CN107264385A - 使用车辆与目标或物体通信的合作自适应照明系统 - Google Patents

使用车辆与目标或物体通信的合作自适应照明系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于机动车辆的合作自适应照明系统，其中，车辆发射其地理坐标并且从其它车辆、行人和固定警告装置接收类似坐标。使用这些坐标，车辆计算与那些实体的距离和更具体而言相对位置。当距离变得充分小时，表示实体在前照灯范围内，车辆改变其前照灯光束以(i)在实体上投掷更多光，(2)酌情减少到达实体的光；或者(3)适当地改变照明图案。

Description

使用车辆与目标或物体通信的合作自适应照明系统
技术领域
本发明涉及使用车辆与车辆、车辆与基础设施、车辆与行人、车辆与目标或其它车辆与物体(在下文中统称作V2X)通信的合作自适应照明系统。
背景技术
在过去使用各种方法来控制前照灯，前照灯也被称作车辆上的前灯。例如，典型解决方案使用基于摄像机的自适应前灯，也被称作自适应远光光束(ADB)或者无眩前灯。前灯的光基于迎面的或之前的车辆或者可能在检测到行人时(所有这些由摄像机采集)而改变照明形状和强度分布轮廓。在许多国家，特别是在欧洲，对向前的远光光束做出管控并且预期很快也会在美国进行管控。
某些现有技术方案存在各种缺点，包括利用摄像机(通常为单眼摄像机)的情况下实现的较差的距离准确度，特别是在较高车辆速度的情况下。准确的距离测量对于前灯ADB而言是关键的，并且利用过去的摄像机系统，通常无法获得这种准确度。
现有技术摄像机系统的另一问题在于ADB摄像机系统将会仅检测在其视野内的物体。
特别是针对行人，在夜晚，如果行人在较差照明区内，摄像机系统可能完全检测不到行人，这可能导致对行人危险或不安全的状况。
因此，需要提供一种改进的系统和方法，其克服了现有技术的问题中的一个或多个问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种使用V2X通信的比较性自适应外部照明系统和方法。
本发明的另一目的在于提供一种用来控制和增强准确的前灯光束形状和光强度的准确距离测量。
本发明的另一目的在于提供至少一个或多个远程信息处理控制单元，其适于在预定范围内，诸如以360度视野方式检测配备了类似远程信息处理控制单元的物体。本发明的另一目的在于提供一种远程信息处理控制单元，其被配置成并且调适为准确地测量在车辆与另一车辆、目标、行人、物体或基础设置之间的距离以便响应于该距离来控制前灯组件，由此改进准确光束成形和生成以及强度。
本发明的另一目的在于提供一种V2X应用，其提供1.5米或更好的位置准确度和至少300米的通信范围。
本发明的又一目的在于提供一种V2X，其响应地感测其它远程信息处理单元或系统并且响应于这种感测来调适前灯光束。
本发明的又一目的在于提供一种照明系统，其在行人具有远程信息处理控制单元(TCU)或者诸如蜂窝电话即智能电话(其配有兼容的无线通信模块)的装备或者适合与车辆远程信息处理控制单元通信的类似装置的情况下改善被导向至行人的照明。
另外的优点包括：
·在车辆正靠近其中需要照明的区域诸如隧道或城市的入口时调适照明装置，特别地前灯。
·由于遇到不利的天气，雨、雾、雪和结冰道路而调适照明装置、前灯和后灯危险灯、雾灯。
·在活跃的野生动物穿过的区域中，调适照明装置、前灯和/或危险灯。
·在白天，仅在靠近另一车辆包括汽车、卡车、摩托车时，只要所有这些车辆配备了使用兼容无线通信标准的V2X TCU，则开启日间行车灯(DRL)。这将会通过不使日间行车灯总是开启而实现能量节省。
·根据通过V2X通信所检测的目标汽车相对于其它车辆的距离，调适总、前和后照明强度。
在一方面，本发明的一实施例包括：一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：发射器，其发射表示第一车辆位置的第一数据；接收器，其接收表示第二车辆、行人或基础设施中至少一个的位置的第二数据；以及，计算机，其计算在第一车辆与第二车辆、行人或基础设置中至少一个之间的参数A，当参数A低于第一预定阈值T1时，引起由第一车辆投射的前照光或前灯光束变化。
