自適應前照燈的功能及實現

介紹自適應前照燈系統(Adaptive Front-lighting System，AFS) 的產生背景、國內外發展概況;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。通過對AFS 的理論闡述和實踐分析，為國內在AFS技術上的進一步發展探索提供參考。

　　引言

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

　　如汽車在轉彎時，由于傳統前照燈的照明角度限制，存在照明暗區，會影響司機對彎道上障礙物的判斷;雨天行駛時，地面的積水會反射迎面車輛前照燈的光線，造成司機眩目等。由于這些問題的存在，使得夜間發生車禍的概率是白天的2 倍。為了解決現存的這些問題，一種新的前照燈系統———自適應前照燈系統(AFS) 被提上開發日程。該系統能夠根據周邊環境的變化適時自動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燈公司在汽車上安裝了動態調節燈，為AFS 奠定了基礎。法國的VALEO 也開發了自己的AFS。德國Hella 公司取得了最為豐碩的成果。目前，不少豪華汽車，諸如寶馬W5 系、奔馳E級、奧迪A8、凌志R 系列等，已經加裝了部分功能的AFS 系統。國內在AFS 上起步較晚，上海小糸車燈有限公司、沈陽北方汽車大燈自動轉向器廠和天津歐華汽車研發中心等一些機構在進行自主研發，但還沒有批量生產，也缺乏核心知識產權。由于歐美國家沒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，它能根據周圍環境的變化主動對前照燈做出調整以適應環境。下面將針對不同的環境分6 種照明模式對AFS 的功能進行詳細闡述。

　　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，但會根據光敏傳感器感知光線的變化而自動打開或關閉前照燈。如當白天車輛穿過隧道和橋梁或遇到惡劣天氣時，前照燈會自動打開以補充照明。當黃昏時分，光線強度下降到一定大小時，前照燈也會自動打開，似乎可以感知夜晚的即將到來;相反，當黎明到來，光線強度升高到一定大小時，前照燈會自動關閉。

　　1. 2 高速公路照明模式

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

　　車輛在高速公路上行駛時，車速很快，車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，且要求車速越高，光型越長，這樣才能提前發現前方障礙物，避免交通事故的發生。當車輛進入高速公路且速度> 70km / h時，AFS 通過車速傳感器或GPS 獲知此信息，然后通過調高近光燈的水平高度予以實現。而且隨著車速的加快，近光燈也會調得越高，以保證能在安全剎車距離之外發現危險。圖1 為進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 工作時車輛的照明效果明顯比未工作時好。

圖1 AFS 高速公路模式對比圖

圖2 車身傾斜對照明產生的影響

　　1. 3 鄉村照明模式

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