SAE1050驾驶员视野的定义和测量要点.docx

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SAE1050驾驶员视野的定义和测量要点

SAEJ1050

驾驶员视野的定义和测量

序——为了与SAE技术标准部新版本一致，本文档也做了相应的更新.定义改为了第三部分，其他部分的序号也都改变了。

一．范围

由SAE推荐的实验确定了定义和测量驾驶员视野的方法.此文献记述了三种测量直接视野和间接视野及视野内盲区范围的方法.第一种方法是任意选定一驾驶员,根据其眼点确定其视野和盲区范围;第二种方法是选用某一人体百分位驾驶人群,根据SAEJ941定义的眼椭圆确定其最大视野或盲区范围;第三种方法是选用某特定的眼点（参见SAEJ941定义）测量其特定的视野或盲区的范围.

二．参考

2.1适用的出版物

下列出版物在某些区域构成了本标准的一部分.最新版SAE将问世.

2.1.1SAE出版物

SAEJ264——视觉术语

SAEJ941——车辆驾驶员眼点位置

SAEJ985——后视镜设计中应考虑的视觉因素

三．定义

3.1视觉基本点

3.1.1眼点（E点）——此点描述了眼睛位置和视线起始点,左右眼点间隔65mm.

图一眼睛绕眼点转动角度——水平方向θMax左=θMax右=30°;垂直方向θMax上=45°,θMax下=65°

（其中:

Eyepoints:

眼点;NeckPivotPoint:

颈点;PlanView:

水平方向;SideView:

垂直方向.）

3.1.2颈点（P点）——此点是在水平面内驾驶员头部转动时的环绕点.它位于前后眼点后部98mm处,且处于两眼点的中间位置.（见附录A）

3.1.3视点（V点）——此点是定义和测量精确的直接视野的必要条件.（见附录A）

3.2视线

它是指由驾驶员眼点或视点为起点,到某目标物或与给定方向成特定角度的直线.

3.3眼睛转动角

3.3.1眼睛最大转动角（图一）——眼睛从直线方向旋转能够达到的最大角度θMax左=θMax右=30°;θMax上=45°,θMax下=65°

3.3.2眼睛自然转动角——眼睛从直线方向旋转能够容易达到的角度θ左=θ右=θ上=θ下=15°

3.4头部转动角

3.4.1头部最大转动角（图二）——驾驶员头部从直线方向绕垂直轴线旋转能够达到的最大角度θMax左=θMax右=60°;

图二视线和眼点绕颈点旋转角度θMax左=θMax右=60°

（其中:

SightlinewithMaximumEyeRotation:

眼睛转动角达最大时的视线;

SightlinewithMaximumHeadTurnandEyeRotation:

头部转动角和眼睛转动角同时达最大时的视线）

3.4.2头部自然转动角——驾驶员头部从直线方向绕垂直轴线旋转能够容易达到的角度θ左=θMax右=45°;

3.5间接视觉装置

任何驾驶员用来观察视野的装置，如反光镜和视频系统.

3.6视野

是由一个或若干个眼点发出的视线确定的立体角度.

3.6.1直接视野——驾驶员不用任何装置能够看到的视野

3.6.2间接视野——驾驶员利用其他装置能够看到的视野

3.6.3单眼视区——（图三）驾驶员一只眼睛能够看到的视野

图三直接水平视野——双目障碍角由双眼视线决定,单目障碍角由由左眼视线决定

（其中:

BinocularObstructionAngle:

双目障碍角;MonocularObstructionAngle:

单目障碍角;AmbinocularField:

双眼视区;MonocularFieldLeftEye:

左单眼视区;MonocularFieldLeftEye:

右单眼视区;BinocularField:

两单眼视区）

3.6.4双眼视区（图三）——驾驶员两只眼睛分别能够看到的视野的总和

3.6.5两单眼视区（综合视区）（图三）——驾驶员两只眼睛同时都能看到的视野

3.6.6视野范围——（图四）是指某单个驾驶员或按标准的眼椭圆规定的某一人体百分位驾驶员群组左右（或上下）视野之和.虽然相同的人体百分位驾驶员群组具有相同的左右（或上下）视野,但一个驾驶员只能有一个视野范围.