在另一实施例中，基础设施的参数无需被计算，因为这些基础设施广播消息：作为信号相位和时间(SPAT)或者关于事件的警告消息，诸如在特定参数的天气状况。应了解基础设施配备TCU，这种TCU使用与车辆TCU兼容的通信标准，当由车辆接收的参数A低于第一预定阈值T1时，引起由第一车辆投射的前照光或前灯光束变化。
在另一方面，本发明的另一实施例包括：一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：第一远程信息处理控制单元，其发射表示第一车辆位置的第一数据；第一远程信息处理控制单元接收下列数据中的至少一个数据：表示实体A的位置的数据A；表示实体B的位置的数据B；或者表示实体C的位置的数据C；其中实体A、B和C中至少一个将由第一车辆遇到；并且其中第一远程信息处理控制单元计算下列参数中的至少一个参数：相对于实体A的参数A；相对于实体B的参数B；或者相对于实体C的参数C；并且第一远程信息处理控制单元包括由第一车辆响应于这些参数而投射的前照灯光束并且造成下列变化中的至少一个变化：当参数A低于阈值时的前照灯光束变化A；当参数B低于阈值B时的前照灯光束变化B；当参数C低于阈值C时的前照灯光束变化C。
在又一方面，本发明的另一实施例包括一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：第一远程信息处理控制单元，其确定第一车辆的第一坐标(X,Y)并且发射坐标以由其它车辆接收；第二远程信息处理控制单元，其接收表示第二车辆位置的第二坐标(X,Y)，计算在第一车辆与第二车辆之间的参数；并且当参数低于第一预定阈值时引起由第一车辆中的照明装置产生的照度变化。
在又一方面，本发明的另一实施例包括：一种用于第一车辆中的合作自适应外部照明系统，包括：自适应外部照明系统；控制系统，其用来控制自适应外部照明系统的操作，包括：发射器、接收器和计算机，发射器发射表示第一车辆位置的第一数据，接收器接收表示第二车辆的位置的第二数据，计算机计算在第一车辆与所述第二车辆之间的参数A，当参数A低于第一预定阈值T1时，引起由自适应外部照明系统投射的前照灯或前灯光束变化。
在另一方面，本发明的另一实施例包括：一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：发射器，其发射与第一车辆相关联的第一数据；接收器，其接收与第二车辆、行人或基础设施中至少一个相关联的第二数据；以及，计算机，其使用第一数据或第二数据中至少一个计算第一车辆与第二车辆、行人或基础设施中至少一个的参数A；并且当参数A低于第一预定阈值T1时，引起由第一车辆投射的前照灯光束变化。
在又一方面，本发明的另一实施例包括：一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：第一远程信息处理控制单元，其发射表示第一车辆位置的第一数据；第一远程信息处理控制单元接收下列数据中的至少一个数据：表示实体A的位置的数据A；表示实体B的位置的数据B；或者表示实体C的位置的数据C；其中实体A、B和C中至少一个将由第一车辆遇到；并且其中第一远程信息处理控制单元计算下列参数中的至少一个：相对于实体A的参数A；相对于实体B的参数B；或者相对于实体C的参数C；第一远程信息处理控制单元包括由第一车辆响应于这些参数而投射的前照灯光束并且造成下列变化中的至少一个变化：当参数A低于阈值T1时前照灯光束变化A；当参数B低于阈值T2时前照灯光束变化B；当参数C低于阈值T3时前照灯光束变化C。
