一種汽車智能防遠光干擾控制系統設計*

張紅黨 楊宏圖 張鳳嬌 李坤林

（1.常州機電職業技術學院；2.江蘇大學汽車與交通工程學院）

隨著國內外汽車保有量的快速增長及新駕駛員越來越多，事故發生率不斷上升，尤其是夜晚會車或者通過隧道時由于遠近燈光操作不當更易造成交通事故。為預防這類道路交通事故的發生，《中國道路交通安全法》實施條例規定：機動車夜間會車“須距對面來車150 m外互閉遠光燈，改用近光燈”。但實際行車中很多駕駛員經常使用遠光與對方會車，造成對方駕駛員眩目而釀成交通事故，而且這種違規操作很難予以監控或處罰。為了保證晚間行車安全，避免因上述原因引發的交通事故，設計了一種汽車智能防遠光干擾控制系統[1]。

1 防遠光干擾控制原理

該系統主要由前照燈組件、雷達傳感器、車速傳感器、光照強度傳感器、濕度傳感器、車外溫度傳感器、煙霧檢測傳感器、坡度傳感器、中央處理器、控制器、自動變速器ECU、顯示器、指示燈、車載網絡數據線（CAN）、電源、安裝支架等組成，如圖1 所示。

圖1 系統控制原理框圖

圖1示出調光控制原理圖。控制原理如下：1）溫度傳感器用于收集車外的溫度信號；2）光照強度傳感器用于收集對向車輛遠光入射光強度信號；3）控制器用于控制前照燈組件工作；4）雷達探頭用于測試對向車輛遠光光源距離；5）車速傳感器主要檢測自身車子的速度；6）濕度傳感器通過檢測環境中的溫度與濕度，檢測值通過算法計算得到相應的結果，作為智能防干擾控制的修正信號；7）煙霧檢測傳感器是將煙霧濃度的模擬量轉換成數字量，從而感知環境中的煙霧濃度，芯片根據編寫的算法程序判定是否為大霧天氣，從而給出是否要切換為近光燈的信號；8）坡度傳感器實時監測車體前后傾角數據并判斷行駛路面為上下坡路段，作為遠光干擾的輔助信號。

2 防遠光干擾控制系統的設計

圖2 示出系統控制原理實物圖。中央處理器結合采集到的光照強度、光照量、溫濕度量、車速值、傾角值、雷達測距值以及煙霧濃度量，經過程序算法的處理將得到的結果與設定的閾值進行比較，通過比較結果，系統控制器會向繼電器發出一個是否切換的指令信號。當汽車交會結束之后光強減弱，系統控制器會發出指令信號從而控制繼電器將燈光由近光切換為遠光模式，以此達到近光模式會車的目的。

圖2 系統控制原理實物圖

3 控制切換電路的設計

夜間會車時，智能遠光控制系統將進行遠、近光燈自動切換。根據實際情況的驗證，夜間兩車相對行駛距離為150 m 時，汽車前照燈的最小照度是6 Lux。在無路燈黑暗的道路上，如果對方遠光照度大于6 Lux 時，智能防遠光干擾控制系統自動將遠光模式切換為近光模式，在兩車交會結束后，智能防遠光干擾控制系統又將近光燈模式切換為遠光燈模式。汽車智能防遠光干擾控制切換電路示意圖，如圖3 所示。控制器接收到對面車輛的光照強度信號及其他外部環境信號，將這些信號轉換為電信號，經過放大器放大以后將信息反饋到控制器中，控制器就發出1 個電信號控制電磁線圈1接通，將動觸頭向上吸起，遠光燈組電路斷開，動觸頭接通近光燈電路，近光燈組亮，這就實現了遠光燈到近光燈的切換；兩車相會結束后，駕駛員需要開遠光時，控制器就發出1 個電信號控制電磁線圈2 接通，將動觸頭向下吸起，接通遠光燈電路，達到智能遠近燈的切換，實現防遠光干擾[2]。

圖3 系統控制電路示意圖

3.1 遠光燈硬件設計

智能控制系統遠光燈硬件控制設計可以采用低壓大電流控制，主要考慮電流閾值和散熱問題。采用單片機（BTS6142D）控制遠近光切換，工作電壓為12 V，正常負載電流為6 A。在實際工作中，遠光燈啟動時會有較大沖擊電流，單片機可以提供保護電流的功能，由于單片機導通電阻為12 mΩ，也要考慮其散熱問題[3]。

3.2 系統控制策略

光照強度傳感器實時檢測光線強度，速度傳感器檢測出行駛速度，轉向盤轉角傳感器檢測轉動角度，把這些物理量轉化為電信號，發送給控制器進行判斷和處理，同時接收車門的開關狀態和發動機啟動狀態的數字量信號，控制器監控燈光的開啟狀態以及偏轉量，最終實現汽車遠光燈的智能控制。把車速和轉向盤轉動角度進行模糊化，根據之前的運算制定相應的模糊控制規則表，通過MATLAB 建立模糊控制表，計算出模糊輸出量的清晰值，實現遠光燈智能控制。2 車在夜間相會時，如對向車開啟遠光模式，光敏傳感器檢測到對向遠光燈照射的強度，進行數據采集和處理，把信號發送給控制器，單片機I/O 輸出口控制調光電路，控制繼電器觸點開關切換到近光燈，變換為近光模式[4]。汽車交會時智能防遠光干擾控制程序流程框圖，如圖4 所示。

圖4 防遠光干擾控制程序流程框圖

4 結論

該系統的設計，在前方車輛開啟遠光時，該控制系統通過交替啟閉遠光燈以提示對向車輛關閉遠光，實現了不同行車工況下智能化的遠近光切換控制；還可根據光照強度及外部環境的變化，自動切換遠近光，減緩駕駛員的視覺疲勞和受干擾程度，保證行車安全，也為汽車智能防遠光干擾產品的研發打下基礎。