3.6.7外围视野——在某一暂时方向视角达90°时的视野

3.7障碍物

3.7.1双目障碍物（图三）——在双眼视区内,双眼同时不能看到其后区域的物体

3.7.2单目障碍物（图三）——仅一只眼能看到其后区域的物体

四．直接视野的测量

直接视野是由双单眼视区测量的,所以任何点或角落只要在任一点的视区内,便在直接视野范围内.所以当测量任何孔（如窗户）区域视野角度时,过一点通过孔的最大角度视野是指由离孔最远的眼点所能看到的区域.左部最大区域由右眼

图四直接两单眼视区是指左右视野之和

（其中:

SightLinewithEyeRotationandHeadTurn:

眼睛转动角和头部转动角内的视线;SightLineusingEyeRotationonly:

眼睛转动角内的视线;

RangeofAmbinocularFieldofView:

两单眼视区范围;FieldofViewtotheLeft:

左部视野;FieldofViewtotheRight:

右部视野）。

点测得,右部最大视野由左眼点测得.当判断一个给定的点或角度是否在孔两单眼视区范围外时,距离此点或角度最近的眼点将在最小头部转动角和眼睛转动角看到它们.所以右眼点应该看右部的点,左眼点应该看左部的点。

4.1单个驾驶员直接视野

如果以下程序应用于左右视野边界的点,那么两视线的水平角度就是驾驶员的直接两单眼视区.视野可由孔径或k眼睛转动角限制.同理,垂直视野可由上下视野极限得到。

4.1.1选择E点——如果视野由孔限制,那么选择远离给定孔上的点的眼点（图五）.反之,选择靠近可见点或已知角度的眼点（图六）。

4.1.2绕E点旋转视线（图五,六）——绕眼点旋转视线直到达到给定的点或角度（最大水平和垂直眼睛转动角范围内）.如果视线不能达到此点或角度,那么此点或角度不在眼睛转动角范围内。

4.1.3眼睛转动角范围内的视野——眼睛转动角范围内的视野是由第4.1.2节的视线或视线与目标物的交点在水平和垂直方向的夹角定义的。

4.1.4绕P点旋转视线（图六,七）——如果第4.1.2节的视线不通过给定的点或达不到给定的角度,那么绕P点旋转视线直到通过给定的点或达到给定的角度,或达到最大的头部转动角.如果视线不能通过给定的点或达到给定的角度,则它们在最大眼睛转动角和头部转动角范围内是不可见的。

4.1.5眼睛转动角和头部转动角综合范围内的视野——眼睛转动角和头部转动角综合范围内的视野是由第4.1.4节的视线或视线与目标物的交点在水平和垂直方向的夹角定义的.

图五单个驾驶员在眼睛转动角内的水平两单眼视区范围,此例中,左部视野由孔经决定,右部视野由允许的眼睛转动角决定.

（其中,FieldtoLeftLimitedbyAperture:

孔范围外的左部区域;ApertureEdge:

孔边界;RangeofAmbinocularFieldofView:

两单眼视区范围;FieldtoRightLimitedbyAllowableEyeRotation:

眼睛转动角范围外的右部区域;FieldLimitedbyanAperture:

给定孔范围内区域）

图六不受孔区域限制的单个驾驶员视点,此例中,左部视点在眼睛转动角范围内,右部视点在眼睛转动角和头部转动角综合范围内

（其中:

PointSeenwithEyeRotationOnly:

眼睛转动角范围内的点;PointSeenwithEyeRotationandHeadTurn:

眼睛转动角和头部转动角综合范围内的点;HeadTurnAngle:

