一種智能前大燈控制系統(tǒng)

朱光歡

（廣州汽車集團(tuán)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(gè)汽車主機(jī)廠體現(xiàn)設(shè)計(jì)能力和展示設(shè)計(jì)風(fēng)格的重要窗口。前大燈朝著智能化和多功能化方向發(fā)展，本文中提出的智能前大燈控制系統(tǒng)集成兩種功能，自適應(yīng)前大燈系統(tǒng)AFS（Adaptive Front-Lighting System）和主動(dòng)調(diào)整頭燈系統(tǒng)ADB(adaptive driving beam)。AFS 功能解決高速公路，鄉(xiāng)村道路以及轉(zhuǎn)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(duì)車輛在跟車和會(huì)車時(shí)，由于遠(yuǎn)光照射導(dǎo)致對(duì)方車輛駕駛員炫目的問(wèn)題。

1 系統(tǒng)原理

智能前大燈控制系統(tǒng)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(gè)控制器中，提升了集成度，有效的降低了開(kāi)發(fā)成本。 系統(tǒng)功能原理圖如下圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能原理

AFS 系統(tǒng)包括智能前大燈控制模塊和左右前燈上的調(diào)節(jié)電機(jī)模塊， 以及能夠反應(yīng)車輛姿態(tài)變化的車身姿態(tài)傳感器。 控制模塊通過(guò)CAN 總線與車載的設(shè)備進(jìn)行通訊，獲取控制算法所需信號(hào)，通過(guò)模擬信號(hào)接口采集車身姿態(tài)信號(hào)，用以計(jì)算前照燈動(dòng)態(tài)調(diào)整的角度（垂直方向和左右方向）。 控制模塊通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)與集成在左右燈總成內(nèi)部的兩個(gè)調(diào)節(jié)電機(jī)模塊進(jìn)行通信，控制調(diào)節(jié)模塊內(nèi)的直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)前照燈總成內(nèi)部驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行調(diào)光。

對(duì)于ADB 功能， 當(dāng)駕駛員使用遠(yuǎn)光燈的時(shí)候， 激活A(yù)DB 功能。ADB 系統(tǒng)通過(guò)總線和硬線和外圍設(shè)備進(jìn)行通訊， 獲得整車狀態(tài)和車輛周邊的路況。如通過(guò)BCM 獲取自身車速，通過(guò)光強(qiáng)傳感器或攝像系統(tǒng)識(shí)別周邊車輛燈具開(kāi)啟狀態(tài)，通過(guò)雷達(dá)信號(hào)測(cè)量周邊來(lái)往車輛的信息包括車輛的相對(duì)位置，車輛的數(shù)據(jù)等。 智能前大燈控制模塊利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，得出輸出控制信號(hào)，從而通過(guò)控制電機(jī)改變光型，達(dá)到在不關(guān)閉遠(yuǎn)光燈的前提下，關(guān)閉照射周邊車輛的遠(yuǎn)光光束，從而使會(huì)車和跟隨行車時(shí)，不會(huì)造成對(duì)方車輛的炫目。 系統(tǒng)方案解決以往只開(kāi)近光燈，駕駛員視線受限，而開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈卻容易影響周邊車輛的狀況。

2 系統(tǒng)功能

智能前大燈控制系統(tǒng)模塊具有集成度高，功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。 系統(tǒng)的MCU、CAN 信號(hào)收發(fā)模塊、晶振電路、存儲(chǔ)電路等基礎(chǔ)電路可以共用，在硬件上節(jié)約了成本，軟件開(kāi)發(fā)可以模塊化。AFS 功能針對(duì)近光燈進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，ADB 功能針對(duì)遠(yuǎn)光燈進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，提高行車安全性和舒適性。

2.1 AFS 功能模塊

對(duì)于AFS 功能， 智能前大燈控制系統(tǒng)模塊需要采集的信號(hào)包括車身姿態(tài)傳感器反饋的車身姿態(tài)信息以及通過(guò)CAN 總線接口與車載的其余設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，獲取控制算法所需信號(hào)（包括車速信號(hào)、油門踏板信號(hào)、倒檔信號(hào)、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)、剎車信號(hào)、加速度信號(hào)等）。

（1）系統(tǒng)初始化

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，主控制器驅(qū)動(dòng)大燈調(diào)節(jié)執(zhí)行器，將大燈反光鏡移至最低位置，然后再回到默認(rèn)位置。 初始化過(guò)程主要是為了協(xié)調(diào)左/右燈電機(jī)保證兩個(gè)燈在初始化行程范圍內(nèi)保持步調(diào)一致。

