夜間汽車會車遠近光自動控制測試研究

莫舒玥，林土淦

（廣西交通職業技術學院，廣西 南寧 530021）

1 研究目的

很多駕駛員在夜間行車時有開遠光燈的習慣，以此獲得更好的視野，但是卻沒有在會車前自覺關閉遠光，開啟近光燈，因此遠光燈的高亮度往往造成對向車輛的駕駛員視線不良甚至是炫目，由此導致夜間的交通事故。基于駕駛員的這一不良駕駛習慣，除了在交通執法上加強力度之外，汽車設計專家們也在研究在汽車上安裝針對夜間行車會車時能夠自動進行遠近光切換的裝置。

國內外一些汽車企業和研究機構進行了相關方面研究或運用。

美國凱迪拉克汽車裝配的前照燈自動變光器件。通過具有光敏電阻的自動變光器作為傳感器來實現前照燈自動變光功能，其基本原理是由光照強度傳感器檢測對方來車的光照強度，隨著光照強度的變化，其電阻值相應發生變化，控制模塊根據這一信號變化控制遠光、近光電路的導通與斷開，從而實現遠近光的自動變換[1]。

2006年，美國福特公司設計了一輛概念車，這款車中將智能前大燈技術推向了現代化，不僅節能而且環保[2]。

大連市的陳立杰發明的一種汽車燈光自動控制器，“會車燈亮度自動控制器”，專利號：ZLD3213613.7，可實現在兩車會車時自動將遠光燈轉為近光燈。

上海同濟大學中德學院英飛凌實驗室的吳志紅、顧云峰、宮江海、毛明平等幾位專家基于英飛凌C167CS微控制器及智能功率器件設計的“基于C167CS及智能功率器件的汽車燈光控制系統設計”高端車用燈光控制模塊[3]。

重慶一企業發明的自動開關和變光的智能汽車燈光控制系統，其不僅可實現自動開關照明燈光，還可根據汽車所處環境智能變光，選擇開閉儀表燈、近光燈或者遠光燈。

通過查閱大量的資料，并進行了前期的理論研究，課題組成員認為設計一個夜間會車遠近光自動控制系統是可行的。

2 設計原理

2.1 控制原理

利用光照強度傳感器感應前方車輛燈光強度，光照強度傳感器依據光電效應工作，入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大[4]。光照強度傳感器這一特性接收到對向車輛的燈光強度變化即引起電阻值的變化，從而將光信號轉化為電信號，電信號隨即送往控制模塊進行處理，控制模塊接收信號后，按照程序控制遠近燈的自動轉換。

對加裝本系統的車型燈光控制數據格式進行分析，找到開、關遠光燈的 CAN數據幀開關記錄下來，并記錄編程。當檢測到對向車輛的光照強度達到設定值時，單片機就會發送我們關遠光開近光指令；從而實現通過 CAN網絡的形式達到控制汽車遠近燈光切換的動作。

2.2 夜間會車遠近光自動控制系統軟件部分

軟件部分主要分為兩塊，一塊是電源電路控制系統，電源電路主要為單片機系統提供穩定3.3伏電壓，確保主控制電路正常工作。如圖1所示。

圖1 電源電路

汽車電源ON提供12V電壓通過R11限流電阻后，由電容C145濾波，送至78m05三端穩壓管后變為5V電壓，該電壓經過電容C112、C11濾波，再經過TVS6二極管吸能濾波，送至AMS117三端穩壓管U4，三端穩壓管U4輸出3.3V標準穩定電壓。該電壓再經過電容C5、C6濾波后為單片機等芯片供電。

還有一塊是主控電路板（單片機），主要實現接收電阻信號，轉變成電信號，對比系統設定的遠近光切換數據，達到該值（145/cd）則將遠光切換成近光。低于該值(145/cd)則保持遠光或從近光切換成遠光。如圖2單片機控制模塊電路。本模塊通過光照強度傳感器采集到對向車輛燈光照射過來的光線強度，單片機通過發送CAN數據幀到汽車的CAN網絡，對對向車輛燈光亮度進行測量，經分析可以間接估算對向車輛與本車之間的距離，當光強大于一定值(145/cd)，車輛燈光控制模塊接收到該關閉遠光燈開啟近光燈的CAN數據指令，執行關遠光，開近光的動作，完成遠近燈光的切換。

圖2 單片機控制模塊電路

圖 2單片機控制模塊電路由 U9--單片機 STM32F103 VET6、U8--CAN收發器J1050、Y1-晶振電路、電源電路、U10-光照強度傳感器構成。U9--單片機STM32F103VET6負責讀取U10-光照強度傳感器的采集信息，并對光強度信息進行分析后判斷是否關遠光開近光，如果符合此條件，則U9--單片機 STM32F103VET6和通過內置的 CAN控制器和U8--CAN收發器J1050向汽車的車載網絡發送關遠光開近光的 CAN指令，當原車的燈光控制單元接收到該控制指令后就執行關遠光開近光的操作，實現自動切換遠近燈光的功能。

