专利名称：用于车辆的反射镜自动调节系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对根据预定条件被控制的车辆的反射镜进行自动调节的系统与方法。特别地，本发明涉及为车辆中的使用者提供例如可根据变化的道路状况(如道路弯曲或斜坡)以及行进中的交通状况(如超车)而调整的有用的后向视野。
背景技术：
后视镜是道路车辆中的有用装置，其使得驾驶员无需将头从车辆行驶的前向方向转开，就能观察车辆后面的部分景物。这样的装置是众所周知的，并在领有执照的道路车辆中得到广泛使用，其通过使得使用者总是能将前向景物保持在大致主要的视野中，而只是将注意力的焦点转移到来自一个或多个后视镜的后向景物，从而改善了道路安全。因此，如果车辆前面的交通或道路状况发生改变，驾驶员可考虑到车辆后面发生的情况，而无需将宝贵的时间用于转头，从而不会忽略在该车辆前面继续发展的情况。
在陆地车辆(如小汽车、载重汽车、卡车等)中，通常将外部反射镜安装在车辆的右侧和左侧上，并将另一个反射镜安装在车辆的内部，并且这些反射镜是成角度的，以从不同的有利位置为驾驶员提供景物的后向视野。平面镜可提供没有失真的图像，但已经被具有适度曲率的凸镜大量取代，这些凸镜可提供相对较宽阔的视野，而失真程度却不大。通常，驾驶员侧的后视镜为使用者提供大约15°的视野，而乘员侧的反射镜提供的视野则小得多，安装在内部中央的后视镜通常提供约15°-20°的视野。从而每个后视镜仅提供全部后视景物中的一部分视野，而且即使将这些视野结合在一起，也仍然有部分景物遗漏，通常称之为“盲点”。尽管反射镜的曲率越大则提供的视野越宽，但这是以相当大的失真为代价的，其中极大地减小了细节和景深感觉。理想情形下，只有从驾驶员位置看到180°全视野才能使驾驶员完全注意到车辆驾驶员后面的交通和道路情况。然而，在沿平直方向行驶时，后视镜的通常组合对周期性地检查车辆后面的道路/交通情况的状态来说一般是足够的。
车辆进入弯道、斜坡或倾斜路面时，就会出现问题。尽管反射镜相对于车辆和驾驶员的角度布置保持不变，但车辆后面的道路不再处于与平直行驶时相同的相对位置。因此，可通过后视镜观察到的景物部分相对于车辆紧后面的道路发生偏置，从而对驾驶员而言产生了盲点，因而驾驶员需要转动他的/她的头来检查这一部分景物。对拖挂卡车和公共汽车来说，车辆的弯折进一步限制了由外部反射镜提供的视线。从而，经常在车辆转弯而驾驶员看不到其它车辆、自行车或行人(因为其它车辆、自行车或行人此时处于盲点)时，发生事故。
当驾驶员希望超过在前面行驶的另一车辆或只是改换车道时，也会出现类似的问题。内部后视镜只提供直接向后看的景物，而每个侧视镜倾向于捕捉成角度看的后侧景物。经常发生这样的情形，即其它车辆可能要超过本车辆，并相对于本车辆位于在侧视镜视野之前但仍然在驾驶员位置之后的相对位置处。在这一位置，驾驶员不能看到正超车的车辆，而且如果他/她试图超过另一车辆，就会发生碰撞。因此，作为一种预防措施，许多驾驶员在超车前转动他们的头部以检查在他们希望超车的那一侧上的全部视野。然而，这意味着驾驶员在一段时间内没有注视前向方向，而这本身如已经讨论的那样将是危险的。
从而，反射镜提供的部分视野导致盲点，如果忽略这些盲点将导致事故，而且另一方面，如果驾驶员转动他的/或她的头部以检查与盲点对应的道路部分，这也可导致事故。
已知这样的系统，其中在弯道内侧上的外部侧视镜自身自动地进行调节，以与大型拖车在弯道内的转弯运动相一致，从而保持了相对于车辆整个长度的可视区域。例如，在US 3,761,164中，用于卡车等的反射镜组件机械地连接到方向盘上，并根据方向盘的运动而被致动，从而反射镜根据方向盘的位置而自动地运动到不同的位置。
在US 5,719,713中，侧视镜的自动跟踪和控制系统使得铰接车辆(如牵引拖车)的驾驶员在倒车的整个转弯过程中，保持与拖车侧面和后部的视觉接触。利用超声波传感器确定牵引车和拖车之间在距离上的转弯差异，而且在牵引车和拖车之间的角度改变时，就获得一个使反射镜跟踪内侧弯道的信号。在US 5,306,953和US 5,132,851中公开了类似的基于超声波传感器的系统。US 5,719,713也公开了在牵引车和拖车上安装磁场传感器，并通过来自这两个传感器的信号的差异获得使车辆绕其垂直轴线转动的信号。然而，两个传感器都受到地球磁场以及车辆中大多数电子操作器件产生的磁场的影响。
在US 6,390,631中，公开了一种用于在具有拖车的机动车辆转弯时对外部后视镜进行自动调节的系统。该系统基于用来对车辆绕垂直轴线的转动进行探测的陀螺型传感器，并且用于使得外部反射镜能够对应于车辆绕其垂直轴线的转动进行跟踪。
这里结合上述参考文献的全文。
飞行器也经常配置有后视镜，在大型飞行器上，这些后视镜用于滑跑，而在小型飞行器(包括军用飞机)上，后视镜有时用在飞行中。海船有时也配置有后视镜。在所有这些将反射镜固定安装在车辆上的情形中，在车辆绕任何轴线转动时，反射镜覆盖的视野通常是不令人满意的。
发明内容
本发明涉及用于车辆的反射镜自动调节系统和方法。
在本发明的第一实施例中，提供了一种用于车辆的反射镜位置自动调节系统，其包括至少一个可移动地安装在所述车辆上的反射镜；转动传感器，其可安装在所述车辆上并适于对所述车辆绕至少两个正交轴线的旋转作出响应而产生输入信号；控制单元，其操作地连接到所述转动传感器上，并适于对所述输入信号作出响应而产生输出信号；驱动机构，其操作地连接在所述控制单元上，并连接到所述或每个所述至少一个反射镜上，用于对所述输出信号作出响应，使所述或每个反射镜绕所述至少两个正交轴线旋转。
所述转动传感器适于对所述车辆的偏转和俯仰旋转、或对所述车辆的偏转和滚转旋转、或对所述车辆的滚转或俯仰旋转、或实际上对所述车辆的所有三个偏转、俯仰和滚转旋转作出响应，而产生输入信号。所述转动传感器包括提供所述车辆绕至少两个、且优选为三个正交轴线的旋转数据的任何合适装置。例如，所述转动传感器可以是例如基于陀螺仪的，并包括机械陀螺仪、激光陀螺仪和光学陀螺仪中的任何一种。可替换地，该转动传感器包括能对所述车辆在所述至少两个轴线上的加速度进行测量的加速度计装置，其连接到能对所述车辆在所述至少两个轴线上的旋转速率进行测量的角速率传感器装置上。这种加速度计装置能对所述车辆在包括所述至少两个轴线的三个正交轴线上的加速度进行测量，而且所述角速率传感器能对所述车辆在包括所述至少两个轴线的三个正交轴线上的角速率进行测量。这一装置还包括处理装置，该处理装置用于对由所述角速率传感器提供的关于每一轴线的角速率进行积分，从而提供关于每一轴线的原始角度，而且用于根据所述加速度计装置提供的加速度测量推导出关于每一轴线的倾斜角，并用于在预定的时期内，迫使所述原始角与每一轴线的所述倾斜角匹配。这种处理装置可包括在所述控制单元内，或可替换地，由数字信号处理器构成。
通常，为每一后视镜提供单独的驱动机构，而且每一驱动机构适于使相应的反射镜至少绕所述至少两个轴线、且优选为绕包括所述至少两个轴线的三个正交轴线旋转。所述驱动机构通常包括用于使相应的反射镜绕所述两个或三个正交轴线旋转的电机装置。
所述控制单元通常包括微处理器单元，而且该控制单元适于根据预定条件而提供所述输出信号。通常，所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，从而所述驱动装置使所述相应的反射镜分别绕每一所述轴线在与所述车辆绕每一所述轴线的旋转相反的方向上旋转。可选地，所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为该车辆的驾驶员提供最佳的视野。
所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜偏转到这样的位置，该位置在所述车辆沿弯曲道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。可选地，所述控制单元适于在所述车辆沿曲率大致恒定的弯曲道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的偏转角保持为大致恒定。
所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜俯仰到这样的位置，该位置在所述车辆沿斜坡道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。可选地，所述控制单元适于在所述车辆沿梯度大致恒定的斜坡道路上行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的俯仰角保持为大致恒定。通常，所述相对于所述车辆恒定的俯仰角与所述至少一个反射镜在其默认位置处的俯仰角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜滚转到这样的位置，该位置在所述车辆沿倾斜道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。可选地，所述控制单元适于在所述车辆沿梯度大致恒定的倾斜道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的滚转角保持为大致恒定。可选地，所述相对于所述车辆恒定的滚转角与所述至少一个反射镜在其默认位置处的滚转角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
