基于環(huán)境的可調(diào)亮度汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)

蘭金耀 楊才生

摘 要：文章針對目前汽車照明系統(tǒng)未充分考慮周圍環(huán)境的光線強(qiáng)度而造成的車燈亮度單一，未能較好的滿足節(jié)能性與安全性，提出了一種基于環(huán)境的亮度可調(diào)節(jié)汽車智能前照燈系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù)車速和光照強(qiáng)度來初步判斷汽車當(dāng)前所處的環(huán)境，并基于當(dāng)前環(huán)境下的光照強(qiáng)度對前照燈的照明亮度進(jìn)行調(diào)整，在達(dá)到照明要求的同時，兼顧節(jié)能與減少光污染的作用。

關(guān)鍵詞：汽車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng);可調(diào)亮度;駕駛環(huán)境

中圖分類號：U463.65? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）12-57-03

Abstract： The current automotive lighting system does not consider the light intensity of the surrounding environment， and the brightness of the lamp is single. It fails to balance energy conservation and safety. An environment-based brightness adjustable automotive intelligent headlight system is proposed. The system preliminarily judges the current environment of the automotive based on the vehicle speed and the light intensity， and adjusts the illumination brightness of the headlight based on the light intensity in the current environment， and achieves the lighting requirements while taking into consideration the effects of energy saving and light pollution reduction.

Keywords： Adaptive Front Lighting System; Brightness Adjustable; Driving Environment

前言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，安全、節(jié)能逐漸成為汽車發(fā)展的趨勢，考慮到夜間行車的安全問題，汽車照明系統(tǒng)也得到了較快的發(fā)展。傳統(tǒng)汽車的照明模式單一，亮度及角度未能較好依據(jù)汽車行駛狀態(tài)及行駛環(huán)境自適應(yīng)調(diào)節(jié)，該種照明系統(tǒng)已不能滿足新的道路照明要求，同時傳統(tǒng)照明模式帶來的照明盲區(qū)及眩光等易于造成駕駛員視覺疲勞，嚴(yán)重降低了夜間行車的舒適性和安全性[1]。明系統(tǒng)的出現(xiàn)在很大程度上改善了上述問題，不同的照明范圍及遠(yuǎn)近光一體切換等功能，提高了夜間駕駛的安全性[2]。

近年來，國內(nèi)外對智能前照燈系統(tǒng)開展了大量研究，智能前照燈可以根據(jù)車輛本身的運(yùn)動狀態(tài)而調(diào)整照明狀態(tài)[3]。為彌補(bǔ)夜間存在的照明不足問題，智能前照燈系統(tǒng)可依據(jù)車速及方向盤轉(zhuǎn)角等實現(xiàn)車燈的左右及垂向轉(zhuǎn)動，已達(dá)到更好的照明效果[4]。目前智能前照燈系統(tǒng)仍存在照明亮度單一、視距較短、未能隨環(huán)境自適應(yīng)調(diào)整等問題，本文提出一種提出了一種基于環(huán)境的亮度可調(diào)節(jié)汽車智能前照燈系統(tǒng)，可依據(jù)不同的行駛環(huán)境工況，實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)[5]。

1 可調(diào)亮度的AFS系統(tǒng)功能介紹

本文介紹的基于環(huán)境的可調(diào)亮度汽車智能前照燈系統(tǒng)，為前照燈系統(tǒng)存在的車燈亮度單一、視距較短、不能隨外界環(huán)境的變化自動調(diào)節(jié)亮度等問題提供了解決思路。該系統(tǒng)由感知模塊、控制模塊及驅(qū)動模塊等構(gòu)成。首先依據(jù)感知模塊中的車速傳感器、光敏傳感器對當(dāng)前汽車行駛速度與環(huán)境光照強(qiáng)度進(jìn)行采集;然后結(jié)合車速信息判斷當(dāng)前車輛的行駛狀態(tài)，綜合考慮道路環(huán)境信息，將其劃分為低速復(fù)雜工況、中速城市工況及高速簡單工況;其次根據(jù)環(huán)境強(qiáng)度信息對當(dāng)前汽車所處環(huán)境的亮度進(jìn)行判斷;最后，控制模塊依據(jù)當(dāng)前車輛行駛工況及環(huán)境亮度計算出當(dāng)前所需的照明亮度，并由驅(qū)動模塊對車燈亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)車燈亮度的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

本文提出的基于環(huán)境的可調(diào)亮度汽車智能前照燈系統(tǒng)該系統(tǒng)存在以下顯著效果：

（1）在地庫、停車場、十字路口等復(fù)雜路況下，可以減少光污染，對行人及其他車輛的光照影響顯著降低。

（2）在城市道路、隧道、橋洞等路況下，通過前照燈亮度的自動調(diào)節(jié)，可滿足汽車節(jié)能的要求，并可以減少對其他車輛駕駛員的眩光危害。

（3）在高速公路、高架橋等路況下，通過前照燈亮度的自動調(diào)節(jié)，為駕駛員提供更亮更遠(yuǎn)的照明效果，并且在對向來車或跟車行駛時自動降低前照燈亮度，提高夜間駕駛安全性。

2 可調(diào)亮度的AFS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

亮度可調(diào)節(jié)AFS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由感知模塊、控制模塊及驅(qū)動模塊等構(gòu)成，首先依據(jù)感知傳感器中的車速傳感器、光敏傳感器對車輛的行駛信息及所處環(huán)境光照強(qiáng)度信息進(jìn)行采集;然后將該信息傳輸至控制模塊進(jìn)行判斷分析，并將光照強(qiáng)度信號輸送至驅(qū)動模塊，對前照燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

光敏傳感器利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，可將光照強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌碾娦盘枺虼诉x用光敏傳感器探測汽車行駛環(huán)境的光照強(qiáng)度信息。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及可靠性，選用GL4526型號的光敏電阻，光敏傳感器電路圖如圖2所示。

通過對LED前照燈的恒流驅(qū)動和PWM調(diào)光實現(xiàn)前照燈的亮度調(diào)節(jié)，并基于此對控制芯片及驅(qū)動電路進(jìn)行了選型設(shè)計，選取Maxim公司的MAX16831芯片為控制芯片，并設(shè)計了驅(qū)動電路。LED前照燈驅(qū)動電路如圖3所示。

3 可調(diào)亮度的AFS系統(tǒng)程序設(shè)計