在又一方面，本发明的另一实施例包括：一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：第一远程信息处理控制单元，其确定与第一车辆相关联的第一坐标(X,Y)并且发射坐标以由其它车辆接收；第二远程信息处理控制单元，其接收与第二车辆相关联的第二坐标(X,Y)；使用第一坐标(X,Y)和第二坐标(X,Y)来计算第一车辆和第二车辆的参数；并且当参数低于第一预定阈值时引起由第一车辆中的照明产生的照度变化。
在又一方面，本发明的另一实施例包括一种用于第一车辆中的合作自适应外部照明系统，其包括：自适应外部照明系统；控制系统，其用来控制自适应外部照明系统的操作，包括发射器、接收器和计算机，发射器发射与第一车辆相关联的第一数据，接收器接收与第二车辆相关联的第二数据，计算机使用第一数据和第二数据来计算第一车辆和第二车辆的参数A；以及当参数A低于第一预定阈值T1时，引起由自适应外部照明系统投射的前照灯光束变化。
本发明，包括在本文中示出和描述的所有实施例可以单独地使用或者一起使用和/或与以下特征列表中的一个或多个特征涵盖的特征中的一个或多个组合地使用：
·合作自适应照明系统，其中，在第一车辆与第二车辆、行人或基础设置中至少一个之间通信之后，合作自适应照明系统形成至少两个不同的光束分布。
·合作自适应照明系统，其中，参数A为距离。
·合作自适应照明系统，其中，参数A为下列中至少一个：时间、接近区的入口、信号强度或车辆状态。
·合作自适应外部照明系统，其中，第一数据表示第一车辆的位置。
·合作自适应外部照明系统，其中，第二数据表示第二车辆的位置。
·合作自适应外部照明系统，其中，第一数据表示第一车辆的位置。
·合作自适应外部照明系统，其中，第二数据表示第二车辆的位置。
·合作自适应照明系统，其中，接收器从固定发射器接收表示道路危险或基础设施状况的位置的第三数据；并且计算机计算在第一车辆与道路危险或基础设施状况之间的参数B并且当参数B小于第二预定阈值T2时引起由第一车辆投射的前照灯光束变化。
·合作自适应照明系统，其中，接收器从与行人相关联的移动发射器接收表示行人位置的第四数据；计算机计算在第一车辆与行人之间的参数C并且当参数C低于第三预定阈值T3时引起由第一车辆投射的前照灯光束变化。
·合作自适应照明系统，其中，发射器是无线电发射器。
·合作自适应照明系统，其中，移动发射器是蜂窝电话或其它专用可穿戴装置。应了解在蜂窝电话中的无线电发射器可以是DSRC或其它类型的无线，但并非必需是蜂窝的。
·合作自适应照明系统，其中，变化包括通过对照射行人的光束增加强度和/或进行光束再成型来增加照度。
·合作自适应照明系统，其中，第二车辆靠近第一车辆并且变化包括通过对于照射第二车辆的光束减小强度和/或进行光束再成型来减少光。
·合作自适应照明系统，其中，第一车辆和第二车辆都在相同方向上行驶，其中第一车辆在第二车辆后方，并且变化包括减少照射第二车辆的光。
·合作自适应照明系统，其中，识别第一车辆的位置的第一数据从人造地球卫星获得。
·合作自适应照明系统，其中，第一车辆以及第二车辆、行人或基础设施中至少一个中的每一个配备远程信息处理控制单元。
·合作自适应照明系统，其中，第二数据从政府应急车辆接收并且合作自适应照明系统再发射第二数据以由额外的车辆接收。
·合作自适应照明系统，其中，前照灯光束变化A不同于前照灯光束变化B，前照灯光束变化B不同于前照灯光束变化C。
·合作自适应照明系统，其中，实体A是行人并且前照灯光束变化A包括朝向行人投射额外的照度。
·合作自适应照明系统，其中，实体B是附近车辆，并且前照灯光束变化B包括减少朝向附近车辆投射的照度。
·合作自适应照明系统，其中，实体B是正在靠近的车辆。
·合作自适应照明系统，其中，实体B是位于第一车辆前方的车辆并且两个车辆都在相同方向上行驶。
·合作自适应照明系统，其中，实体C是道路危险或行车状况，并且前照灯光束变化C包括朝向道路危险或行车状况投射额外照度。
·合作自适应照明系统，其中，实体C是道路危险或行车状况，并且前照灯光束变化C包括减少朝向道路危险或行车状况投射的照度。
·合作自适应外部照明系统，其中，第一坐标(X,Y)表示第一车辆的位置。
·合作自适应外部照明系统，其中，第二坐标(X,Y)表示第二车辆的位置。