优选地，所述系统还包括操作地连接到所述控制单元上的界面单元。所述界面单元可选地设置成用于指示所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。此外，所述界面单元可进一步适于为多个使用者设置并存储所述默认位置。所述界面单元还可适于使得使用者能够选择性地启动或停用所述系统。可选地，在使用者停用所述系统时，所述界面单元可适于指示所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，用于在所述系统停用时使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
可选地，所述控制单元可进一步适于对预定输入作出响应而选择性地提供输出信号，其中所述驱动机构对所述输出信号作出响应，而使所述或每个反射镜绕所述至少一个所述轴线摆动通过预定的角路径。所述角路径通常向至少一个反射镜提供偏转旋转，并例如对超车操作(maneuver)或对仅是换道而言是有用的。所述角路径还能同时或顺次地提供绕三个正交轴线的俯仰或滚转旋转、或实际上任何组合。优选地，所述角路径设置成通过相应的所述反射镜向所述车辆的驾驶员提供被有效扩大了的视野的视觉扫描。该路径通常包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
可以以任何合适的方式，如通过操作地连接到所述控制单元上的界面单元，或通过操作地连接到所述控制单元上的指示器电路提供所述预定输入。
通常，所述系统与安装在所述车辆内部的第一后视镜、安装在所述车辆外部右侧上的第二后视镜、以及安装在所述车辆外部左侧上的第三后视镜结合在一起使用，并包括这些后视镜。
在第二实施例中，与第一实施例的系统类似地并经适当改变后提供一种用于车辆的反射镜自动调节系统，但该系统涉及单个反射镜并可容纳在合适的壳体内，使得所述单独的独立系统能安装在车辆上每个反射镜位置处。本实施例具有针对现有车辆而改型的潜力。
本发明的第三实施例涉及一种独立的用于车辆的反射镜自动摆动系统，其包括至少一个可移动地安装在所述车辆上的反射镜；适于对预定输入信号作出响应而产生输出信号的控制单元；驱动机构，其操作地连接在所述控制单元上，并连接至所述或每个所述至少一个反射镜，用于对所述输出信号作出响应，沿预定的角路径使所述或每个所述至少一个反射镜绕所述至少一个轴线摆动。
所述角路径通常向所述至少一个反射镜提供偏转旋转，并对例如超车操作或仅是换道而言是有用的。所述角路径还能同时或顺次地提供绕三个正交轴线的俯仰或滚转旋转、或实际上任何的组合。优选地，所述角路径设置成通过相应的所述反射镜向所述车辆的驾驶员提供被有效扩大了的视野的视觉扫描。该路径通常包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
所述驱动机构包括用于使相应的所述反射镜绕所述至少一个所述轴线旋转的电机装置。
所述控制单元包括微处理器单元，而且可以以任何合适的方式，例如，包括通过操作地连接到所述控制单元上的界面单元，或通过操作地连接到所述控制单元上的指示器电路提供所述预定输入。所述界面单元可适于使得使用者能够选择性地启动或停用所述系统。在停用所述系统时，所述界面单元可适于指示所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，用于在所述系统停用时使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
通常，所述系统与安装在所述车辆内部的第一后视镜、安装在所述车辆外部右侧上的第二后视镜、以及安装在所述车辆外部左侧上的第三后视镜结合在一起使用，并包括这些后视镜。
在第四实施例中，提供一种与第二实施例系统类似的并经适当改变后的用于车辆的反射镜自动摆动系统，但该系统涉及单个反射镜并可容纳在合适的壳体内，使得所述单独的独立系统能安装在车辆上的每个反射镜位置处。本实施例具有针对现有车辆而改型的潜力。
本发明还涉及一种用于车辆的反射镜位置自动调节方法，其包括提供至少一个可移动地安装到所述车辆上的反射镜；对所述车辆绕至少两个正交轴线的旋转进行检测，并对所述旋转作出响应而产生输入信号；对所述输入信号作出响应而产生输出信号；对所述输出信号作出响应而使所述或每个反射镜绕所述至少两个正交轴线旋转。
对所述车辆的偏转和俯仰旋转、或对所述车辆的偏转和滚转旋转、或对所述车辆的滚转或俯仰旋转、或实际上对所述车辆的所有三个偏转、俯仰和滚转旋转作出响应，而产生输入信号。
可以以任何合适的方式，例如通过合适的陀螺仪(如机械陀螺仪、激光陀螺仪和光学陀螺仪中的任何一种)对旋转进行检测。可替换地，可通过能对所述车辆在所述至少两个轴线上的加速度进行测量的加速度计装置对旋转进行检测，该加速度计装置连接到能对所述车辆在所述至少两个轴线上的旋转速率进行测量的角速率传感器装置上。这种加速度计装置对所述车辆在包括所述至少两个轴线的三个正交轴线上的加速度进行测量。所述角速率传感器对所述车辆在包括所述至少两个轴线的三个正交轴线上的角速率进行测量。该方法还包括以下步骤对由所述角速率传感器提供的关于每一轴线的角速率进行积分，从而提供关于每一轴线的原始角度，而且从所述加速度计装置提供的加速度测量结果中推导出关于每一轴线的倾斜角，并在预定的时期内，迫使所述原始角与每一轴线的所述倾斜角匹配。
该方法可选地包括使所述或每个反射镜绕包括所述至少两个轴线的三个正交轴线旋转的步骤。
根据预定的条件而提供所述输出信号。例如，对所述输出信号作出响应，使每个反射镜绕每个所述轴线在与所述车辆绕每个相应的所述轴线的旋转相反的方向上旋转。可选地，所述输出信号用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
可选地，对所述输出信号作出响应，使至少一个反射镜偏转到这样的位置，该位置在所述车辆沿弯曲道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。在所述车辆沿曲率大致恒定的弯曲道路行驶时，所述至少一个反射镜与所述车辆之间的偏转角被保持为大致恒定。
可选地，对所述输出信号作出响应，使至少一个反射镜俯仰到这样的位置，该位置在所述车辆沿斜坡道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。在所述车辆沿梯度大致恒定的斜坡道路行驶时，所述至少一个反射镜与所述车辆之间的俯仰角被保持为大致恒定。所述相对于所述车辆恒定的俯仰角可与所述至少一个反射镜在其默认位置处的俯仰角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
可选地，对所述输出信号作出响应，使至少一个反射镜滚转到这样的位置，该位置在所述车辆沿倾斜道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。在所述车辆沿梯度大致恒定的倾斜道路行驶时，所述至少一个反射镜与所述车辆之间的滚转角被保持为大致恒定。所述相对于所述车辆恒定的滚转角可与所述至少一个反射镜在其默认位置处的滚转角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
所述方法还可包括以下步骤提供用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置的输出信号，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
所述方法还可包括为多个使用者设置并存储所述默认位置的步骤。
所述方法还可包括对预定输入作出响应而选择性地提供输出信号，其中对所述输出信号作出响应，使所述或每个反射镜绕所述至少一个所述轴线摆动通过预定的角路径。尽管可提供滚转或俯仰旋转，或这些旋转的任何同时或顺序的组合，所述角路径优选为向所述至少一个反射镜提供偏转旋转。优选地，所述角路径通过相应的所述反射镜向所述车辆的驾驶员提供被有效扩大了的视野的视觉扫描。通常，所述角路径包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
可以以任何合适的方式，例如通过操作地连接到所述控制单元上的界面单元，或通过操作地连接到所述控制单元上的指示器电路提供所述预定输入。
