一种智能前大灯控制系统

朱光欢

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州511434）

0 前言

汽车前大灯从最早单纯讲究照明效果的零件，逐渐成为各个汽车主机厂体现设计能力和展示设计风格的重要窗口。前大灯朝着智能化和多功能化方向发展，本文中提出的智能前大灯控制系统集成两种功能，自适应前大灯系统AFS（Adaptive Front-Lighting System）和主动调整头灯系统ADB(adaptive driving beam)。AFS 功能解决高速公路，乡村道路以及转弯道路的照明效果，可以有效提高照明的范围，提升行车安全。 ADB 功能主要针对车辆在跟车和会车时，由于远光照射导致对方车辆驾驶员炫目的问题。

1 系统原理

智能前大灯控制系统主要有两大功能：AFS 功能和ADB 功能。 两大功能模块集成在同一个控制器中，提升了集成度，有效的降低了开发成本。 系统功能原理图如下图1 所示。

图1 系统功能原理

AFS 系统包括智能前大灯控制模块和左右前灯上的调节电机模块， 以及能够反应车辆姿态变化的车身姿态传感器。 控制模块通过CAN 总线与车载的设备进行通讯，获取控制算法所需信号，通过模拟信号接口采集车身姿态信号，用以计算前照灯动态调整的角度（垂直方向和左右方向）。 控制模块通过系统内部通讯网络与集成在左右灯总成内部的两个调节电机模块进行通信，控制调节模块内的直线步进电机驱动前照灯总成内部驱动单元进行调光。

对于ADB 功能， 当驾驶员使用远光灯的时候， 激活ADB 功能。ADB 系统通过总线和硬线和外围设备进行通讯， 获得整车状态和车辆周边的路况。如通过BCM 获取自身车速，通过光强传感器或摄像系统识别周边车辆灯具开启状态，通过雷达信号测量周边来往车辆的信息包括车辆的相对位置，车辆的数据等。 智能前大灯控制模块利用这些数据进行运算，得出输出控制信号，从而通过控制电机改变光型，达到在不关闭远光灯的前提下，关闭照射周边车辆的远光光束，从而使会车和跟随行车时，不会造成对方车辆的炫目。 系统方案解决以往只开近光灯，驾驶员视线受限，而开启远光灯却容易影响周边车辆的状况。

2 系统功能

智能前大灯控制系统模块具有集成度高，功能强大的特点。 系统的MCU、CAN 信号收发模块、晶振电路、存储电路等基础电路可以共用，在硬件上节约了成本，软件开发可以模块化。AFS 功能针对近光灯进行智能调节，ADB 功能针对远光灯进行智能调节，提高行车安全性和舒适性。

2.1 AFS 功能模块

对于AFS 功能， 智能前大灯控制系统模块需要采集的信号包括车身姿态传感器反馈的车身姿态信息以及通过CAN 总线接口与车载的其余设备进行数据通讯，获取控制算法所需信号（包括车速信号、油门踏板信号、倒档信号、方向盘转角信号、刹车信号、加速度信号等）。

（1）系统初始化

发动机起动时，主控制器驱动大灯调节执行器，将大灯反光镜移至最低位置，然后再回到默认位置。 初始化过程主要是为了协调左/右灯电机保证两个灯在初始化行程范围内保持步调一致。

（2）静态调节

当车辆载重量发生变化，引起近光灯照射角度的变化，主控制器能对灯自动进行上下调整，上下调整的角度范围主要是根据悬架高度传感器采集到的电压进行控制，从而避免造成对面驾驶员的炫目或者影响驾驶员的视野。

（3）动态调节

a）当车辆加速时，应将近光灯照射角度降低，从而避免因前轴抬高造成的炫目，并防止驾驶员前方视野的降低；

b）当车辆减速时，应将近光灯照射角度抬高，以增加照射距离，避免因减速时后轴抬高造成的照射距离缩短；

c）应根据车速的变化调整光照距离，以保证高速行车时有足够的安全可视范围；

d）当车辆行驶在起伏路上时，应根据车辆的稳定状态，对前照灯进行上下调整，粗糙道路不应该造成前照灯的频繁调整，以免造成驾驶员疲劳。 也不应该造成前照灯的误动作；

e）当车辆转向时，主控制器应能根据方向盘转角传感器的输入并结合车速等相关信号，对前照灯进行随动调节，以改善弯道照明。

2.2 ADB 功能模块

对于ADB 功能， 智能前大灯控制系统模块需要采集的信号包括车速信号、雷达测距信号、光线传感器信号或前向摄像头信号等。通过算法计算得出，周边车辆的状态包括车辆灯光开启状态、车辆行驶车速、车辆行驶方向等。 ADB 功能输出控制信号给执行机构，调整光型使照射前方车辆的光束自动关闭，避免了炫目问题。

智能模块支持的模式包括跟车模式和会车模式，以及单目标模式和多目标模式。

跟车模式主要是系统检测到前方有车辆同向行驶，为了避免开远光灯时，前车后视镜反光使前车驾驶员受到强度照射出现盲视。

会车模式主要是车辆在会车的时候，开启远光灯会直接照射到对方驾驶员眼睛，出现严重炫目，在这种情况下，就需要启动ADB 功能。通过关闭照射对方车辆的光束来实现，同时会车的时候，两车的相对位置实时变化， 不同的时刻就需要动态的调整远光灯暗区的区域，从而达到在整个会车的过程中，实现动态的调节。当会车完毕，车辆远光灯重新全部开启。

考虑到日常行驶过程中周边车辆可能是一台也有可能是多台。这种情况下就需要针对单目标模式和多目标模式，单目标模式主要是对单台车辆进行识别和调节，而多目标模式是系统可以同时识别两个或以上的目标，且能够分别进行动态调节。

3 结语

汽车的发展一个重要的方向就是智能化，无人驾驶也成为一种趋势。 智能前大灯控制系统模块正好符合这种发展趋势。 其能自动的调节近光灯和远光灯，不需驾驶人员的主动介入和频繁切换远近光灯模式，有效的提升了行车的安全性和舒适性，将会在汽车上越来越多的使用。

［1］董英娟.汽车用自适应前照明系统(AFS)试验研究.自动化与仪器仪表,2015(05).

［2］王丹.前照灯自适应系统(AFS)试验方法研究.汽车科技,2013(02).

［3］吴迪.汽车车灯主动安全性研究.科技与企业,2013(09).