1.一种遮阳***，包括：车窗玻璃，所述车窗玻璃为电致变玻璃，其特征在于：还包括太阳入射角度测量模块、人眼定位模块和控制模块；

所述控制模块采样连接所述太阳入射角度测量模块、人眼定位模块，控制连接所述电致变玻璃；

所述太阳入射角度测量模块用于检测太阳入射角度；

所述人眼定位模块用于获取驾驶员人眼高度；

所述控制模块用于根据所述太阳入射角度和驾驶员人眼高度实时计算电致变玻璃的临界遮光高度，使电致变玻璃在所述临界遮光高度以上变色，在所述临界遮光高度下保持透明状态；所述太阳入射角角度越大，则临界遮光高度越小。

2.根据权利要求1所述的遮阳***，其特征在于：所述人眼定位模块为视频采集处理模块，用于通过对拍摄图像的处理获取驾驶员人眼部高度。

3.根据权利要求1所述的遮阳***，其特征在于：还包括用于检测光照强度的强弱的光照强度测量模块；所述光照强度测量模块根据所述的光照强度的强弱进行判定，若光照强度低于人眼对光照强度的安全值，则电致变玻璃为全透明状态；若光照强度高于人眼对光照强度的安全值，则进行所述临界遮光高度的实时计算。

4.根据权利要求1所述的遮阳***，其特征在于：还包括从手动到自动切换的开关。

5.根据权利要求4所述的遮阳***，其特征在于：所述开关为旋钮开关，所述旋钮开关连接所述控制模块，所述控制模块根据旋钮开关的旋转角度对电致变玻璃进行变色区域调整。

6.根据权利要求1或2或3所述的遮阳***，其特征在于：所述临界遮光高度L0的计算公式为

<mrow> <mi>L</mi> <mn>0</mn> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>H</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mi> </mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>+</mo> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>)</mo> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>C</mi> </mrow>

其中，δ是太阳入射角，为太阳光入射角度测量模块的测量值；θ是车窗玻璃与垂直方向夹角，为定值；H是人眼相对电致变玻璃最上沿的垂直方向的距离；L是人眼相对电致变玻璃最上沿水平方向的距离；C是设定的遮阳调节常数，与车窗玻璃厚度有关。

7.一种遮阳***的控制方法，其特征在于：

步骤1，检测太阳光入射角度，获取驾驶员人眼高度；

步骤2，根据控制模块采集到的太阳光入射角度及驾驶员人眼高度控制电致变玻璃的变色区域范围，计算电致变玻璃的临界遮光高度；

步骤3，根据计算出的临界遮光高度，所述的控制模块控制电致变玻璃在临界遮光高度以上变成黑色，在临界遮光高度下呈全透明状态。

8.根据权利要求7所述的遮阳***的控制方法，其特征在于：所述步骤3中的临界遮光高度的计算公式为：

<mrow> <mi>L</mi> <mn>0</mn> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>H</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mi> </mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mi>tan</mi> <mi>&amp;delta;</mi> <mo>+</mo> <mi>tan</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>)</mo> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>C</mi> </mrow>

其中，δ是太阳入射角，为太阳光入射角度测量模块的测量值；θ是车窗玻璃与垂直方向夹角，为定值；H是人眼相对电致变玻璃最上沿的垂直方向的距离；L是人眼相对电致变玻璃最上沿水平方向的距离；C是设定的遮阳调节常数，与车窗玻璃厚度有关。