本发明还涉及用于车辆的反射镜自动摆动方法，其包括至少一个反射镜可移动地安装到所述车辆上；
对预定的输入信号作出响应而产生输出信号；对所述输出信号作出响应，使所述或每个反射镜绕所述至少一个轴线摆动通过预定的角路径。
尽管可提供滚转或俯仰旋转，或这些旋转的任何同时或顺序的组合，所述角路径优选为所述至少一个反射镜提供偏转旋转。优选地，所述角路径通过相应的所述反射镜向所述车辆的驾驶员提供被有效扩大了的视野的视觉扫描。通常，所述角路径包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
可以以任何合适的方式，例如通过操作地连接到所述控制单元上的界面单元，或通过操作地连接到所述控制单元上的指示器电路提供所述预定输入。
所述方法还可包括以下步骤，在所述摆动停止时，向操作地连接到所述至少一个反射镜的驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
为了理解本发明，并了解如何在实际中实现本发明，将参考附图通过非限定性示例的方式对实施例进行描述，在这些附图中，图1为用来定义示例性车辆的旋转运动的直角坐标轴系的立体图；图2示意性表示本发明第一实施例的部件；图3以平面图示意性表示沿直线道路行驶的各个车辆的相对位置；图4示意性表示图3中的车辆在弯道上行驶时的相对位置，以及由静止反射镜为其中一辆车提供的视野；图5示意性表示图4中车辆的相对位置，以及对由图2的实施例提供的视野进行的调节；图6以侧视图示意性表示沿直线道路行驶的各个车辆的相对位置；图7示意性表示图6中的车辆相对于斜坡行驶时的相对位置，以及由静止反射镜为其中一辆车提供的视野；
图8示意性表示图7中车辆的相对位置，以及对由图2的实施例提供的视野进行的调节；图9以后视图示意性表示沿平路行驶的车辆的位置；图10示意性表示图9中的车辆沿倾斜道路行驶时的位置，以及由静止反射镜为辆车提供的视野；图11示意性表示图10中的车辆的位置，以及对由图2的实施例提供的视野进行的调节；图12示意性表示本发明第二实施例的部件；图13以平面图示意性表示沿直线道路行驶的各个车辆的相对位置；图14示意性表示图13中的车辆的相对位置，以及对由图2的实施例的扫描特征提供的视野进行的调节；图15示意性表示本发明第三实施例的部件；图16示意性表示本发明第四实施例的部件。
具体实施例方式
图1表示典型的直角坐标轴系，可相对于该直角坐标轴系方便地描述车辆10的运动。纵向方向(x方向)定义为车辆的大致向前的方向，横向方向(y方向)定义为车辆的侧向运动。第三方向与其它两个方向正交，并沿着z轴，通常被称为垂直轴线。车辆能绕这些轴线中的任一轴线或这些轴线的组合进行旋转绕x轴的滚转p；绕y轴的俯仰r；以及绕z轴的偏转q。
车辆的运动通常包括沿一个或多个轴线的平动与绕一个或多个轴线的旋转中的一种或其组合。在陆地车辆中，旋转主要包括车辆转入弯道时的偏转、车辆进入斜坡时的俯仰、以及沿倾斜路面行驶时的滚转。在一些水面车辆(如气垫车)和全地形车辆的运动中，滚转也占了大部分，对航海车辆来说也是如此。对飞行器来说，所有的三种运动都是重要的。
参考图2，整体由100指代的系统的第一实施例包括转弯传感器50、控制单元60、以及反射镜驱动机构或其它驱动装置70，该系统的第一实施例涉及对车辆在俯仰、滚转和/或偏转方面的姿态变化作出响应，而为车辆的一个或多个反射镜的位置提供自动调节。系统100的各个电驱动部件电连接到车辆的电源(未示出)上，并可选地还包括备用电源如电池，从而如果来自车辆的电源中断，则保存特别是控制单元60内的数据。
通常，根据本发明的车辆10包括三个可运动地安装在车辆上的反射镜左侧或驾驶员侧反射镜82、右侧或乘员侧反射镜86，以及安装在内部的中间反射镜84。
针对陆地车辆10(如小汽车、厢式车、卡车、公共汽车、铰接式车辆(如牵引车、牵引车拖车))对本实施例进行描述。然而，本实施例也适于其它的陆地车辆，如摩托车、坦克和其它军用车辆；航海车辆；混合型动力车辆，如气垫车；以及作了必要改型后的空中探测器。
在本实施例中，反射镜驱动装置70通常分为调节装置形式且这里分别用70a、70b、70c表示，从而分别为每个反射镜82、84、86提供一个所述调节装置。在右舵汽车中，驾驶员侧反射镜82在右边，而乘员侧反射镜86在左边。在一些车辆中，可将中间反射镜安装在外面。在其它实施例中，可为车辆提供仅仅一个或两个或多于三个的后视镜，并且至少一个所述后视镜操作地连接到专用的反射镜驱动装置70上。从而，尽管优选地安装在车辆10上的所有后视镜都可通过相应的反射镜驱动装置70调节，但对于一些反射镜也可以是静止安装的。
参考图2，每个反射镜驱动装置70a、70b、70c都包括合适的致动器，通常为一个或一组电机，这些电机分别操作地连接到相应的反射镜82、84、86上。在任一情形下，用于每个反射镜驱动装置的这些致动器能对控制单元60提供的合适信号作出响应，而使反射镜绕x轴和/或y轴和/或z轴进行独立的旋转。可选地，这些致动器可为步进电机、或可替换地采用直流电机，该直流电机在直流电压被切断时，通常与合适的减速齿轮一起维持一保持转矩。
转弯传感器50构造成确定车辆的旋转角分量p、q、r分别相对于车辆的相应参考数据的变化，并将这些变化转换为相应信号输入到控制单元60中。控制单元60然后在这些输入信号的基础上，提供传输至各反射镜驱动装置70a、70b、70c的输出信号，以分别调节各反射镜82、84、86相对于车辆10的x、y、z轴中的一个或多个的角度，从而为驾驶员提供最佳的光学视野。
当车辆是水平的并在沿x轴的方向上行驶(即在与车辆的纵向轴线一致的方向上)时，而且当滚转、俯仰或偏转为零时，通常将上述参考数据设为零。在这样的状况下，如以下将要进一步描述的那样，反射镜82、84、86被设置在这里称之为反射镜的默认位置的位置处，从而为驾驶员提供最佳的视野。
图3至图5表示在绕z轴偏转转动时系统100的操作，此时车辆不绕其它两个轴线转动。
图3表示沿平直车道11行驶的车辆10，在其正后面尾随有另一车辆20，且在右边的车道12上尾随有第二车辆30。反射镜82、84、86设置在默认位置上，从而提供了车辆10后面的合理视野，使得中间反射镜84捕捉尾随车辆20，而右边的反射镜86捕捉在右边车道上的尾随车辆30。
如图4所示，当车辆10在弯道21内转弯时，如果反射镜相对于车辆10的位置保持静止(即处于默认位置)，那么右边反射镜86提供的视野就完全遗漏了右边车道22上的尾随车辆30。
参考图5，根据本发明，当车辆10转入弯道21时，车辆10发生绕z轴的偏转q，转动传感器50对此进行检测，并将相应的输入信号发送至控制单元60。控制单元60随之向反射镜驱动装置70c提供适当的输出控制信号，以致动右侧反射镜86，并使之绕z轴旋转，从而使视野偏移一个角度α1，因而对车辆10由于车道21的曲率而发生的旋转进行补偿。这一过程使得在右边车道22上的尾随车辆30再次落入到右边反射镜86的视野中。因此，反射镜86的转动角α1取决于车道21的曲率半径R，或者更确切地说，取决于车辆10所采取的弯道的曲率；曲率越大，反射镜86就绕z轴旋转地越多。类似地，控制单元60还提供合适的输出信号，以操作中间反射镜84，该中间反射镜84也偏移了一个角度α2，从而提供了尾随车辆20的更加中间的视野。控制单元60还能向左侧反射镜82提供合适的输出信号，也能操作该左侧反射镜82绕z轴旋转一个角度α3。因此在车辆10沿车道21行驶的过程中，随着车辆10绕其z轴实际旋转了转角q，反射镜82、84、86也相应地旋转，从而为驾驶员维持了与转动开始之前一样的相对视角。
如果车辆一直沿曲率大致恒定的道路行驶，那么当车辆在沿这一道路行驶的过程中持续地绕z轴转动时，车辆10相对于其局部坐标系x、y、z的转动实际上为零，从而反射镜通常保持锁定在图5中示出的位置内。然而，如果车辆采取的道路的曲率发生变化(可包括从正曲率到负曲率的变化，例如沿蜿蜒的道路行驶时)，转动传感器50将再次感测到车辆相对于z轴的姿态变化。合适的信号再次被传送到反射镜驱动装置70a、70b、70c，从而以合适的方式分别改变反射镜82、84、86绕z轴的旋转。进而，在车辆返回到直线道路时，反射镜驱动装置70a、70b、70c一旦接收到来自控制单元60的适当输出信号，就致动反射镜，从而使每个反射镜返回到其默认位置。
图6至图8表示绕y轴俯仰转动时系统100的操作，此时车辆不绕其它两个轴线转动。
图6表示沿平路车道25行驶的车辆10，其正后方尾随有另一车辆20。中间反射镜84以及侧反射镜(未示出)设置在默认位置，以提供车辆10后面的合理视野，使得至少中间反射镜84捕捉尾随车辆20的主体，特别是尾随车辆20的前风档玻璃，而且还优选地是该尾随车辆20的指示灯。
