簡析奧迪A8前照燈照程無級調(diào)節(jié)

馮 青

（淄博職業(yè)學(xué)院，山東 淄博 255048）

10款 (即2010年款，以下同)奧迪A8可變照明系統(tǒng)是駕駛員輔助系統(tǒng)中新增的亮點(diǎn)，該功能是在遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)而來的。遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)通常稱為自適應(yīng)前照燈系統(tǒng) （Adaptive Front-lighting System，簡稱AFS），在夜間行車時(shí)，它能自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前情況下可否接通遠(yuǎn)光燈，并相應(yīng)地接通或關(guān)閉遠(yuǎn)光燈，是純數(shù)字式的工作，直接從近光燈切換為遠(yuǎn)光燈。“可變照明距離”功能可根據(jù)當(dāng)時(shí)的交通情況，對前照燈照明距離 （以下簡稱照程）進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，使前照燈照程在近光燈和遠(yuǎn)光燈之間變化。

10款?yuàn)W迪A8裝備的可變照明系統(tǒng)，采用一個(gè)新型的攝像頭來識(shí)別車前的實(shí)時(shí)亮度，根據(jù)當(dāng)前的交通情況，實(shí)施前照燈照程的無級調(diào)節(jié)。在夜間行車時(shí)，保證本車道能獲得足夠的照明；不會(huì)對其他車輛的駕駛員造成眩目；只要交通狀況允許，就將前照燈的照程增大，最大至遠(yuǎn)光燈照程。可變照明系統(tǒng)還能對導(dǎo)航數(shù)據(jù)加以利用。帶導(dǎo)航儀的10款?yuàn)W迪A8能為其可變照明系統(tǒng)提供前方路段信息，使它能更快地識(shí)別所處道路類型并作出反應(yīng)。

1 可變照明系統(tǒng)功能描述

可變照明系統(tǒng)的工作邏輯為:減小前照燈照程，最多可降至近光燈的照程；車輛駛過之后，只要交通狀況允許，增大前照燈照程，最多可增大至遠(yuǎn)光燈照程。

1.1 遠(yuǎn)光燈的調(diào)節(jié)

由氣體放電燈泡、滾筒和透鏡產(chǎn)生對稱的遠(yuǎn)光照明。

1.1.1 相向車道來車時(shí)的狀態(tài)

相向車道來車時(shí)的狀態(tài)如圖1所示。如果識(shí)別出相向車道來車，那么前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)降低前照燈照程，一直能降到近光燈的照程。這樣就可避免給對面駕駛員造成眩目。當(dāng)對面車輛過去以后，只要交通狀況許可，前照燈照程會(huì)提高，一直能提高到遠(yuǎn)光燈的照程。

1.1.2 前面有車時(shí)的狀態(tài)

前面有車時(shí)的狀態(tài)如圖2所示。與相向車道來車時(shí)的狀態(tài)相似，只不過這時(shí)觀察的是本車前面行駛著的車輛。在這種情況下，前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)也是無級降低前照燈照程，這樣就可避免給前面駕駛員造成眩目。在本車超過前車后，前照燈照程會(huì)提高，一直能提高到遠(yuǎn)光燈的照程。

1.2 近光燈的調(diào)節(jié)

前照燈處于近光燈工作狀態(tài)時(shí)，如果車輛在居民點(diǎn)內(nèi)的路上行駛或者車速較低時(shí)，近光燈發(fā)出的是城市燈光；在普通公路行駛時(shí)，近光燈發(fā)出的是普通公路燈光；在高速公路行駛時(shí)，發(fā)出的是高速公路燈光。普通公路燈光相當(dāng)于沒有 “可變照明距離”功能的車的近光燈發(fā)光狀態(tài)。近光燈到底采用這3種燈光形式中的哪一種，取決于當(dāng)時(shí)的車速。另外，系統(tǒng)是否識(shí)別出居民點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生影響。