头部转动角;FieldNotLimitedbyanAperture:

给定孔范围外的区域）

图七单个驾驶员在水平方向两单眼视区范围,此例中,左部视野在眼睛转动角范围内,右部视野在眼睛转动角和头部转动角综合范围内

（其中:

FieldtoLeftseenwithEyeRotationOnly:

眼睛转动角范围内左部区域;FieldtoRightseenwithEyeRotationandHeadTurn:

眼睛转动角和头部转动角综合范围内右部区域;RangeofAmbinocularFieldofView:

两单眼视野范围;HeadTurnAngle:

头部转动角;FieldLimitedbyanAperture:

孔范围内区域）

4.2群组驾驶员视野

眼椭圆可用来定义适用于给定驾驶员群组中任意驾驶员的最大直接视野.给定驾驶员群组是由所选择的眼椭圆决定的.如果应用95%人体百分位眼椭圆,那么95%人体百分位的驾驶员至少能看到所计算的视野.

4.2.1任意点和角度视野——直接视野是由与眼椭圆相切并且通过交点或给定角度的平面定义的.该平面在最大头部转动角和眼睛转动角范围内可与绝对坐标系成任意角度.因为所有驾驶员的眼点都在眼椭圆与平面的相切处,群组中所有的驾驶员至少能够看到相切处的角度.

如果相切平面上包含某孔上一点,并且与靠近该点的眼椭圆边缘相切,那么群组中所有的驾驶员都能通过孔看到平面上此角度的视野.

如果相切平面上包含某空间一点并且与距离该点最远的眼椭圆边缘相切,那么群组中所有的驾驶员都能看到该点.如果选用距离该点最近的眼椭圆,那么此点至少在头部转动角和眼睛转动角范围内是可见的.

4.2.2水平视野——对于给定的群组驾驶员,直接两单眼水平视野是指以下程序应用于视区内左右极限位置点时两竖直平面的水平角度,极限位置是由孔或最大头部转动角和眼睛转动角决定的.

4.2.2.1选择适当的眼椭圆——如果视野由孔限制,选择距离孔上的点最远的眼椭圆,并且由距离该点最近的眼椭圆边缘构造平面（图八）;反之,选择距离该点或角度最近的眼椭圆,用距离该点或角度最远的眼椭圆边缘构造平面（图九）.

图八对于仅受眼睛转动角限制的群组驾驶员,水平两单眼视区范围是指与右眼椭圆左边缘相切的竖直平面和与左眼椭圆右边缘相切的竖直平面之间的夹角.次例中,左部边界是由孔决定的,右部边界是由眼睛转动角决定的.

（其中:

FieldtoRightLimitedbyAllowbleEyeRotation:

由眼睛转动角决定的视野右边界;PlaneTangenttoLeftEyellipse:

与左眼椭圆相切的平面;RangeofAmbinocularFieldofView:

两单眼视区范围;FieldtoLeftLimitedbyAperture:

由孔决定的视野左边界;PlaneTangenttoRightEyellipse:

与右眼椭圆相切的平面）

图九对于群组驾驶员,在不受孔限制范围内的可见点,此例中,左部点在眼睛转动角范围内,右部点在眼睛转动角和头部转动角综合范围内

（其中:

PointSeenwithEyeRotationandHeadTurn:

眼睛转动角和头部转动角综合范围内的点;PointSeenwithEyeRotationOnly:

眼睛转动角范围内的点;PlaneRotatedaboutNeckPivotPoint:

绕颈点旋转的平面;PlaneTangenttoRightEyellipse:

与右眼椭圆相切的平面;PlaneTangenttoLeftEyellipse:

与左眼椭圆相切的平面）

4.2.2.2定义眼睛转动角范围内的相切平面（图八,九）——通过给定的点或角度确定一与眼椭圆相切的竖直平面.如果平面与垂直方向的角度大于最大眼睛转动角,则该点或角度不可见.此种情况下,根据最大眼睛转动角重新确定与眼椭圆相切的平面.