2.3 夜間會車遠近光自動控制系統硬件部分

圖3 遠近光自動切換控制系統

圖3為夜間會車遠近光自動切換控制系統，圖中紅色線為1號ACC電源線，用途是給系統提供電量保持正常工作；黑色線為2號搭鐵線，為系統與車身搭鐵形成回路，搭鐵位置為汽車駕駛室車身內部；3號為系統自動控制切換開關，可以實現駕駛員自動或手動控制本系統的工作；4號為本系統的保險，保障電量過大或過小時切斷本系統與汽車點煙器接頭處的連接；5號紫色線為控制模塊CAN-H（高電壓），6號白色線為控制模塊 CAN-L（低電壓），兩條線分別連接汽車OBD診斷接頭，實現對汽車遠近光的自動控制；7號為主控電路板即單片機控制模塊，實現接收8號光照強度傳感器的信號，進行光信號轉變為電信號的處理，并根據系統設定的遠近光切換的設定值判斷是否達到切換標準，如果達到則控制模塊通過 OBD向汽車遠近光控制電路發送切換指令，完成操作。

3 裝車實驗

3.1 測試原理

1）測試車輛：兩臺馬自達CX5（1號測試車為安裝遠近光自動控制系統的測試車輛，2號測試車為模擬對向來車光照）。

2）測試燈類型：氙氣大燈。

3）測試地點：南寧宏基工業園。

實驗 1：將夜間汽車會車遠近光自動控制系統安裝于汽車上，光照強度傳感器用夾子安裝于汽車擋風玻璃后車內后視鏡位置，再通過另一臺車輛模擬對向來車，在測試車輛前方50米處進行前方正負30°角的光強度模擬測試，模擬夜間一般路況下的會車情況，獲得一組測試數據。

實驗2：再進行測試車輛正前方30米至150米會車情況對向車輛光照強度測試，通過模擬測試獲得150米距離內對向車輛燈光的強度，也獲得一組數據。通過數據設定150米控制模塊切換遠近光的光強度信號，由此獲得對應的電信號，確定會車距離150米左右時開關近光燈的CAN數據幀，并記錄編程，對比原車開、關遠近光的 CAN數據幀，當光照強度傳感器采集到的光強度高于設定值時，控制模塊執行關遠光、開近光的操作，當采集到的光強度低于設定值時，控制模塊執行關近光、開遠光的操作，實現遠近光自動切換。

3.2 測試數據

實驗1測試距離：汽車正前方 50M

圖4 測試車輛前方50米正負30°光強度測試

表1 測試車輛前方50米正負30°角光強度測試

1號測試車輛前方50m處，2號測試車模擬會車車輛在前方正負30度角的范圍內（測試角度范圍達到60°）進行光照強度測試，每相隔 5°測試一個數據，分別測試兩次，計算得出表1中平均值（平均光照強度）。

實驗2測試距離：汽車正前方 30m——150m

圖2 測試車輛前方30m-150m光強度測試

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測試1號測試車輛前方，2號測試車模擬會車車輛在前方30m-150m范圍內進行光照強度測試，每相隔10m測試一個數據，分別測試兩次，主要取100m-150m的距離為主要光照強度數值，計算得出表2中平均值（平均光照強度）。

3.3 測試結果分析

由兩個實驗測試結果分析，在測試車輛前方正負30°范圍內測試光強度，模擬車輛在直路或彎道會車，正負30°范圍包括了正常的彎道，由測試數據分析，測試車輛內的光照強度傳感器均能正常獲取到會車時對向車輛的燈光。

測試車輛前方30m-150m光照強度測試，獲取到了會車車輛在不同間隔距離車燈的光照強度，用于確定相隔 150m處對向車輛燈光的一般強度，光照強度為145/cd，將此數據作為控制模塊控制遠近光切換的基本信號，當檢測到光照強度高于 145/cd時，控制模塊發出指令開啟近光模式，低于145/cd執行開遠光的操作。

本項目設計的夜間會車遠近光自動控制系統設計了一個切換開關，方便駕駛員選擇手動或自動切換模式，在無路燈的高速公路、一級公路、二級公路或鄉間道路，無路燈的干擾，可以選擇自動控制模式；在市區道路有路燈的情況下可以選擇手動模式，由駕駛員自己進行遠近光切換控制，因此該系統比較靈活。

由測試結果得知，本系統基本上能實現會車時距離在150m時實現遠近光自動切換操作。由于測試車輛安裝的是氙氣燈，亮度較高，設定150m處檢測到的光照強度值145/cd，但有些汽車的車燈亮度下降或者安裝的是鹵素大燈，則光照強度有所下降，因此，檢測到光照強度達到145/cd的距離比氙氣燈距離要短，因此允許出現有些車輛在100m-150m的會車距離內實現遠近光的切換。

參考文獻

[1] 夏銀橋.吳亮.李莫,傳感器技術及應用[J],華中科技大學出版,2011.02.

[2] 劉孝恩,汽車前照燈自動變光技術[J],光電技術運用,2010.04,45- 47.

[3] 孫召,馮仁斌.用單片機實現汽車遠近燈光自動控制系統的設計[J],電子技術,2012.10,23.

[4] 李全彬.朱明.邱琴茜.汽車遠近光燈智能切換系統設計[J],現代電子技術,2015.10,146-148.