要想讓前照燈照程無級調(diào)節(jié)功能工作，必須滿足下述條件:該功能已經(jīng)接通；車燈自動(dòng)切換系統(tǒng)已經(jīng)接通了車燈；攝像頭控制單元J852認(rèn)為周圍足夠黑了；超過了車速的規(guī)定界限值。激活和關(guān)閉前照燈照程無級調(diào)節(jié)功能的車速界限值，取決于是否識(shí)別出城鎮(zhèn)。系統(tǒng)可以明確區(qū)分街路照明燈和其它種類光源，如果攝像頭圖像上識(shí)別出至少兩種不同的街路照明燈，就認(rèn)為這是城鎮(zhèn)。

1.2.1 使用城市燈 （圖3）

由氣體放電燈泡、滾筒和透鏡，再加上透鏡略微向外轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生對稱的近距離照明燈。當(dāng)車速在5～50km/h范圍內(nèi)時(shí)，城市照明燈就會(huì)亮起；對于配備導(dǎo)航儀的汽車，當(dāng)車速在5～60 km/h范圍內(nèi)，而且導(dǎo)航系統(tǒng)掃描到汽車在城市行駛時(shí)，城市照明燈就亮起。在使用城市照明燈時(shí)，透鏡不可以動(dòng)態(tài)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。

1.2.2 使用高速公路燈 （圖4）

由氣體放電燈泡、滾筒、透鏡和左側(cè)街沿產(chǎn)生不對稱的近光照明。當(dāng)車速在長時(shí)間內(nèi)超過110km/h時(shí)，高速公路照明燈就亮起；當(dāng)車速超過130km/h時(shí)，高速公路照明燈立即亮起。而配備導(dǎo)航儀的汽車，只要車速超過80 km/h，而且導(dǎo)航儀掃描到是在高速公路上行駛時(shí)，高速公路照明燈立即亮起。在使用高速公路照明燈時(shí)，透鏡可以動(dòng)態(tài)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。

1.2.3 使用普通公路燈 （圖5）

如果不滿足使用城市燈的要求，也不滿足使用高速公路燈的要求，那么就把普通公路燈用做近光燈。車輛在倒車或者無法判明當(dāng)前的道路類型 （比如越野行駛）時(shí)，也使用普通公路燈。有導(dǎo)航支持的可變照明距離功能將普通公路燈用做近光燈，必須滿足下述前提條件之一:車輛不在建筑區(qū)內(nèi)；道路是高速公路或者多車道普通公路；車速高于60km/h。

要想使得有導(dǎo)航支持的可變照明距離功能將普通公路燈再次用做近光燈，必須滿足下述前提條件之一:車輛在多車道普通公路上，或車速低于70km/h。

1.3 其他調(diào)節(jié)

1.3.1 使用十字路口燈 （圖6）

有導(dǎo)航支持的可變照明距離功能還有十字路口燈。十字路口燈功能是通過接通2個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)向燈來實(shí)現(xiàn)的。該功能使得駕駛員在十字路口處更容易識(shí)別可能的危險(xiǎn)。在到達(dá)十字路口前，該燈會(huì)及時(shí)接通，導(dǎo)航數(shù)據(jù)還能提供十字路口信息。發(fā)現(xiàn)汽車即將經(jīng)過十字路口時(shí)，輔助轉(zhuǎn)向燈會(huì)自動(dòng)打開。

十字路口燈總是與別的燈一起亮。在市區(qū)內(nèi)行駛時(shí)，該燈與城市燈一同接通；在普通公路上行駛時(shí)，與普通公路燈一同接通。只有當(dāng)在下個(gè)路口前的車速低于40km/h時(shí)，十字路口燈才會(huì)接通，如圖7所示。要關(guān)閉十字路口燈，必須滿足下述條件之一:車輛加速度超過某一特定值或者車輛距上個(gè)路口超過15m，但距下個(gè)路口超過150m；車輛距上個(gè)路口超過15m，但距下個(gè)路口小于150m且車速超過60km/h。十字路口燈已關(guān)閉狀態(tài)如圖8所示。

1.3.2 隨動(dòng)轉(zhuǎn)向燈 （圖9）

當(dāng)車速在70km/h以下，駕駛員大幅度打轉(zhuǎn)向盤時(shí)，或者已打開轉(zhuǎn)向信號燈，且車速在40km/h以下時(shí)，一側(cè)的H7白熾燈泡亮起，產(chǎn)生隨動(dòng)轉(zhuǎn)向的照明。同時(shí)，普通公路照明燈或者城市照明燈也會(huì)打開。