4.2.2.3眼睛转动角范围内的视野——眼睛转动角范围内的视野是由平面的水平角度决定的.

4.2.2.4在头部转动角范围内旋转平面——如果第4.2.2.2节的平面不通过给定点或不能达到给定的角度,它或许过颈点绕垂直轴线旋转了过大角度,但不大于最大头部转动角.如果平面不能达到给定的点或角度,那么它在最大眼睛转动角和头部转动角范围内是不可见的.

图十对于群组驾驶员,应用眼睛转动角和头部转动角确定两单眼视区的水平范围.此例中,视野右部边界由眼睛转动角决定,视野左部边界由眼睛转动角和头部转动角决定

（其中:

SightLinewithEyeRotationandHeadTurn:

眼睛转动角和头部转动角范围内的视线;SightLineusingEyeRotationonly:

眼睛转动角范围内的视线;RangeofAmbinocularFieldofView:

两单眼视区范围;PlaneRotatedAboutNeckPivotPoint:

绕颈点旋转的平面;PlaneTangenttoLeftEyellipse:

与左眼椭圆相切的平面;PlaneTangenttoRightEyellipse:

与右眼椭圆相切的平面）

4.2.2.5眼睛转动角和头部转动角综合范围内的视野——该视野是由平面的水平角度决定的.

4.2.3竖直视野（图十一）——对于给定的群组驾驶员,直接竖直视野是由与眼椭圆相切并且与YZ平面垂直的平面决定的.群组驾驶员至少能够看到相切平面上眼椭圆边缘的区域.

如果以下程序应用于视野上下边缘的点,那么两平面之间的竖直角度决定了直接视野的竖直角度范围.视野边界即可用孔又可用最大眼睛转动角确定.

图十一群组驾驶员竖直视野范围,此例中,视野上边界是由孔决定的,视野下边界是由眼睛转动角决定的

（其中:

SideViewEyellipse:

眼椭圆侧向视图;FieldaboveHorizontalLimitedbyAllowableEyeRotation:

由眼睛转动角决定的视野上边界;FieldBelowHorizontalLimitedbyAperture:

由孔决定的视野下边界;RangeofVerticalFieldofView:

竖直视野范围）

4.2.3.1定义眼睛转动角范围内的相切平面——过特定的点或角度确定一垂直于YZ面的平面,且与距该点最近的眼椭圆的上边缘或下边缘相切.如果平面向上或向下方向大于最大眼睛转动角,那么该点在最大眼睛转动角范围内是不可见的.

4.2.3.2视野——视野是由平面与水平面竖直方向的夹角决定的

4.3通过风窗玻璃近似计算直接视野的方法

为了比较不同车辆和不同尺寸风窗玻璃的直接视野,中央眼椭圆质心应该作为最合理的单独眼点.

五.间接视野的测量

间接视觉装置（如镜子,照相机）的视野是由两单眼视区决定的.该视野即可用水平和竖直角度又可用特定对象的可见区域决定.

5.1单个驾驶员视野

5.1.1选择E点（图十二）——选择距显示器上任意点最远的眼点和距该眼点最远的显示器上的一点.

5.1.2在眼睛转动角允许范围内旋转视线（图十二）——绕眼点旋转视线直到通过显示器上的点或达到水平和竖直方向的最大眼睛转动角.

5.1.3在头部转动角允许范围内旋转视线——如果第5.1.2节的视线不通过显示的点,那么在最大头部转动角范围内旋转视线直到通过该点.