如图7所示，车辆10转入向上的斜坡26时，如果反射镜相对于车辆10的位置保持静止(即处于默认位置)，那么中间反射镜84以及其它反射镜提供的视野相对于尾随车辆20向下偏移，而且取决于斜坡26的梯度以及两个车辆之间的距离，这可能会完全遗漏尾随车辆20。
参考图8，根据本发明，在车辆10转入斜坡26时，车辆10发生绕y轴的俯仰r，转动传感器50检测到该俯仰，且相应的输入信号被传送至控制单元60。控制单元60随之向反射镜驱动装置70b提供适当的信号，以致动中间反射镜84并使之绕y轴旋转从而将视野偏移一个角度β，从而对车辆10由于从车道25到斜坡26的曲率变化而发生的旋转进行补偿。这一过程使得尾随车辆20再次完全落入到中间反射镜84的视野中。因此，转动角β1取决于车道25和斜坡26之间的斜率变化β2，或者更确切地说，取决于车辆10所采取的道路的斜率变化。
类似地，控制单元60还提供合适的信号，以操作侧反射镜82和84，这些侧反射镜82和84也发生角度偏移，通常偏移相同的角度β1，从而提供尾随车辆20的更加中间的视野。
因此，在车辆10从车道25行驶到斜坡26上时，车辆10绕其y轴实际旋转了转角r时，反射镜82、84、86也适当地旋转，从而为驾驶员维持与转动开始之前一样的相对视角。
实际上，车辆10通常沿车道25和斜坡26之间的平滑或弯曲的路径27行进，而且当车辆绕y轴转动，并逐渐增大地改变俯仰角时，适当的输入信号被提供至控制单元60，并且从控制单元60被提供到反射镜驱动器70a、70b、70c，以使视野角β1发生变化。如果斜坡26上的车辆道路的曲率或梯度发生变化(可包括从正曲率行进到负曲率和/或梯度的变化，如沿隆起或起伏的道路行驶时)，转动传感器50将再次感测车辆相对于y轴的姿态变化。适当的信号再次被传送到反射镜驱动装置70a、70b、70c，从而以适当的方式分别改变反射镜82、84、86绕y轴的旋转。此外，在车辆返回到直线道路时，即使是沿着斜坡，反射镜驱动装置70a、70b、70c也致动反射镜，从而使每个反射镜返回到其默认位置。特别地，控制单元60可适于感测到车辆已经沿稳定的斜坡向上或向下行驶了预定量的时间或距离，并在此情形下，使反射镜返回到默认位置，以更好地观看道路状况。因此，一旦车辆10已经完全驶入斜坡，就可将该斜坡作为平路进行处理，因此反射镜能返回到初始的默认位置。
图9至图11表示绕x轴滚转转动时系统100的操作，此时车辆不绕其它两个轴线的转动。
图9表示沿平路车道35行驶的车辆10的后侧。后视镜82、84、86设置在默认位置，从而每个后视镜都分别提供了车辆10后方的合理视野92、94、96。
如图10所示，当车辆10转入倾斜路面36时，如果反射镜相对于车辆10的位置保持静止(即处于默认位置)，由中间反射镜84以及其它反射镜提供的视野就相对于水平面发生失真。
参考图11，根据本发明，在车辆10转入倾斜路面36时，车辆10发生绕x轴的滚转p，转动传感器50检测该滚转，且相应的输入信号被传送至控制单元60。控制单元60随之向反射镜驱动装置70a、70b、70c提供适当的输出控制信号，从而分别致动反射镜82、84、86，并使它们分别绕x轴转动以使视野偏移一个角度γ1，而变为92′、94′、96′，从而对车辆10由于从车道35到倾斜路面36的角度变化而发生的旋转进行补偿。这一过程使得车辆10的驾驶员再次观察到调节成水平的后方景物。因此，转动角γ1取决于倾斜路面36与水平面之间的角度γ2。
因此，在车辆10从车道35行进到倾斜路面36上时，车辆10绕其x轴实际旋转了转角p，反射镜82、84、86也适当地旋转，从而为驾驶员维持与转动开始之前一样的相对于水平面的相对视角。
如果在沿倾斜路面36行驶的同时车辆的姿态在梯度上发生变化(可包括从正梯度行进到负梯度，例如在沿隆起或s形高速路行驶时)，转动传感器50将再次感测车辆相对于x轴的姿态变化。合适的输入信号再次被传送到反射镜驱动装置70a、70b、70c，从而以合适的方式改变反射镜82、84、86绕x轴的旋转。
当车辆继续沿倾斜角γ1大致恒定的道路行驶时，可选地，控制单元60可指示反射镜驱动装置70a、70b、70c维持当前的位置。可替换地，控制单元60可感测到车辆已经沿倾斜路面行驶了预定量的时间或距离，并在此情形下，使反射镜返同到默认位置，以更好地观看道路状况。因此，可类似于水平车道一样对后一情形加以处理，因而反射镜能返回到初始的默认位置。
根据本发明，系统100适于通过转动传感器50对道路状况进行感测，即，同时检测车辆绕x、y和z轴的转动。此外，系统100同时向反射镜驱动装置70a、70b、70c提供致动信号，从而使每个反射镜驱动装置适当地绕x、y和z轴转动，以经过适当调整后，使每个反射镜的每个旋转分量与本文针对每个旋转分量所描述的类似，从而优化每个反射镜呈现给驾驶员的视野。
因而，一旦车辆10已经停止绕x、y或z轴中任一个转动，并正在沿固定但不同的方向行驶(例如向北而不是向西、和/或沿恒稳的斜坡向上、和/或沿倾斜路面、例如和/或沿半径恒定的弯道)时，每个对应的旋转角度分量p、q、r的变化率将为零，尽管每个角度相对于外部坐标系的绝对值在转动操作开始前就可能已经改变且可能继续从初始值发生改变。在这些情形下，反射镜的角配置可保持固定，直到车辆开始再次绕x、y、z轴中任一个转动，或者可替换地，反射镜的角配置可返回到默认位置。
优选地，以相对高的频率对旋转角度分量p、q、r大小的变化进行更新，该频率可以是恒定的、或者可根据道路状况而变化，例如在2Hz到300Hz的范围内，通常例如为200Hz，且将更新了的旋转角输入到控制单元60中，从而可平滑地并大致以可被认为是连续的方式更新反射镜82、84、86的位置。
可选地，控制单元60也可接收从速度计45输入的车辆速度，以进一步精细地计算每个反射镜82、84、86所需的倾斜角。
系统100优选地还包括使得使用者能对系统100的操作进行控制的使用者界面40。例如，界面40包括开/关转换器，该开/关转换器使得使用者能切断系统100的操作，从而使得反射镜82、84、86如同正常静态安装的反射镜一样操作。界面40可提供一种选择，即在切断系统100时，会使反射镜82、84、86返回到它们的默认位置，或将反射镜保持在它们此时所处方位。该界面40还可允许单独地切断或接通每个反射镜82、84、86的操作。
可选地，界而40还可具有指示控制单元60提供合适的输出信号的能力，以使反射镜82、84、86中的一个或多个绕y轴倾斜，从而使视野相对于水平面降低。这一特征对避免在背对处于较低位置的太阳行驶时，或当尾随车辆的远光灯打开时可能发生的炫目是有用的。合适地打开界面40使得使用者能选择反射镜倾斜的模式特征。可选地，通过在一个或多个反射镜附近设置合适的光检测器以检测入射到反射镜上的光线强度，从而使反射镜的倾斜特征自动化。该光检测器可操作地连接到控制单元60上，而且当由光检测器检测到的光线强度超过了与炫目相关的预定阈值时，合适的信号就被传送到一个或多个反射镜驱动装置70a、70b、70c中，从而使反射镜倾斜合适的量。关于这一点，一个或多个反射镜驱动装置70a、70b、70c可继续倾斜，直到由光检测器检测到的光线强度已经减小到阈值以下。可在界面40内提供一种选择，以使自动反射镜倾斜特征无效，从而使得使用者能使反射镜倾斜或使该倾斜反向，以使反射镜返回到它们在倾斜之前的位置或返回到默认位置。应指出的是，如果在使用反射镜倾斜特征前系统就在运行，则系统100通常继续对反射镜82、84、86进行调节，以补偿道路状况的变化，而且在此之上添加所需的反射镜倾斜。从而，如果在这些情形下停用反射镜倾斜特征，则反射镜会采取与控制单元60根据传感器50提供的合适输入信号所确定的一样的、相对于x、y和z轴的合适方位。
界面40还可用于设置反射镜82、84、86的默认位置，而且实际上可将默认位置的设定存储在合适的存储器中，其中不同的设置对应于车辆10的不同驾驶员。因而，界面40可包括显示器(如LED显示器)，通过该显示器可向使用者提供信息提示。该显示器操作地连接到合适的微处理器单元上，该微处理器单元可与包括在控制单元60内的微处理器单元相同或与之不同。如果新的使用者希望输入默认位置，则该显示器提示使用者输入唯一标识符，该唯一标识符可例如包括使用者的名字。然后，询问使用者要设置哪一个反射镜，且使用者能在反射镜82、84、86中进行选择。在选定反射镜后，相应的反射镜被定位，从而为坐在驾驶员座椅上的使用者提供所期望的方位和视野。对反射镜的定位可以是手动的，例如手动地将反射镜移动到所需位置。合适的角位置传感装置以及对控制单元60和界面40的反馈是使得待存储的位置能供将来使用所必须的。可替换地，能以动力驱动的方式实现对反射镜的定位，例如采用合适的反射镜驱动装置70，以及通过操作地连接到反射镜驱动装置70上的操纵杆或其它控制输入部件，直接地或者通过控制单元60或界面40对反射镜的定位进行控制。对于其余的反射镜可重复该过程。使用者因此可选择将当前设置保存在合适存储器中，从而使用者能恢复默认位置的设置值。大量不同使用者能存储他们各自的反射镜默认位置的设置值，从而，无论何时这些使用者中的不同人进行驾驶时，界面40允许为反射镜设置相应的默认值。