1.3.3 全天候照明燈 （圖10）

由氣體放電燈泡和透鏡，產(chǎn)生不對稱的近距離全天候照明，漫射范圍小。左側(cè)透鏡能夠稍微向外側(cè)旋轉(zhuǎn)，通過降低照明水平高度縮小照程。

2 可變照明系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅在裝有自適應(yīng)車燈和氙氣高級前照燈的10款?yuàn)W迪A8車輛上配置。

2.1 前照燈的結(jié)構(gòu)組成及參數(shù)

氙氣前照燈外形如圖11所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12所示。

如圖13所示，升級版氙氣前照燈燈泡配置:駐車燈，20個(gè)LED變光，4W；日間行車燈，20個(gè)LED，11W；轉(zhuǎn)向燈，白熾燈泡 （PSY24W）；近光燈、遠(yuǎn)光燈，氣體放電燈泡 （D3S），35W；霧燈及動(dòng)態(tài)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向燈，白熾燈泡H7（使用壽命長），55W；側(cè)燈 （僅針對北美市場），3個(gè)LED，大約1W。

2.2 系統(tǒng)的操作

車燈旋轉(zhuǎn)開關(guān)必須在位置AUTO；必須在MMI上已經(jīng)激活了遠(yuǎn)光燈自動(dòng)系統(tǒng)；向前輕推轉(zhuǎn)向燈撥桿即可接通前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；向后輕拉轉(zhuǎn)向燈撥桿即可關(guān)閉前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)；再次向前推轉(zhuǎn)向燈撥桿 （見圖14）即手動(dòng)開啟遠(yuǎn)光燈。組合儀表上顯示前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)已接通（見圖15）。

2.3 系統(tǒng)的組成及工作

前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)由3部分組成，如圖16所示。當(dāng)前交通狀況由控制單元J852內(nèi)的攝像頭來偵知，并在該控制單元內(nèi)的運(yùn)算器中進(jìn)行分析處理。圖像處理軟件會(huì)在攝像頭的圖像中搜尋光源。該控制單元內(nèi)的軟件將識(shí)別出的光源分為幾類:前照燈，尾燈，路燈，不相關(guān)的其它光源。如果能準(zhǔn)確判斷出光源，那么控制單元J852就會(huì)在攝像頭圖像上確定識(shí)別出的車輛的位置，并估算與本車的距離。這兩個(gè)值通過擴(kuò)展CAN總線被送到前照燈照程調(diào)節(jié)控制單元J745。

2個(gè)氙氣前照燈中裝有輥輪，用于調(diào)節(jié)照程。輥輪上有相應(yīng)的輪廓形狀，伺服電動(dòng)機(jī)工作使得輥輪轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以根據(jù)需要來獲得所要求的照明，用這種方法可以調(diào)節(jié)前照燈的照程。輥輪及伺服電動(dòng)機(jī)如圖17所示。

如果這2個(gè)輥輪處于其調(diào)節(jié)范圍的下止點(diǎn)位置，那么氙氣前照燈發(fā)出的就是城市燈光。在這種城市燈光狀態(tài)，這2個(gè)氙氣燈還略微向外偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)。如果2個(gè)輥輪處于其調(diào)節(jié)范圍的上止點(diǎn)位置，那么車道就由遠(yuǎn)光燈來照亮。如果這2個(gè)輥輪處于其調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的其它2個(gè)位置，那么前照燈就發(fā)出普通公路燈光和高速公路燈光。控制單元J745根據(jù)被識(shí)別出車輛的位置和距離這2個(gè)輸入量，來確定輥輪應(yīng)在的位置。輥輪需要采用的位置信息通過專用CAN總線被傳送到2個(gè)前照燈。前照燈電子系統(tǒng)根據(jù)J745的指令來啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)開始工作，于是車道就會(huì)根據(jù)實(shí)際的交通狀況獲得理想的照明。

3 可變照明系統(tǒng)通信

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)

如圖18所示，前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，其主要相關(guān)系統(tǒng)功用如下。