（2）靜態(tài)調(diào)節(jié)

當(dāng)車輛載重量發(fā)生變化，引起近光燈照射角度的變化，主控制器能對(duì)燈自動(dòng)進(jìn)行上下調(diào)整，上下調(diào)整的角度范圍主要是根據(jù)懸架高度傳感器采集到的電壓進(jìn)行控制，從而避免造成對(duì)面駕駛員的炫目或者影響駕駛員的視野。

（3）動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

a）當(dāng)車輛加速時(shí)，應(yīng)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(dāng)車輛減速時(shí)，應(yīng)將近光燈照射角度抬高，以增加照射距離，避免因減速時(shí)后軸抬高造成的照射距離縮短；

c）應(yīng)根據(jù)車速的變化調(diào)整光照距離，以保證高速行車時(shí)有足夠的安全可視范圍；

d）當(dāng)車輛行駛在起伏路上時(shí)，應(yīng)根據(jù)車輛的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)前照燈進(jìn)行上下調(diào)整，粗糙道路不應(yīng)該造成前照燈的頻繁調(diào)整，以免造成駕駛員疲勞。 也不應(yīng)該造成前照燈的誤動(dòng)作；

e）當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，主控制器應(yīng)能根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸入并結(jié)合車速等相關(guān)信號(hào)，對(duì)前照燈進(jìn)行隨動(dòng)調(diào)節(jié)，以改善彎道照明。

2.2 ADB 功能模塊

對(duì)于ADB 功能， 智能前大燈控制系統(tǒng)模塊需要采集的信號(hào)包括車速信號(hào)、雷達(dá)測(cè)距信號(hào)、光線傳感器信號(hào)或前向攝像頭信號(hào)等。通過(guò)算法計(jì)算得出，周邊車輛的狀態(tài)包括車輛燈光開(kāi)啟狀態(tài)、車輛行駛車速、車輛行駛方向等。 ADB 功能輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整光型使照射前方車輛的光束自動(dòng)關(guān)閉，避免了炫目問(wèn)題。

智能模塊支持的模式包括跟車模式和會(huì)車模式，以及單目標(biāo)模式和多目標(biāo)模式。

跟車模式主要是系統(tǒng)檢測(cè)到前方有車輛同向行駛，為了避免開(kāi)遠(yuǎn)光燈時(shí)，前車后視鏡反光使前車駕駛員受到強(qiáng)度照射出現(xiàn)盲視。

會(huì)車模式主要是車輛在會(huì)車的時(shí)候，開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈會(huì)直接照射到對(duì)方駕駛員眼睛，出現(xiàn)嚴(yán)重炫目，在這種情況下，就需要啟動(dòng)ADB 功能。通過(guò)關(guān)閉照射對(duì)方車輛的光束來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)會(huì)車的時(shí)候，兩車的相對(duì)位置實(shí)時(shí)變化， 不同的時(shí)刻就需要?jiǎng)討B(tài)的調(diào)整遠(yuǎn)光燈暗區(qū)的區(qū)域，從而達(dá)到在整個(gè)會(huì)車的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)。當(dāng)會(huì)車完畢，車輛遠(yuǎn)光燈重新全部開(kāi)啟。

考慮到日常行駛過(guò)程中周邊車輛可能是一臺(tái)也有可能是多臺(tái)。這種情況下就需要針對(duì)單目標(biāo)模式和多目標(biāo)模式，單目標(biāo)模式主要是對(duì)單臺(tái)車輛進(jìn)行識(shí)別和調(diào)節(jié)，而多目標(biāo)模式是系統(tǒng)可以同時(shí)識(shí)別兩個(gè)或以上的目標(biāo)，且能夠分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

3 結(jié)語(yǔ)

汽車的發(fā)展一個(gè)重要的方向就是智能化，無(wú)人駕駛也成為一種趨勢(shì)。 智能前大燈控制系統(tǒng)模塊正好符合這種發(fā)展趨勢(shì)。 其能自動(dòng)的調(diào)節(jié)近光燈和遠(yuǎn)光燈，不需駕駛?cè)藛T的主動(dòng)介入和頻繁切換遠(yuǎn)近光燈模式，有效的提升了行車的安全性和舒適性，將會(huì)在汽車上越來(lái)越多的使用。

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

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

［3］吳迪.汽車車燈主動(dòng)安全性研究.科技與企業(yè),2013(09).