界面40可进一步包括使得转动传感器50的数据参考值能被设置或重新设置的特征。为了使用这一特征，将车辆放在平坦的水平表面上，而且通过合适的致动器，将p、q、r的当前角度分量值设置为车辆的数据值。
转动传感器50优选为三轴传感器，而且可包括任何合适的结构。尽管可将传感器50放置在相对于车辆10而言方便的任何位置处，但优选地将该传感器安装成尽可能靠近车辆10的重心。可选地，可将不止一个传感器50安装到车辆上并操作地连接到控制单元60上。可选地，传感器50可包括多个传感单元，而每个传感单元对绕三个相互正交的轴线中的一个轴线的转动进行检测。
转动传感器50可为基于陀螺仪的，例如包括三个旋转的陀螺仪，每个陀螺仪绕相互正交的轴线转动，而且陀螺仪可以是机械陀螺仪、激光陀螺仪、光学陀螺仪或其它任何合适的陀螺仪。这些陀螺仪的合适示例可包括，例如德国慕尼黑的Wuntronic股份有限公司提供的陀螺仪传感器。根据本发明的基于陀螺仪的转动传感器50设置成提供相对于车辆正交轴x、y、z的转动角度p、q、r，而不是相对于外部固定坐标系的角度。然而，陀螺仪通常这样操作，以保持它们相对于外部固定坐标系的方位，或提供对相对于这一外部坐标系的角度偏差的测量。因此，在本发明中，基于陀螺仪的转动传感器50不仅为每个旋转角度分量p、q、r提供角度的绝对变化，还提供相应的旋转速率。
因此，控制单元60接收关于每个旋转角度分量p、q、r的信号，这些信号从而可能包括与相对于外部参考坐标系的绝对角度的变化相关的数据，也可能包括与角度变化率相关的数据，并在此基础上产生合适的、要传输到每个驱动装置70的致动器信号。将该数据馈送到控制单元60，以使视野发生改变，例如这里所描述的那样，该控制单元60优选地包括合适的已经校准和编程的微处理器元件以向每个驱动装置70提供合适的信号。
可替换地，转动传感器50可包括三轴加速度计和三轴角速率传感器，可一起使用这些装置来提供与车辆相对于三轴x、y、z的方位相关的精确数据。一般地，加速度计使得能对由车辆转弯、加速或刹车而引起的力进行测量，但在车辆不处于水平时，逐渐导致误差。另一方面，倾斜传感器能精确测量作为参考方向的重力方向，但在车辆转弯、加速或刹车时，会提供不精确的角度测量。Grossbow的“车辆动态运动测量”公开了一种对车辆动态运动进行精确测量的角速率传感器和角速度计的系统，本文结合其全部内容。
因此，每个角速率传感器例如对车辆绕相应的x、y、z轴旋转的速率进行测量。将每个速率对时间积分，从而得到作为时间函数的相对于x、y、z轴中的每个的转动角。从而，对每个偏转、俯仰和滚转而言，角速率中的偏移误差在角度中产生误差，该误差随时间而线性增加。另外，速率传感器中的随机噪声在所计算的角度中产生随机走动效应(random-walk effect)，即使在不存在速率偏移误差时，这也会引起所计算的角度以与时间的平方根成比例的速率漂移。通过采用在较短时间尺度内对角度变化进行测量的速率传感器而克服了这些限制。于是加速度计用作倾斜传感器以计算倾斜角度，且迫使从速率传感器得到的每个偏转、俯仰和滚转角在长的时间尺度上缓慢地与相应的加速度计角度相匹配。
大体上，实时地对每个速率传感器输出进行积分，以得到原始的俯仰、偏转和滚转角。然后采用每个加速度计来测量重力方向，以推导出倾斜角，该倾斜角由下式给出倾斜角＝acrsin(n)其中，n为加速度，其被测量为重力加速度g的倍数。优选地，可采用具有100HZ截断频率的低通过滤器(如单极阻容滤波器)来避免振动及类似效应。
对每个偏转、滚转和俯仰采取以下过程。首先，计算原始角度与倾斜角度之间的差值，以提供用来校正角度计算的误差信号。用增益参数k对该误差信号进行修正，该增益参数控制会采用多少误差信号来对速率传感器的角度进行校正。然后，将原始角度加在误差信号上，得出计算角度，该计算角度在短的时间尺度范围内由速率传感器信息控制，但在长的时间范围内由加速度计数据进行校正。由k值来设定时间尺度。k值设定时间常数，在该时间常数下，通过重力角度的计算使速率传感器角度的计算稳定。通常将该时间常数选择为比正在测试的希望操作长，而且将该值除以测量率而得到k值。例如，如果需要2秒的时间常数，而且在100Hz下测量加速度计和速率传感器，则k值为2/100，即0.02。
在采用这一用于转弯传感器50的布置的情形中，控制单元可选地包括作为数据采集系统一部分的数字信号处理器，以提供实时的结果。
可选地，可采用温度传感器来提供温度数据，以对加速度计和速率传感器的输出中的温度效应进行补偿。
可选地，而且优选地，第一实施例还适于使得使用者能根据预定的状况，绕x、y或z轴中的任何轴线旋转和摆动反射镜82、84、86中的一个或多个。这样的摆动使得驾驶员能够扫描并从而有效地暂时扩大了相应的视野。该扫描能力的一个特别有用的应用具体涉及绕z轴的摆动，而且对例如车辆10的驾驶员希望超过在其前面的车辆时的情形是有用的。
例如并参考图13，在沿车道12行驶的车辆10希望超过在其前面行驶的车辆23时，或仪仅只是改变车道时，必须确定左边车道11对该操作而言是畅通的。因此，车辆10的驾驶员检查反射镜82、84、86以检查车辆10侧面和后方的交通状况。然而，如该图中示出的那样，反射镜82、84、86分别提供视野102、104、106，这些视野没有完全180度地覆盖车辆侧面和后方，从而给驾驶员留下一些盲点。特别地，驾驶员不能从左侧反射镜82看到位于由该反射镜提供的视野102前方的另一车辆32。因而，如果驾驶员试图在这样的状态下进行超车操作，就将与车辆32发生碰撞。因此，负责任的驾驶员倾向于直接通过转动他们的头部来检查完全180度的视野，从而在这一瞬间，驾驶员的眼睛离开了前向方向，也正因为这样，这并非是没有风险的。
参考图14，本发明的扫描特征使反射镜82、84、86能绕z轴转动通过合适的角度范围，从而显著地扩大了相应的视野。从而，在一个操作模式中，驾驶员侧的反射镜82绕z轴旋转到靠近车辆10的零位置，从而反射镜82在其视野102′中捕获到车辆左侧的一部分。然后绕z轴沿外侧方向使反射镜82大约转动角度θ1，使得优选地在摆动最大时的一部分视野102″与前向方向成90度。因此，有效地将视野从图13中的102增加到图14中的102′乃至102″的范围，从而显著地扩大了提供给驾驶员的视野，而无需驾驶员向后转动他的头部。通过类似的方式，可选地，也可分别使反射镜84和86绕z轴旋转通过角度θ2和θ3，以将视野104、106分别增加到104′乃至104″，以及106′乃至106″。从而，可为驾驶员提供车辆侧面和后方大致完全180度的视野(尽管并非在同时提供全部)，从而驾驶员在决定是否继续进行超车操作或换道之前可检查车辆侧面和后方。
为了以扫描的模式操作系统100，将控制单元60设置成向反射镜驱动装置70a、70b、70c中的一个或多个提供合适的信号，从而这些反射镜驱动装置使相应的反射镜82、84、86绕合适的预定弧线并以预定的角转动速率旋转。反射镜82的合适弧线可开始于例如-5度(即沿内侧方向)的扫描，以使反射镜与x轴对齐，或者为使反射镜从其当前位置旋转所需的任何其它值，该当前位置可以为默认位置，或例如为根据车辆姿态的其它位置(当车辆也在转动时)。然后，反射镜82沿外侧方向转动约45度或40度，或者更少，从而提供给驾驶员的视野摆动角度θ1，优选为达到90度。类似地，可首先沿内侧方向将反射镜86转动-5度或其它合适的角度，然后沿外侧方向转动45度或小于45度的角度。中间透镜可从其当前位置沿顺时针方向摆动，然后沿逆时针方向摆动以形成可为90度或更大的扫描角度θ2。优选地，每个反射镜的合适角速率例如为在1至3秒钟内完成每个反射镜的完全摆动循环。
可以用众多方式中的一种启动扫描模式。例如，界面40可包括合适的控制开关，该控制开关使驾驶员在需要时能有选择地使用扫描模式。这一控制开关可以是简单的通断开关。可替换地，该控制开关可使得使用者仅用所关心的反射镜进行扫描，并允许使用者在三个反射镜中选择。例如，使用者在启动超车/换道操作之前，仅希望用反射镜82进行扫描，而在车辆10已经超过车辆23之后又试图重新回到车道12时，他/她可希望仅用反射镜86扫描。
可替换地，车辆10的指示器开关的指示器电路可以操作地连接到控制单元60上，从而当指示器打开时，系统100自动地开始一些或所有的反射镜82、84、86的扫描。在这一情形下，例如只要指示器仍然处于触发状态，控制单元60可设置成例如每30秒就为反射镜提供一个完整的摆动循环。可选地，将控制单元60设置成根据指示器是指示左边或右边，相应地摆动反射镜82和86中的一个或另外一个(而且可选地，在任一情形下，还摆动中间反射镜84)。优选地，指示器通过界面40操作地连接到控制单元60上，从而使用者在需要时可选择切断扫描特征，从而在指示时没有扫描。例如，在路旁停车时，驾驶员会希望具有相对于车辆10固定的视野。
