基于紅外攝像技術的自適應遠光燈控制系統

蘭金耀，楊才生

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基于紅外攝像技術的自適應遠光燈控制系統

蘭金耀，楊才生

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545001）

文章根據目前車輛夜間遠近光切換不及時，易造成車輛前方非機動車駕駛員和行人產生炫目的現象，提出了一種利用紅外攝像技術和毫米波雷達測距技術的自適應遠光燈控制系統。該系統利用紅外攝像和雷達獲取車輛前方的路面信息，通過控制器的內置算法計算出車輛當前時刻以及下一時刻的遠近光照明狀態。

汽車前照燈；自適應遠近光切換；安全照明

前言

車輛前照明系統可以讓駕駛員在夜間行駛時清楚地觀察道路情況，提高了夜間行駛的安全性。傳統的前照明系統可以人為地進行遠近光燈的切換，當對向來車或前方有車時，駕駛員會切換近光燈，避免對其他司機造成影響，減少事故的發生。然而，由于某些司機的不良駕駛習慣，在夜間行車時，難以做到準確地切換遠近光燈。

為了更好的完善車輛夜間行駛的安全性能以及加強車輛夜間行駛時對行人的保護工作，最新交通法規已明確規定，因沒有正確使用遠近光燈而發生事故的，錯誤使用遠光燈的司機同樣有法律責任。因此，人們提出一種自適應遠近光燈切換系統。通過攝像頭進行環境感知，當探測到對向車道和本車道前方有車輛時，可以自動切換遠近光燈以提高行駛安全。而在一些照明情況不好的鄉村道路上，非機動車由于本身車輛燈光較弱，且周圍環境較暗，難以發現。對于非機動車駕駛員，對向車輛的遠光燈照射同樣會影響其視線，因為受機動車遠光燈照射，非機動車事故時有發生[1]。

現階段自適應遠光燈系統往往只針對機動車的遠近光燈變換，忽略了非機動車駕駛員以及行人受到遠光燈照射時視野受限，引發事故的危險。因此，需要對自適應遠光燈系統進行改進，提高弱勢道路使用者的安全。

1 遠光燈控制系統的功能介紹

本文介紹的自適應遠光燈控制系統不同于只針對對向行駛車輛的遠近光切換系統，系統不僅考慮了對向駕駛員的炫目問題，同時也將車輛前方非機動車駕駛員以及行人的行車安全也考慮在遠近光調節系統中[2]。針對現階段自適應遠光燈系統中使用的攝像頭難以發現非機動車以及行人，文章中提出使用紅外攝像行人檢測技術進行非機動車駕駛員和行人的檢測[3]，在檢測到有非機動車或行人迎面過來時，將遠光燈切換為近光燈，增加非機動車以及行人的安全。

自適應遠光燈控制系統通過紅外攝像頭用來獲取車輛前方非機動車駕駛員以及行人的紅外圖像信息，利用雷達用來獲取車輛前方非機動車和行人與本車的相對距離以及相對速度，安裝車速傳感器用來測量本車的實際行駛速度，中央控制單元接收紅外攝像頭、雷達以及車速傳感器的信息，經過內置的算法進行計算，得到車前燈下一時刻照射狀態信息，并將照射狀態信息發送給所述遠近光燈切換裝置，所述的遠近光燈切換裝置根據所述中央控制單元的信息進行遠近光燈的切換控制。

2 遠光燈控制系統的結構設計

自適應遠近光調節系統的總體結構主要包括硬件和軟件的設計，控制系統的硬件方面需要紅外攝像頭，雷達，車速傳感器，中央控制單元，遠近光燈切換裝置[4]。紅外攝像頭用來獲取車輛前方非機動車駕駛員以及行人的紅外圖像信息，雷達用來獲取車輛前方非機動車和行人與本車的相對距離以及相對速度，車速傳感器用來測量本車的實際行駛速度，中央控制單元接收所述紅外攝像頭、雷達以及車速傳感器的信息，經過內置的算法進行計算，得到車前燈下一時刻照射狀態信息，并將照射狀態信息發送給所述遠近光燈切換裝置，遠近光燈切換裝置根據所述中央控制單元的信息進行遠近光燈的切換控制。

圖1 自適應遠光燈控制系統的結構總體結構圖

3 控制系統程序的設計

遠近光燈切換裝置調節是根據各硬件裝置獲取的車身以及道路信息通過ECU計算獲得，因此內置算法的數據處理流程的設計也較為重要，并且控制系統以后的專業化編程也需要主體的程序設計流程的指導[5]。自適應遠光燈控制系統的主程序主要由系統初始化模塊、行人檢測判斷模塊、車速檢測計算模塊、相對距離檢測模塊以及燈光切換指令模塊[6]。

攝像頭采集的路面信息并進行處理，判斷判斷車輛前方是否存在非機動車和行人，并確定其具體位置。雷達探測前方非機動車或行人與本車相對距離L和相對速度v，判斷前方非機動車或行人的狀態，確定下一時刻車前燈的照射狀態[7]。根據此刻車前燈照射狀態以及下一時刻車前燈照射狀態，進行遠近光的狀態延時切換控制。

圖2 自適應遠光燈控制系統的控制流程設計

4 總結

文章創新性的提出了一種面向非機動車和行人的遠近光切換系統，并且具體的介紹了系統的運作方式和指令的處理流程，但是考慮到篇幅以及本文作者知識的局限性，目前只能做出一個較為簡潔的系統介紹，但是也足以去說明該控制系統保證的安全性能。

希望文章可以對自適應車燈的發展有著積極的促進作用，讓自適應切換系統應用到更多的車輛上，真正的做到科技為人服務的目的，為汽車行業的發展做出貢獻。

[1] 鄭志軍.智能前照燈系統的發展[J].中國照明電器,2006,(6): 8～11.

[2] Denso Corporation（JP）. Head Light Device for Vehicle[P]. United States: US 7500769 B2, 2009. 3(10):132～142.

[3] 李良壽.汽車傳感器的技術分析[J].儀表技術與傳感器.2006,(04): 65～67.

[4] 戎輝,龔進峰,曹健.自適應前照燈運動學建模及系統開發[J].汽車工程,2008,30(12):1079-1082.

[5] 賈培峰.汽車自適應前照燈照明系統的仿真及控制研究[D].長安大學,2012.

[6] 胡品超.基于單片機的汽車智能前照燈系統的研發[D].武漢理工大學, 2011.

[7] 卜偉理.AFS（前照燈自適應）系統相關法規的研究分析[D].上海交通大學,2009.

Adaptive Far Light Control System Based on Infrared Camera Technology

Lan Jinyao, Yang Caisheng

（SAIC-GM-Wuling Automobile Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545001）

According to the fact that the far and near light of vehicle switch is not timely, which easily causes dazzling phenomenon for non-motor vehicle drivers and pedestrians in front of the vehicle, an adaptive far-light control system based on infrared camera technology and millimeter wave radar ranging technology is proposed in this paper. The system uses infrared camera and radar to acquire road surface information in front of the vehicle, and calculates the current and next state of the vehicle headlamp through the algorithm of the controller.

Automobile headlight;Adaptive Far-Near Switching Headlamp;Safety lighting

U463

A

1671-7988(2019)09-66-02

U463

A

1671-7988(2019)09-66-02

蘭金耀（1991-），男，工程師，就職于上汽通用五菱汽車股份有限公司，從事汽車燈具研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.021