一種智能前大燈控制系統

朱光歡

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州511434）

0 前言

汽車前大燈從最早單純講究照明效果的零件，逐漸成為各個汽車主機廠體現設計能力和展示設計風格的重要窗口。前大燈朝著智能化和多功能化方向發展，本文中提出的智能前大燈控制系統集成兩種功能，自適應前大燈系統AFS（Adaptive Front-Lighting System）和主動調整頭燈系統ADB(adaptive driving beam)。AFS 功能解決高速公路，鄉村道路以及轉彎道路的照明效果，可以有效提高照明的范圍，提升行車安全。 ADB 功能主要針對車輛在跟車和會車時，由于遠光照射導致對方車輛駕駛員炫目的問題。

1 系統原理

智能前大燈控制系統主要有兩大功能：AFS 功能和ADB 功能。 兩大功能模塊集成在同一個控制器中，提升了集成度，有效的降低了開發成本。 系統功能原理圖如下圖1 所示。

圖1 系統功能原理

AFS 系統包括智能前大燈控制模塊和左右前燈上的調節電機模塊， 以及能夠反應車輛姿態變化的車身姿態傳感器。 控制模塊通過CAN 總線與車載的設備進行通訊，獲取控制算法所需信號，通過模擬信號接口采集車身姿態信號，用以計算前照燈動態調整的角度（垂直方向和左右方向）。 控制模塊通過系統內部通訊網絡與集成在左右燈總成內部的兩個調節電機模塊進行通信，控制調節模塊內的直線步進電機驅動前照燈總成內部驅動單元進行調光。

對于ADB 功能， 當駕駛員使用遠光燈的時候， 激活ADB 功能。ADB 系統通過總線和硬線和外圍設備進行通訊， 獲得整車狀態和車輛周邊的路況。如通過BCM 獲取自身車速，通過光強傳感器或攝像系統識別周邊車輛燈具開啟狀態，通過雷達信號測量周邊來往車輛的信息包括車輛的相對位置，車輛的數據等。 智能前大燈控制模塊利用這些數據進行運算，得出輸出控制信號，從而通過控制電機改變光型，達到在不關閉遠光燈的前提下，關閉照射周邊車輛的遠光光束，從而使會車和跟隨行車時，不會造成對方車輛的炫目。 系統方案解決以往只開近光燈，駕駛員視線受限，而開啟遠光燈卻容易影響周邊車輛的狀況。

2 系統功能

智能前大燈控制系統模塊具有集成度高，功能強大的特點。 系統的MCU、CAN 信號收發模塊、晶振電路、存儲電路等基礎電路可以共用，在硬件上節約了成本，軟件開發可以模塊化。AFS 功能針對近光燈進行智能調節，ADB 功能針對遠光燈進行智能調節，提高行車安全性和舒適性。

2.1 AFS 功能模塊

對于AFS 功能， 智能前大燈控制系統模塊需要采集的信號包括車身姿態傳感器反饋的車身姿態信息以及通過CAN 總線接口與車載的其余設備進行數據通訊，獲取控制算法所需信號（包括車速信號、油門踏板信號、倒檔信號、方向盤轉角信號、剎車信號、加速度信號等）。

（1）系統初始化

發動機起動時，主控制器驅動大燈調節執行器，將大燈反光鏡移至最低位置，然后再回到默認位置。 初始化過程主要是為了協調左/右燈電機保證兩個燈在初始化行程范圍內保持步調一致。

（2）靜態調節

當車輛載重量發生變化，引起近光燈照射角度的變化，主控制器能對燈自動進行上下調整，上下調整的角度范圍主要是根據懸架高度傳感器采集到的電壓進行控制，從而避免造成對面駕駛員的炫目或者影響駕駛員的視野。

（3）動態調節

a）當車輛加速時，應將近光燈照射角度降低，從而避免因前軸抬高造成的炫目，并防止駕駛員前方視野的降低；

b）當車輛減速時，應將近光燈照射角度抬高，以增加照射距離，避免因減速時后軸抬高造成的照射距離縮短；

c）應根據車速的變化調整光照距離，以保證高速行車時有足夠的安全可視范圍；

d）當車輛行駛在起伏路上時，應根據車輛的穩定狀態，對前照燈進行上下調整，粗糙道路不應該造成前照燈的頻繁調整，以免造成駕駛員疲勞。 也不應該造成前照燈的誤動作；

e）當車輛轉向時，主控制器應能根據方向盤轉角傳感器的輸入并結合車速等相關信號，對前照燈進行隨動調節，以改善彎道照明。

2.2 ADB 功能模塊

對于ADB 功能， 智能前大燈控制系統模塊需要采集的信號包括車速信號、雷達測距信號、光線傳感器信號或前向攝像頭信號等。通過算法計算得出，周邊車輛的狀態包括車輛燈光開啟狀態、車輛行駛車速、車輛行駛方向等。 ADB 功能輸出控制信號給執行機構，調整光型使照射前方車輛的光束自動關閉，避免了炫目問題。

智能模塊支持的模式包括跟車模式和會車模式，以及單目標模式和多目標模式。

跟車模式主要是系統檢測到前方有車輛同向行駛，為了避免開遠光燈時，前車后視鏡反光使前車駕駛員受到強度照射出現盲視。

會車模式主要是車輛在會車的時候，開啟遠光燈會直接照射到對方駕駛員眼睛，出現嚴重炫目，在這種情況下，就需要啟動ADB 功能。通過關閉照射對方車輛的光束來實現，同時會車的時候，兩車的相對位置實時變化， 不同的時刻就需要動態的調整遠光燈暗區的區域，從而達到在整個會車的過程中，實現動態的調節。當會車完畢，車輛遠光燈重新全部開啟。

考慮到日常行駛過程中周邊車輛可能是一臺也有可能是多臺。這種情況下就需要針對單目標模式和多目標模式，單目標模式主要是對單臺車輛進行識別和調節，而多目標模式是系統可以同時識別兩個或以上的目標，且能夠分別進行動態調節。

3 結語

汽車的發展一個重要的方向就是智能化，無人駕駛也成為一種趨勢。 智能前大燈控制系統模塊正好符合這種發展趨勢。 其能自動的調節近光燈和遠光燈，不需駕駛人員的主動介入和頻繁切換遠近光燈模式，有效的提升了行車的安全性和舒適性，將會在汽車上越來越多的使用。

［1］董英娟.汽車用自適應前照明系統(AFS)試驗研究.自動化與儀器儀表,2015(05).

［2］王丹.前照燈自適應系統(AFS)試驗方法研究.汽車科技,2013(02).

［3］吳迪.汽車車燈主動安全性研究.科技與企業,2013(09).