类似地，经过适当变型后，可将系统100设计成通过与在这里针对z轴所描述的方式类似的方式，绕x轴和/或y轴摆动反射镜82、84、86中的一个或多个反射镜。
在扫描特征操作时，控制单元60通常设置成完全忽视来自转动传感器50的输入信号，或至少忽视相对于将要扫描的角度的信号。优选地，尽管控制单元60继续接收来自转动传感器50的输入信号，并确定用于操作驱动装置70的输出信号，但实际上并不将输出信号、或至少与将要扫描的转动角相关的输出信号传送到驱动装置。
从而，在系统100被指示提供绕z轴的扫描时，控制单元60阻挡与车辆绕z轴的运动相关的输出信号传输到驱动装置70(或可简单地忽视来自转动传感器50的信号)，且反而向适当的反射镜驱动装置70提供与相应的反射镜根据所需的摆动旋转而绕z轴的运动相关的适当信号。当完成了摆动旋转时，控制单元60重新接收来自传感器50的所有输入信号，并继续像以前一样调节反射镜。
尽管已经参考车辆相对于三个轴线(x、y和z轴)的动态角运动对第一实施例进行了描述，但也可形成本实施例的其它变型，其中可以考虑并采用仪绕两个轴线的旋转运动来调节反射镜82、84、86，例如仅绕x和y轴(滚转和俯仰)、仅绕x和z轴(滚转和偏转)，或仅绕y和z轴(俯仰和偏转)的旋转。在本实施例的其它变型中，可以考虑并采用仅绕一个轴线的旋转运动来调节反射镜82、84、86，例如仅绕x轴(滚转)、仅绕y轴(俯仰)或仅绕z轴(偏转)的旋转。在这些实施例变型的每一个中，转动传感器50可被显著简化，而仅需要对绕特定所关心的轴线/若干轴线的旋转进行检测，且类似地，反射镜驱动装置70可同样被简化，以向反射镜提供绕所关心的轴线/若干轴线的补偿运动。类似地，经适当改变后，第一实施例的上述变型中的任一个都可具有使一个或多个反射镜82、84、86以与上述第一实施例类似的方式绕一个或多个轴x、y、z摆动和扫描的能力。
在图12中示出的本发明第二实施例，包括如参照第一实施例或其变型所描述的所有元件和特征，经适当变型后，具有以下差异。在第二实施例中，除了系统200被设置成供单个反射镜82、84或86使用之外，系统200包括与第一实施例的转动传感器50、控制单元60、以及反射镜驱动装置70类似的、但经过适当变型后的转动传感器250、控制单元260、以及反射镜驱动装置270。优选地，转动传感器250、控制单元260、以及反射镜驱动装置270容纳在反射镜壳体275内，从而系统200可作为单独的独立单元而配装在每个后视镜的位置处。该实施例具有通过相对较小的变型(通常只不过是将系统200电连接到车辆的电源上)就可容易地改装到现有车辆上的优点。可选地，也可设置与上述第一实施例类似的、经适当变型的界面240，而且该界面可专用于每个系统200，或可供与车辆的多个反射镜对应的多个系统200使用。
在图15中示出的本发明的第三实施例涉及为车辆的一个或多个后视镜提供摆动运动，以使得使用者能扫描后方视野。根据第三实施例的系统300从而包括如根据第一实施例或其变型所描述的所有元件和特征，经适当变型后，具有以下差异。在第三实施例中，系统300包括用于每个反射镜82、84、86的与第一实施例的控制单元60和反射镜驱动装置70类似、但经适当改变的控制单元360以及反射镜驱动装置370，但不需要转动传感器。从而控制单元360适于以与参照控制单元60所描述的方式类似的方式向反射镜82、84、86提供摆动旋转，但不会由于车辆的偏转、滚转和/或俯仰运动而向反射镜提供执行额外调节的信号。可采用众多方式中的任一种来启动扫描模式，例如，如对第一实施例所描述的那样并经适当变型，从而系统300可选地还包括在形式上和功能上与第一实施例的界面40类似的界面340。
在图16中示出的本发明的第四实施例涉及为车辆的单个后视镜提供摆动运动，以使得使用者能扫描后方视野。根据第四实施例的系统400从而包括如根据第二实施例或其变型所描述的所有元件和特征，经适当变型后，具有以下的差异。在第四实施例中，系统400包括用于反射镜82、84、86中的任何一个(如反射镜82)的、与第二实施例的控制单元260以及反射镜驱动装置270类似但经适当变型后的控制单元460以及反射镜驱动装置470，但不需要转动传感器。因此，控制单元460适于以与参照控制单元260所描述的方式类似的方式向其中一个反射镜(如反射镜82)提供摆动旋转，但不会由于车辆的偏转、滚转和/或俯仰运动而向反射镜提供执行调节的信号。可采用众多方式中的任一种来启动扫描模式，例如，如对第一实施例所描述的那样并经适当变型，从而系统400可选地还包括在形式上和功能上与第一实施例的界面40类似的界面440。与第二实施例一样，控制单元460和反射镜驱动装置470可选地容纳在反射镜壳体475中，从而系统400可作为单独的独立单元而装配在每个后视镜的位置处。本实施例也具有通过相对较小的变型(通常只不过是将系统400电连接到车辆的电源上)就可容易地改装到现有车辆上的优点。
尽管已经示出并公开了根据本发明的示例性实施例，但应理解在不背离本发明的精神的情况下可做出许多改变。
权利要求
1.一种用于车辆的反射镜位置自动调节系统，其包括(a)至少一个可移动地安装在所述车辆上的反射镜；(b)转动传感器，其可安装在所述车辆上，并适于对所述车辆绕至少两个正交轴线的旋转作出响应而产生输入信号；(c)控制单元，其操作地连接到所述转动传感器上，并适于对所述输入信号作出响应而产生输出信号；(d)驱动机构，其操作地连接到所述控制单元上，并连接至所述或每个所述至少一个反射镜上，用于对所述输出信号作出响应使所述或每个反射镜绕所述至少两个正交轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转动传感器适于对所述车辆的偏转和俯仰旋转作出响应而产生输入信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转动传感器适于对所述车辆的偏转和滚转旋转作出响应而产生输入信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转动传感器适于对所述车辆的滚转和俯仰旋转作出响应而产生输入信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转动传感器适于对所述车辆的偏转、俯仰和滚转旋转作出响应而产生输入信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转动传感器是基于陀螺仪的。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述陀螺仪是机械陀螺仪、激光陀螺仪和光学陀螺仪中的任何一种。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转动传感器包括能对所述车辆沿所述至少两个轴线的加速度进行测量的加速度计装置，该装置连接到能对所述车辆沿所述至少两个轴线的旋转速率进行测量的角速率传感器装置上。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述加速度计装置能对所述车辆沿包括所述至少两个轴线的三个正交轴线的加速度进行测量。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述角速率传感器能对所述车辆沿包括所述至少两个轴线的三个正交轴线的角速率进行测量。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括处理装置，该处理装置用于对由所述角速率传感器提供的关于每一轴线的角速率进行积分，从而提供关于每一轴线的原始角度，而且用于从由所述加速度计装置提供的加速度测量结果中推导出关于每一轴线的倾斜角，并用于在预定的时期内，迫使所述原始角与每一轴线的所述倾斜角匹配。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述处理装置包括在所述控制单元内。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述处理装置包括数字信号处理器。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动机构适于使所述或每个反射镜绕包括所述至少两个轴线的三个正交轴线旋转。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述驱动机构包括用于使相应的所述反射镜绕所述三个正交轴线旋转的电机装置。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元包括微处理器单元。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于根据预定条件而提供所述输出信号。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述控制单元向所述驱动机构提供所述输出信号，从而所述驱动机构分别使所述相应反射镜在所述每个所述轴线上沿着与所述车辆绕每个所述轴线旋转的方向相反的方向旋转。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜偏转到这样的位置，该位置在所述车辆沿弯曲道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于在所述车辆沿曲率大致恒定的弯曲道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的偏转角保持为大致恒定。
