基于紅外攝像技術(shù)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)

蘭金耀，楊才生

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基于紅外攝像技術(shù)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)

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(jù)目前車輛夜間遠(yuǎn)近光切換不及時(shí)，易造成車輛前方非機(jī)動車駕駛員和行人產(chǎn)生炫目的現(xiàn)象，提出了一種利用紅外攝像技術(shù)和毫米波雷達(dá)測距技術(shù)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用紅外攝像和雷達(dá)獲取車輛前方的路面信息，通過控制器的內(nèi)置算法計(jì)算出車輛當(dāng)前時(shí)刻以及下一時(shí)刻的遠(yuǎn)近光照明狀態(tài)。

汽車前照燈；自適應(yīng)遠(yuǎn)近光切換；安全照明

前言

車輛前照明系統(tǒng)可以讓駕駛員在夜間行駛時(shí)清楚地觀察道路情況，提高了夜間行駛的安全性。傳統(tǒng)的前照明系統(tǒng)可以人為地進(jìn)行遠(yuǎn)近光燈的切換，當(dāng)對向來車或前方有車時(shí)，駕駛員會切換近光燈，避免對其他司機(jī)造成影響，減少事故的發(fā)生。然而，由于某些司機(jī)的不良駕駛習(xí)慣，在夜間行車時(shí)，難以做到準(zhǔn)確地切換遠(yuǎn)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(qiáng)車輛夜間行駛時(shí)對行人的保護(hù)工作，最新交通法規(guī)已明確規(guī)定，因沒有正確使用遠(yuǎn)近光燈而發(fā)生事故的，錯誤使用遠(yuǎn)光燈的司機(jī)同樣有法律責(zé)任。因此，人們提出一種自適應(yīng)遠(yuǎn)近光燈切換系統(tǒng)。通過攝像頭進(jìn)行環(huán)境感知，當(dāng)探測到對向車道和本車道前方有車輛時(shí)，可以自動切換遠(yuǎn)近光燈以提高行駛安全。而在一些照明情況不好的鄉(xiāng)村道路上，非機(jī)動車由于本身車輛燈光較弱，且周圍環(huán)境較暗，難以發(fā)現(xiàn)。對于非機(jī)動車駕駛員，對向車輛的遠(yuǎn)光燈照射同樣會影響其視線，因?yàn)槭軝C(jī)動車遠(yuǎn)光燈照射，非機(jī)動車事故時(shí)有發(fā)生[1]。

現(xiàn)階段自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)往往只針對機(jī)動車的遠(yuǎn)近光燈變換，忽略了非機(jī)動車駕駛員以及行人受到遠(yuǎn)光燈照射時(shí)視野受限，引發(fā)事故的危險(xiǎn)。因此，需要對自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提高弱勢道路使用者的安全。

1 遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)的功能介紹

本文介紹的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)不同于只針對對向行駛車輛的遠(yuǎn)近光切換系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅考慮了對向駕駛員的炫目問題，同時(shí)也將車輛前方非機(jī)動車駕駛員以及行人的行車安全也考慮在遠(yuǎn)近光調(diào)節(jié)系統(tǒng)中[2]。針對現(xiàn)階段自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)中使用的攝像頭難以發(fā)現(xiàn)非機(jī)動車以及行人，文章中提出使用紅外攝像行人檢測技術(shù)進(jìn)行非機(jī)動車駕駛員和行人的檢測[3]，在檢測到有非機(jī)動車或行人迎面過來時(shí)，將遠(yuǎn)光燈切換為近光燈，增加非機(jī)動車以及行人的安全。

自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)通過紅外攝像頭用來獲取車輛前方非機(jī)動車駕駛員以及行人的紅外圖像信息，利用雷達(dá)用來獲取車輛前方非機(jī)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(shí)際行駛速度，中央控制單元接收紅外攝像頭、雷達(dá)以及車速傳感器的信息，經(jīng)過內(nèi)置的算法進(jìn)行計(jì)算，得到車前燈下一時(shí)刻照射狀態(tài)信息，并將照射狀態(tài)信息發(fā)送給所述遠(yuǎn)近光燈切換裝置，所述的遠(yuǎn)近光燈切換裝置根據(jù)所述中央控制單元的信息進(jìn)行遠(yuǎn)近光燈的切換控制。

2 遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自適應(yīng)遠(yuǎn)近光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要包括硬件和軟件的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的硬件方面需要紅外攝像頭，雷達(dá)，車速傳感器，中央控制單元，遠(yuǎn)近光燈切換裝置[4]。紅外攝像頭用來獲取車輛前方非機(jī)動車駕駛員以及行人的紅外圖像信息，雷達(dá)用來獲取車輛前方非機(jī)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(shí)際行駛速度，中央控制單元接收所述紅外攝像頭、雷達(dá)以及車速傳感器的信息，經(jīng)過內(nèi)置的算法進(jìn)行計(jì)算，得到車前燈下一時(shí)刻照射狀態(tài)信息，并將照射狀態(tài)信息發(fā)送給所述遠(yuǎn)近光燈切換裝置，遠(yuǎn)近光燈切換裝置根據(jù)所述中央控制單元的信息進(jìn)行遠(yuǎn)近光燈的切換控制。

圖1 自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)圖

3 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)近光燈切換裝置調(diào)節(jié)是根據(jù)各硬件裝置獲取的車身以及道路信息通過ECU計(jì)算獲得，因此內(nèi)置算法的數(shù)據(jù)處理流程的設(shè)計(jì)也較為重要，并且控制系統(tǒng)以后的專業(yè)化編程也需要主體的程序設(shè)計(jì)流程的指導(dǎo)[5]。自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)的主程序主要由系統(tǒng)初始化模塊、行人檢測判斷模塊、車速檢測計(jì)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(jìn)行處理，判斷判斷車輛前方是否存在非機(jī)動車和行人，并確定其具體位置。雷達(dá)探測前方非機(jī)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(jī)動車或行人的狀態(tài)，確定下一時(shí)刻車前燈的照射狀態(tài)[7]。根據(jù)此刻車前燈照射狀態(tài)以及下一時(shí)刻車前燈照射狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)近光的狀態(tài)延時(shí)切換控制。

圖2 自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈控制系統(tǒng)的控制流程設(shè)計(jì)

4 總結(jié)

文章創(chuàng)新性的提出了一種面向非機(jī)動車和行人的遠(yuǎn)近光切換系統(tǒng)，并且具體的介紹了系統(tǒng)的運(yùn)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(gè)較為簡潔的系統(tǒng)介紹，但是也足以去說明該控制系統(tǒng)保證的安全性能。

希望文章可以對自適應(yīng)車燈的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用，讓自適應(yīng)切換系統(tǒng)應(yīng)用到更多的車輛上，真正的做到科技為人服務(wù)的目的，為汽車行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

[1] 鄭志軍.智能前照燈系統(tǒng)的發(fā)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(shù)分析[J].儀表技術(shù)與傳感器.2006,(04): 65～67.

[4] 戎輝,龔進(jìn)峰,曹健.自適應(yīng)前照燈運(yùn)動學(xué)建模及系統(tǒng)開發(fā)[J].汽車工程,2008,30(12):1079-1082.

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

[6] 胡品超.基于單片機(jī)的汽車智能前照燈系統(tǒng)的研發(fā)[D].武漢理工大學(xué), 2011.

[7] 卜偉理.AFS（前照燈自適應(yīng)）系統(tǒng)相關(guān)法規(guī)的研究分析[D].上海交通大學(xué),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