图十二当观察间接视觉装置时,旋转距离装置较远的眼点直到能够看到装置上距眼点最远的点,此视野即是标准的两单眼视区

（其中:

MaximumEyeRotation:

最大眼睛转动角;EyePointFarthestfromDevice:

距装置最远的眼点;PointonDeviceFarthestfromEyePoint:

装置上距眼点最远的点;HeadTurnAngle:

头部转动角;VerticalField:

竖直视野;MonocularFieldRightEye:

右眼单眼视区;MonocularFieldLeftEye:

左眼单眼视区;AmbinocularField:

两单眼视区）

5.1.4通过光学系统描绘视线——描绘足够的从左右眼到光学系统的视线来定义视野.视野即可用视线的水平和竖直角度又可用视线与目标物的交点定义.

注:

对于应用电子传感器和显示器的系统,视线的轨迹应该通过光学系统的传感器.

5.2群组驾驶员视野

眼椭圆可用来确定群组驾驶员对某装置的间接视野.群组驾驶员是由所选择的眼椭圆确定的.如果程序中应用的是人体百分位为95%的眼椭圆,那么人体百分位为95%的驾驶员至少能够看到计算的角度或给定目标物的区域.

对于群组驾驶员,两单眼水平间接视野是指当以下程序应用于视觉装置的左右极限位置的两点时,两视线间的最大水平角度.同理,对于给定的群组驾驶员,竖直视野是指当以下程序应用于视觉装置的上下极限位置的两点时,两视线间的最大竖直角度.

5.2.1定位E点（图十三）——在任意距离间接视觉显示器最远的眼椭圆上定义一眼点,另一眼点定位在相对位置眼椭圆的相应点上.然后为此两眼点定位颈点.

图十三群组驾驶员的间接视野.其中一眼点是距离显示器最远的眼椭圆上一点,另一眼点在相反位置眼椭圆的相应位置上.

（其中:

PointfarthestfromanyEyePoint:

距离任一眼点最远的点;Sightline（lefteye）:

左眼视线;Sightline（righteye）:

右眼视线;AmbinocularField:

两单眼视区;HeadTurnAngle:

头部转动角;Pointfarthestfrom‘M’:

距M点最远的点）

5.2.2旋转E点并且按第5.1节所列顺序计算视野

5.3利用颈点定义视野（参见SAEJ941）

在附录B中给出了一种利用颈点（参见SAEJ941）近似计算群组驾驶员视野的方法

六．盲区

直接或间接视野中的盲区可利用水平或竖直障碍角描述,也可用特定目标物的盲区面积描述.

6.1单个驾驶员直接视野盲区（图十四）

6.1.1选择E点——利用右眼点定义右部盲区,左眼点定义左部盲区.

6.1.2在眼睛转动角范围内旋转视线——在最大眼睛转动角范围内,绕给定眼点旋转视线使其与盲区外边缘相切于一点.

6.1.3在头部转动角范围内旋转视线——如果第6.1.2节的视线不通过盲区外边缘,眼点和视线可以在最大头部转动角范围内绕过颈点的垂直轴线旋转,直到通过盲区外边缘.

6.1.4用以下方法确定盲区角度或面积（图十四）

6.1.4.1单眼盲区角度——过障碍物任意横截面的盲区角度是指单独眼点到

横截面左右边缘的两视线的夹角.

图十四单个驾驶员的盲区角度和盲区面积

（其中:

MonocularlyObstructedAreafortheLeftEye:

左眼单目盲区面积;MonocularlyObstructedAreafortheRightEye:

右眼单目盲区面积;BinocularlyObstructedArea:

双目盲区面积;Obstruction:

障碍物;MonocularObstructionAnglefor:

RightEye（LeftEye）:

右眼（左眼）单目障碍角;BinocularObstructionAngle:

双目障碍角）

6.1.4.2双眼盲区角度——过障碍物任意水平截面的双目盲区角度是指源自右眼点且与截面右边缘相切的视线和源自左眼点且与截面左边缘相切的视线之间的夹角.如果两视线重合或平行,则不存在盲区.

6.1.4.3盲区面积——某一眼点在一平面上的盲区面积是利用定位视线与障碍物横断面边缘在平面上的交点得到的.交点间的区域即为给定眼点的单目盲区.两眼点单目盲区相交部分对于两眼都是不可见的,即为双目盲区.