1）攝像頭控制單元J852 在攝像頭圖像上搜尋前照燈和尾燈，并將識(shí)別出的車輛的位置和距離信息放到總線上。

2）前照燈照程調(diào)節(jié)控制單元J745 根據(jù)攝像頭控制單元J852的數(shù)據(jù)和導(dǎo)航信息，確定出前照燈的最佳燈光分配方式，并計(jì)算出實(shí)現(xiàn)這種方式需要2個(gè)滾輪處于什么位置。這些信息被送往氙氣前照燈，啟動(dòng)2個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)彎燈 （這2個(gè)燈還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)十字路口燈功能）。

3）信息電子控制單元J794 J794內(nèi)集成有導(dǎo)航單元，將選中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)放到總線上。用戶可以手動(dòng)激活或者關(guān)閉旅行模式。

4）供電控制單元J519 根據(jù)多個(gè)控制單元的信息 （燈開關(guān)位置等）確定 “可變照明距離”功能的接通狀態(tài)，并把信息放到總線上。

5）轉(zhuǎn)向柱電子控制單元J527 讀取轉(zhuǎn)向燈撥桿位置，并將信息放到總線上。通過轉(zhuǎn)向燈撥桿可接通和關(guān)閉 “可變照明距離”功能。

6）組合儀表控制單元J285 在顯示屏上顯示“可變照明距離”功能的信息文本和警告文本；顯示接通狀態(tài)。

7）ABS控制單元J104 將當(dāng)前車速信息放到總線上。

8）數(shù)據(jù)總線診斷接口J533 是不同數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)之間的接口。

3.2 攝像頭控制單元J852的通信

10款?yuàn)W迪A8的攝像頭控制單元J852用于取代以前的車道保持輔助系統(tǒng)控制單元J759?？刂茊卧狫852內(nèi)的攝像頭可識(shí)別反向和前方的道路使用者。圖像處理控制單元J851是個(gè)全新的控制單元。控制單元J851和J852是10款?yuàn)W迪A8的圖像處理系統(tǒng)的核心元件，可實(shí)現(xiàn)車道保持功能、可變照明距離功能。

如圖19所示，連接攝像頭控制單元J852的一共有8條線:2條擴(kuò)展CAN總線，用于與其它控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；2條總線，用于連接圖像處理控制單元J851 （LVDS）； 接J851的2條總線 （LVDS）， 一條屏蔽線，一條導(dǎo)線 （接車道保持輔助系統(tǒng)的前風(fēng)擋玻璃加熱器Z67）；2條供電線:15號線和31號線。

4 結(jié)束語

前照燈照明距離調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)周邊環(huán)境情況調(diào)整遠(yuǎn)光燈的光束。通過內(nèi)后視鏡固定座上的攝像頭可以捕捉其它車輛的光源。對近光燈的照明距離和寬度由遠(yuǎn)光燈進(jìn)行無級補(bǔ)充。根據(jù)前行車輛或?qū)Ψ杰嚨纴碥嚨木嚯x，系統(tǒng)控制遠(yuǎn)光燈的增開和關(guān)閉。

前照燈照明距離調(diào)節(jié)裝置只是一項(xiàng)駕駛員輔助功能。在以下情形時(shí)，駕駛員應(yīng)檢查行車燈及根據(jù)光線和視野情況手動(dòng)開啟行車燈，進(jìn)行手動(dòng)干預(yù):不良天氣條件，如有霧、嚴(yán)重積霜或雪花或積水飛揚(yáng)；在來車道部分被遮蔽時(shí)，如在高速公路上；行人或騎自行車的人照明不足時(shí)；在狹窄的彎道和上下陡坡時(shí)；在市區(qū)內(nèi)照明不佳地段；當(dāng)受到標(biāo)志牌等的強(qiáng)烈反射時(shí)；如果在前擋風(fēng)玻璃上感應(yīng)器部位結(jié)了水汽、受到污染、結(jié)冰或被標(biāo)貼覆蓋時(shí)。

［1］SSP461_A8'10駕駛員輔助系統(tǒng)_CN［Z］.

［2］SSP456_A8'10_整車介紹［Z］.

［3］SSP434_奧迪遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)［Z］.