自適應前照燈的功能及實(shí)現

介紹自適應前照燈系統(Adaptive Front-lighting System，AFS) 的產(chǎn)生背景、國內外發(fā)展概況;詳細分析AFS 的6 種不同的照明模式:默認照明模式、高速公路照明模式、鄉村照明模式、城市照明模式、彎道照明模式和惡劣天氣照明模式; 就AFS 的以上功能，給出控制電路的硬件構成，系統由傳感器組、傳輸通路、處理單元和執行機構4 部分組成。通過(guò)對AFS 的理論闡述和實(shí)踐分析，為國內在A(yíng)FS技術(shù)上的進(jìn)一步發(fā)展探索提供參考。

　　引言

　　汽車(chē)前照燈是安全駕駛重要的一環(huán)，人們對前照燈的各方面要求越來(lái)越高，然而傳統的前照燈只具有近光和遠光2 種固定照明模式，不能滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

　　如汽車(chē)在轉彎時(shí)，由于傳統前照燈的照明角度限制，存在照明暗區，會(huì )影響司機對彎道上障礙物的判斷;雨天行駛時(shí)，地面的積水會(huì )反射迎面車(chē)輛前照燈的光線(xiàn)，造成司機眩目等。由于這些問(wèn)題的存在，使得夜間發(fā)生車(chē)禍的概率是白天的2 倍。為了解決現存的這些問(wèn)題，一種新的前照燈系統———自適應前照燈系統(AFS) 被提上開(kāi)發(fā)日程。該系統能夠根據周邊環(huán)境的變化適時(shí)自動(dòng)地調整自身的配光方式，提供更適合的照明范圍、照明距離和照明角度，提高駕駛的安全性及舒適度。

　　AFS 自1992 年起被列為歐共體尤尼卡(EUREKA) 的1403 號項目，歐洲的各大汽車(chē)公司和美國、日本的部分公司都參與了此項目。2003 年，意大利瑪涅蒂馬瑞利車(chē)燈公司在汽車(chē)上安裝了動(dòng)態(tài)調節燈，為AFS 奠定了基礎。法國的VALEO 也開(kāi)發(fā)了自己的AFS。德國Hella 公司取得了最為豐碩的成果。目前，不少豪華汽車(chē)，諸如寶馬W5 系、奔馳E級、奧迪A8、凌志R 系列等，已經(jīng)加裝了部分功能的AFS 系統。國內在A(yíng)FS 上起步較晚，上海小糸車(chē)燈有限公司、沈陽(yáng)北方汽車(chē)大燈自動(dòng)轉向器廠(chǎng)和天津歐華汽車(chē)研發(fā)中心等一些機構在進(jìn)行自主研發(fā)，但還沒(méi)有批量生產(chǎn)，也缺乏核心知識產(chǎn)權。由于歐美國家沒(méi)有考慮到沙塵暴天氣，在奇瑞公司的建議下，我們就沙塵暴天氣情況下的AFS 進(jìn)行了研究。

　　1 AFS 的功能

　　AFS 是一種智能式前照燈系統，它能根據周?chē)h(huán)境的變化主動(dòng)對前照燈做出調整以適應環(huán)境。下面將針對不同的環(huán)境分6 種照明模式對AFS 的功能進(jìn)行詳細闡述。

　　1. 1 默認照明模式

　　默認模式下，AFS 的前照燈不做任何水平與垂直方向的調整，但會(huì )根據光敏傳感器感知光線(xiàn)的變化而自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉前照燈。如當白天車(chē)輛穿過(guò)隧道和橋梁或遇到惡劣天氣時(shí)，前照燈會(huì )自動(dòng)打開(kāi)以補充照明。當黃昏時(shí)分，光線(xiàn)強度下降到一定大小時(shí)，前照燈也會(huì )自動(dòng)打開(kāi)，似乎可以感知夜晚的即將到來(lái);相反，當黎明到來(lái)，光線(xiàn)強度升高到一定大小時(shí)，前照燈會(huì )自動(dòng)關(guān)閉。

　　1. 2 高速公路照明模式

　　當汽車(chē)在公路上行駛發(fā)現危險時(shí)，司機的第一反應就是制動(dòng)，司機發(fā)現緊急情況到剎車(chē)發(fā)生制動(dòng)作用的這段時(shí)間稱(chēng)為反應時(shí)間，反應時(shí)間內車(chē)輛以初始速度行駛的距離稱(chēng)為反應距離，從剎車(chē)發(fā)生制動(dòng)作用直至汽車(chē)停止這段時(shí)間內車(chē)輛行駛的距離稱(chēng)為制動(dòng)距離，反應距離和制動(dòng)距離都與汽車(chē)的初始速度成正比。剎車(chē)距離為反應距離與制動(dòng)距離總和，且剎車(chē)距離必須在前照燈的照明區域內才能保證汽車(chē)的安全行駛。

　　車(chē)輛在高速公路上行駛時(shí)，車(chē)速很快，車(chē)輛密度相對較低且側向干擾較少，所以要求前照燈照得更遠、更窄，且要求車(chē)速越高，光型越長(cháng)，這樣才能提前發(fā)現前方障礙物，避免交通事故的發(fā)生。當車(chē)輛進(jìn)入高速公路且速度> 70km / h時(shí)，AFS 通過(guò)車(chē)速傳感器或GPS 獲知此信息，然后通過(guò)調高近光燈的水平高度予以實(shí)現。而且隨著(zhù)車(chē)速的加快，近光燈也會(huì )調得越高，以保證能在安全剎車(chē)距離之外發(fā)現危險。圖1 為進(jìn)入高速公路前后的前照燈的燈光光型分布圖，從圖1 中可以看出，AFS 工作時(shí)車(chē)輛的照明效果明顯比未工作時(shí)好。

圖1 AFS 高速公路模式對比圖

圖2 車(chē)身傾斜對照明產(chǎn)生的影響

　　1. 3 鄉村照明模式

　　鄉村道路岔路口多，且光線(xiàn)較暗，不便及時(shí)發(fā)現邊緣障礙物。部分道路還凹凸不平、起伏不定，造成車(chē)身傾斜，如圖2 所示，車(chē)身傾斜對前照燈照射俯仰角度影響很大。