6.2群组驾驶员直接视野盲区

眼椭圆可以用来确定特定的群组驾驶员的最大盲区角度.此特定的群组驾驶员是由所选择的眼椭圆决定的.如果此程序中应用的是人体百分位为95%的眼椭圆,那么人体百分位为95%的驾驶员群组的盲区将在所计算的最大盲区角度范围内.

6.2.1最大盲区角度——由于障碍物是三维立体的,它的外轮廓由选择的眼点不同而所差异.测定最大盲区唯一精确的方法是计算眼椭圆上所有点的盲区角度,因为在任意点位置都可能产生最大盲区.定位眼点时,在左（或右）眼椭圆上选择一点,然后在相对的眼椭圆上选择对应的点定位另一眼点.为此两点定位颈点,并且按第6.1节的程序计算盲区.

6.2.2近似计算最大盲区角度——近似计算群组驾驶员的最大盲区角度时,在距盲区最近的眼椭圆上定位一眼点,在相对眼椭圆的相应位置定位另一眼点,然后定位此两眼点的颈点.最后按照第6.1节的程序计算盲区角度.

6.2.3A-立柱盲区角度——在附录C中给出了一种近似计算A-立柱最大盲区角度的方法.

6.3确定显示器或控制器屏面可见区域的面积

眼椭圆可用来确定特定的驾驶员群组在显示器屏面的可见区域.此驾驶员群组是由所选择的眼椭圆决定的.如果程序中应用的是人体百分位为95%的眼椭圆,那么人体百分位为95%的驾驶员群组至少能够看到此可见区域.

6.3.1可见区域——对于群组驾驶员,可见区域是指在所有眼点的双目盲区范围之外的区域.确定可见区域时,首先利用第6.1节的程序确定眼椭圆上足够数量的眼点在主显示器上的双目盲区面积,得到对于眼椭圆上所有眼点都不可见的区域.那么对于按眼椭圆分类的驾驶员群组,所有双目盲区交集以外的区域即为可见区域.

6.3.2近似计算可见区域——在附录D中给出了一种近似计算组合仪表屏面上除去方向盘轮缘,轮毂和轮辐所形成的盲区以外的可见区域.

6.4间接视野盲区

除了视线是通过间接视觉装置描述和眼点到障碍物间的距离由两者间的视线测得外,间接视野区域内的盲区角度和盲区面积的确定方法和直接视野内盲区角度和盲区面积的确定方法一样.

七.注释

7.1页边标记

左部页边空白处变动的条款是为了方便使用者了解对该报告以前版本所做的技术方面的修订.文件标题左部的‘R’符号说明是对此报告以前版本所做的彻底修订.

SAE驾驶员视野标准委员会编

附录A——V点和P点的应用

A.1V点和P点简化了直接视野,间接视野和盲区角度的侧量.它们用来定位相对于坐标系而不是眼椭圆的眼点.这两个点由眼椭圆产生且只能在其产生的特定范围内使用.

A.1.1V点（视点）——视点是与眼椭圆相切的平面上特定的一点.如图A1中的平面与眼椭圆的相切点A,B,C即可作为视点.这些点可相对于坐标系定位,也可用不依赖于眼椭圆的角度测量定位.

图A1平面和眼椭圆的任何相切点（如A,B,C）都可定义为视点,这些平面的交点（如F）也可视为视点

（其中:

PlanViewEyellipse:

眼椭圆水平视图;SideViewEyellipse:

眼椭圆侧视图）

如果平面向所有平面共同的交点F后方延展,应在F点确定一单独的视点以能够测量从该点向左,向右和向上的各种角度.虽然这种通过减少点数量的方法简化了测量,但它也限制了可以在合理标准级别和误差范围内测得的角度的范围.只有用来定义视点的角度与眼椭圆相切,其它在眼椭圆的内部或外部.所引起的误