復雜環境下汽車遠近燈光智能切換系統設計

于江豪+馮大鵬+王薇

摘要針對當前汽車會車行駛時，遠近光燈使用不當問題，本文提出了一種基于復雜環境下汽車遠近燈光智能切換系統，該系統使用的是STM32系列單片機。結合采集到的光照量、溫濕度量以及煙霧濃度量，經過程序算法處理將得到的結果與設定的閾值比較，確定是否自動切換遠近光燈，有效減少了燈光手動切換導致司機注意力的分散。通過實驗驗證，該系統造價低，體積小，穩定性好，能有效提高機動車駕駛安全性。

關鍵詞汽車遠近燈光 智能切換 煙霧 濕度

引言

汽車駕駛員在能見度較低時，通常會開啟遠光燈。遠光燈對對向而來的司機的有效視覺有很大影響，容易滋生交通事故。目前，汽車遠近光燈的智能切換系統吸引了較多學者的研究。國內的研究大多停留在使用光敏傳感器的階段，其缺陷是精度差，測量不穩定。不能減少盲區、實現輔助駕駛的目的。對于復雜環境如煙霧、雨霧濕度等，現有汽車燈光切換裝置幾乎沒有研究。本文采用STM32F103C8T6單片機設計了一種基于復雜環境下的汽車大燈遠近燈光智能切換系統。

1測量裝置

1.1光照測量

對于光照的測量需要的是一個范圍值，而不是一個精確值。所以只需要保證測量裝置的靈敏度就能滿足使用要求，為此，我們選定了光照強度傳感器。該傳感器的測量范圍是0～65536Lx，當對面來車開啟的是遠光燈時，傳感器就會檢測到該車當前的光照量，通過芯片內置的A/D轉換功能利用程序將光照物理量轉換為數字量輸出并顯示在液晶屏上，當光強檢測值超過設定的閾值時，就會觸發繼電器進行遠近光燈切換。

1.2煙霧濃度測量

煙霧傳感器的設計是為了應對當前多發的霧霾天氣，測量過程與光照強度傳感器基本相似。但是煙霧傳感器直接輸出的是數字量。無需進行程序上的轉換，即可讀取。

1.3溫濕度測量

現行的傳感器沒有能夠檢測溫濕度的傳感器，而是通過檢測環境中的溫度與濕度，從而判斷當前環境是否為陰雨天氣，檢測值通過算法計算得到相應的結果，提醒司機當前環境是否要注意行車安全。

2系統工作原理

在我國道路交通安全法實施條例中規定，機動車夜間會車須在兩車相距150米時互閉遠光燈，切換為近光燈，進行兩車會車。從而實現輔助會車的目的。智能汽車燈光切換的系統的切換電路原理圖如圖1所示，該系統由光強檢測裝置、煙霧檢測裝置、溫濕度傳感器以及切換裝置——繼電器組成。

2.1光線檢測

當系統會開始工作時，光照強度傳感器會不斷的檢測對面來車的光線強弱。將光照信號通過A/D轉換成電信號，并且將數據實時顯示在液晶顯示屏上。

2.2溫濕度檢測

為了模擬方便，使用了環境中的濕度值來模擬雨天。溫濕度傳感器也會將環境中的溫度及濕度進行檢測轉換成數字量輸出并與設定閾值進行比較。

2.3煙霧檢測

煙霧檢測傳感器是將煙霧濃度的模擬量轉換成數字量，從而感知環境中煙霧濃度，根據編寫的算法程序使得處理芯片判定是否為大霧天氣。從而給出是否要切換為近光燈，起到提醒司機減速慢行的效果。

單片機結合采集到的光照量、溫濕度量以及煙霧濃度量經過程序算法處理將得到的結果與設定的閡值比較，通過比較的結果，單片機會向繼電器發出一個是否切換的指令信號。煙霧傳感器繼電器根據信號的不同進行燈光模式的切換。當汽車相互遠離的時候光強減弱，單片機也會發出指令信號從而控制繼電器將燈光切換為遠光，以此達到近光燈會車的目的。

3裝置特點

該系統采用多路傳感器從不同的角度進行檢測，將采集到的數據同時傳回到單片機進行處理，最終由單片機傳出切換的命令。

3.1成本低，結構小

該系統使用的是STM32系列單片機，該系列單片機體積小，使用方便，編程例程成熟。在硬件制作上外接設備要求低，原理圖簡單。元件的購買成本低，總體的電路體積小。

3.2穩定性

c語言在編程方面，簡單方便。穩定性較好，是優先選擇。該系統的程序為全部c語言編寫。占用芯片內存小，運行速度快，響應快速。

3.3不足

（1）精度。在現有的傳感器的使用上，對于測量需要來說，存在著兩方面的誤差，一方面是由于實用的芯片的制造工藝導致的；另一方面是由于在實際測量中使用時存在著誤差。

（2）雙車。在使用光照強度傳感器的時候如果要達到兩車同時切換燈光的目的，則需要兩車同時裝上該切換系統。因此在這個方面該系統具有局限性。如若本車裝上了該系統，對向來車沒有裝該系統，那么也會造成自己的車是近光，對向來車是遠光。這樣也會給自己的行車視線造成影響。

4總結

單片機智能燈光切換裝置在一定程度上減少了駕駛員對燈光的調整次數，減少了會車事故的發生，減輕對向來車對司機造成的眩目情況。極大地減少了司機注意力的分散（如圖2、圖3）。

相對于手動切換，該裝置提高了燈光切換的靈敏度。在安全、智能等有效提高駕駛的安全性與智能化。但是，該裝置的設計研究還在初級階段，向市場推廣還需要針對具體車型做適應性修改，根據具體地域環境情況進行參數調整、完善功能。