22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜俯仰到这样的位置，该位置在所述车辆沿斜坡道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于在所述车辆沿梯度大致恒定的斜坡道路上行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的俯仰角保持为大致恒定。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，相对于所述车辆的所述恒定的俯仰角与所述至少一个反射镜在其默认位置处的俯仰角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
25.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜滚转到这样的位置，该位置在所述车辆沿倾斜道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于在所述车辆沿梯度大致恒定的倾斜道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的滚转角保持为大致恒定。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，相对于所述车辆的所述恒定的滚转角与所述至少一个反射镜在其默认位置处的滚转角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
28.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作地连接到所述控制单元上的界面单元。
29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述界面单元适于指示所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
30.根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述界面单元适于为多个使用者设置并存储所述默认位置。
31.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，所述界面单元适于使得使用者能够选择地启动或停用所述系统。
32.根据权利要求31所述的系统，其特征在于，所述界面单元适于在所述系统停用时，指示所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
33.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元适于对预定输入作出响应而选择性地提供输出信号，其中所述驱动机构对所述输出信号作出响应，而使所述或每个反射镜绕所述至少一个所述轴线摆动通过预定的角路径。
34.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述角路径向所述至少一个反射镜提供偏转旋转。
35.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述角路径通过相应的所述反射镜向所述车辆的驾驶员提供对有效扩大了的视野的视觉扫描。
36.根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述角路径包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
37.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述预定输入由操作地连接到所述控制单元上的界面单元提供。
38.根据权利要求37所述的系统，其特征在于，所述预定输入由操作地连接到所述控制单元上的指示器电路提供。
39.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统容纳在合适的壳体内。
40.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个反射镜包括安装在所述车辆内部的第一后视镜、安装在所述车辆外部右侧上的第二后视镜、以及安装在所述车辆外部左侧上的第三后视镜。
41.一种用于车辆的反射镜自动摆动系统，其包括(a)至少一个可移动地安装在所述车辆上的反射镜；(b)适于对预定输入信号作出响应而产生输出信号的控制单元；(c)驱动机构，其操作地连接到所述控制单元上，并连接至所述或每个所述至少一个反射镜上，用于对所述输出信号作出响应，使所述或每个反射镜绕所述至少一个轴线摆动通过预定的角路径。
42.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述角路径向所述至少一个反射镜提供偏转旋转。
43.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述角路径通过相应的所述反射镜向所述车辆的驾驶员提供对有效扩大了的视野的视觉扫描。
44.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述角路径包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
45.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述驱动机构包括用于使相应的所述反射镜绕所述至少一个轴线旋转的电机装置。
46.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述控制单元包括微处理器单元。
47.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述预定输入由操作地连接到所述控制单元上的界面单元提供。
48.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述预定输入由操作地连接到所述控制单元上的指示器电路提供。
49.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述系统容纳在合适的壳体内。
50.根据权利要求47所述的系统，其特征在于，所述界面单元适于使得使用者能够选择地启动或停用所述系统。
51.根据权利要求50所述的系统，其特征在于，所述界面单元适于在所述系统停用时，指示所述控制单元向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
52.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个反射镜包括下列任何一个反射镜安装在所述车辆内部的后视镜、安装在所述车辆外部右侧上的后视镜、以及安装在所述车辆外部左侧上的后视镜。
53.一种用于车辆的反射镜位置自动调节方法，其包括下列步骤(a)提供至少一个可移动地安装到所述车辆上的反射镜；(b)对所述车辆绕至少两个正交轴线的旋转进行检测，并对所述旋转作出响应而产生输入信号；(c)对所述输入信号作出响应而产生输出信号；(d)对所述输出信号作出响应而使所述或每个反射镜绕所述至少两个正交轴线旋转。
54.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，对所述车辆的偏转和俯仰旋转作出响应而产生所述输入信号。
55.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，对所述车辆的偏转和滚转旋转作出响应而产生所述输入信号。
56.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，对所述车辆的滚转和俯仰旋转作出响应而产生所述输入信号。
57.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，对所述车辆的偏转、俯仰和滚转旋转作出响应而产生所述输入信号。
58.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，通过合适的陀螺仪对所述旋转进行检测。
59.根据权利要求58所述的方法，其特征在于，所述陀螺仪是机械陀螺仪、激光陀螺仪和光学陀螺仪中的任何一种。
60.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，通过能对所述车辆在所述至少两个轴线上的加速度进行测量的加速度计装置检测所述旋转，该加速度计装置连接到能对所述车辆在所述至少两个轴线上的旋转速率进行测量的角速率传感器装置上。
61.根据权利要求60所述的系统，其特征在于，所述加速度计装置对所述车辆在包括所述至少两个轴线的三个正交轴线上的加速度进行测量。
62.根据权利要求61所述的系统，其特征在于，所述角速率传感器对所述车辆绕包括所述至少两个轴线的三个正交轴线的角速率进行测量。
63.根据权利要求62所述的系统，其特征在于，还包括下列步骤对由所述角速率传感器提供的关于每一轴线的角速率进行积分，从而提供关于每一轴线的原始角度，而且从由所述加速度计装置提供的加速度测量结果中推导出关于每一轴线的倾斜角，并在预定的时期内，迫使所述原始角与每一轴线的所述倾斜角匹配。
64.根据权利要求57所述的系统，其特征在于，包括使所述或每个反射镜绕包括所述至少两个轴线的三个正交轴线旋转的步骤。
65.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，根据预定的条件而提供所述输出信号。
66.根据权利要求65所述的方法，其特征在于，对所述输出信号作出响应，使所述反射镜绕每个所述轴线在与所述车辆绕每个相应的所述轴线的旋转方向相反的方向上旋转。
67.根据权利要求65所述的方法，其特征在于，所述输出信号用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
68.根据权利要求65所述的方法，其特征在于，对所述输出信号作出响应，使所述至少一个反射镜偏转到这样的位置，该位置在所述车辆沿弯曲道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
69.根据权利要求68所述的方法，其特征在于，在所述车辆沿曲率大致恒定的弯曲道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的偏转角保持为大致恒定。
70.根据权利要求65所述的方法，其特征在于，对所述输出信号作出响应，使所述至少一个反射镜俯仰到这样的位置，该位置在所述车辆沿斜坡道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
71.根据权利要求70所述的方法，其特征在于，在所述车辆沿梯度大致恒定的斜坡道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的俯仰角保持为大致恒定。
72.根据权利要求71所述的方法，其特征在于，相对于所述车辆的所述恒定的俯仰角与所述至少一个反射镜在其默认位置处的俯仰角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
73.根据权利要求65所述的方法，其特征在于，对所述输出信号作出响应，使所述至少一个反射镜滚转到这样的位置，该位置在所述车辆沿倾斜道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
74.根据权利要求73所述的方法，其特征在于，在所述车辆沿梯度大致恒定的倾斜道路行驶时，将所述至少一个反射镜与所述车辆之间的滚转角保持为大致恒定。
75.根据权利要求74所述的方法，其特征在于，相对于所述车辆的所述恒定的滚转角与所述至少一个反射镜在其默认位置处的滚转角大致相似，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
76.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤提供用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置的输出信号，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
77.根据权利要求76所述的方法，其特征在于，包括为多个使用者设置并存储所述默认位置的步骤。
78.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，还包括对预定输入作出响应而选择性地提供输出信号，其中对所述输出信号作出响应，而使所述或每个反射镜绕所述至少一个所述轴线摆动通过预定的角路径。
79.根据权利要求78所述的方法，其特征在于，所述角路径向所述至少一个反射镜提供偏转旋转。
80.根据权利要求78所述的方法，其特征在于，所述角路径通过相应的所述反射镜为所述车辆的驾驶员提供对有效扩大了的视野的视觉扫描。
81.根据权利要求80所述的方法，其特征在于，所述角路径包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
82.根据权利要求78所述的方法，其特征在于，由操作地连接到控制单元上的界面单元提供所述预定输入，用于产生所述输出信号。
83.根据权利要求78所述的方法，其特征在于，由操作地连接到控制单元上的指示器电路提供所述预定输入，用于产生所述输出信号。
84.根据权利要求53所述的方法，其特征在于，所述至少一个反射镜包括安装在所述车辆内部的第一后视镜、安装在所述车辆外部右侧上的第二后视镜、以及安装在所述车辆外部左侧上的第三后视镜。
85.一种用于车辆的反射镜自动摆动方法，其包括下列步骤(a)至少一个反射镜可移动地安装到所述车辆上；(b)对预定的输入信号作出响应而产生输出信号；(c)对所述输出信号作出响应，使所述或每个反射镜绕所述至少一个轴线摆动通过预定的角路径。
86.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，所述角路径向所述至少一个反射镜提供偏转旋转。
87.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，所述角路径通过相应的所述反射镜为所述车辆的驾驶员提供对有效扩大了的视野的视觉扫描。
88.根据权利要求87所述的方法，其特征在于，所述角路径包括相应的所述反射镜向着所述车辆的向内旋转以及远离所述车辆的向外旋转。
89.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，由操作地连接到控制单元上的界面单元提供所述预定输入，用于产生所述输出信号。
90.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，由操作地连接到控制单元上的指示器电路提供所述预定输入，用于产生所述输出信号。
91.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤，在所述摆动停止时，向所述驱动机构提供输出信号，用于使所述至少一个反射镜返回到默认位置，该默认位置在所述车辆沿平直道路行驶时为所述车辆的驾驶员提供最佳的视野。
92.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，所述至少一个反射镜包括下列任何一个反射镜安装在所述车辆内部的后视镜、安装在所述车辆外部右侧上的后视镜、以及安装在所述车辆外部左侧上的后视镜。
全文摘要
提供了一种用于车辆的反射镜位置自动调节系统(100)和方法，使得能对所述车辆绕两个或三个正交轴线的旋转运动作出响应而自动调节一个或多个后视镜(82、84、86)的位置，从而为所述车辆的驾驶员提供改善了的视野。安装在所述车辆上的转动传感器(50)对所述车辆绕至少两个正交轴线的旋转作出响应而产生输入信号。控制单元(60)对这些输入信号作出响应而产生输出信号。连接到每个反射镜上的驱动机构(70)对输出信号作出响应而使反射镜绕正交轴线旋转。也提供了用于使反射镜绕至少一个轴线摆动的特征，从而为所述车辆的驾驶员提供对有效扩大了的视野的视觉扫描。
文档编号B60R1/02GK1826245SQ200480021374
公开日2006年8月30日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月19日
发明者祖海尔·阿格雷斯特 申请人:祖海尔·阿格雷斯特