·合作自适应照明系统，其中，照度变化减少朝向第二车辆的驾驶员的眼睛投射的光。
·合作自适应外部照明系统，其中，参数A为距离。
·合作自适应外部照明系统，其中，参数A为下列参数中至少一个参数：时间、接近区的入口、信号强度或车辆状态。
·合作自适应外部照明系统，其中，第一数据表示第一车辆的位置。
·合作自适应外部照明系统，其中，第二数据表示第二车辆的位置。
·合作自适应外部照明系统，其中，接收器从固定发射器接收表示道路危险或行车状况的位置的第三数据；并且计算机计算在第一车辆与道路危险之间的参数B并且当参数B小于第二预定阈值T2时引起由第一车辆投射的前照灯光束变化。
·合作自适应外部照明系统，其中，接收器从与行人相关联的移动发射器接收表示行人位置的第四数据；计算机计算在第一车辆与行人之间的参数C并且当参数C低于第三预定阈值T3时引起由第一车辆投射的前照灯光束变化。
·合作自适应外部照明系统，其中，变化包括增加照射行人的照度。
·合作自适应外部照明系统，其中，第二车辆靠近第一车辆并且变化包括减少照射第二车辆的光。
·合作自适应外部照明系统，其中，第一车辆和第二车辆都在相同方向上行驶，其中第一车辆在第二车辆后方，并且变化包括减少照射第二车辆的光。
·合作自适应外部照明系统，其中，识别第一车辆的位置的第一数据从人造地球卫星获得。
·合作自适应照明系统并且还包括：第二接收器，其接收额外数据，额外数据可以是第二数据冗余的，额外数据表示第二车辆、行人或基础设施中至少一个位置，其中计算机使用额外数据来计算或验证参数A。
通过下文的描述，附图和权利要求，发明的其它方面和优点将会显然。
附图说明
图1、图3、图4、图5和图6示出了本发明工作的情形，和对于每种情形生成的变化的前照灯光束；
图2示出了本发明的一种实施例的一种形式；
图7示出了邻近于车辆的两个行人P1和P2；
图8示出了计算为了使前照灯光束朝向行人P转移的角度θ；
图9示出了车辆VB再发射从车辆VA接收的信息，以将车辆VA的信号范围从A1有效地增加到A2；
图10示出了本发明的实施例的其它特征；以及
图11示出了用于多车道环境中的本发明的实施例。
具体实施方式
图1示出了合作自适应照明系统10，在道路R上有四个车辆V1、V2、V3和V4，并且在道路附近具有行人P。基础设施部件IC也位于道路R附近。车辆V1-V4配备了将在下文中描述的远程信息处理控制单元(TCU)20(图2)，即，分别地为TCU-1-TCU-4，其可以包括计算机、蜂窝电话、平板计算机等，以及发射和接收天线(在图2中示出)。行人P配备了TCU装置，TCU装置可以是具有兼容的发射无线电和定位能力的智能电话，和专用可穿戴V2X发射器，标记为TCU-P，但是应了解TCU-P可以仅仅是发射器，并且基础设施部件IC配备有TCU，标记为TCU-IC。TCU可以包括或者可以是车载单元(OBU)，车载单元(OBU)具有相同部件。为了易于描述和理解，它们可以在本文中都被称作TCU。
在本发明的一实施例中，所有TCU具有相同结构，但是每一个中的程序编制/编程可能不同；并且取决于其即时要求，这些结构上相同的TCU可以不同地操作。这种布置略微类似于蜂窝电话的某些型号，这样的蜂窝电话可以具有相同结构，但是由于包含于每个蜂窝电话中的不同应用程序而不同地操作。对于车辆TCU，可能需要网络收发器，例如CAN收发器来与给定车辆照明装置通信。
TCU的操作将仅以几个示例说明。一般而言，每个TCU发射包含以下信息的数据包：
(1)表示TCU的地理位置的数据，其含蓄地表示其相关联实体诸如车辆的位置。在基础设施部件IC的情况下，数据可以表示附近危险的位置，IC关于附近危险发出警告，则可以表示附近危险的位置的数据作为表示IC本身位置的补充或替代；
(2)描述与TCU相关联的实体的数据，诸如TCU是否为车辆、行人或基础设施部件，或者表示其它相关特征的数据，诸如相关联实体的速度、或者对IC附近的危险的描述；或者交通信号灯的信号相位和时间，或者道路交叉口；以及
(3)下文描述的可选的信息，其可以引起数据包接收者的额外响应。
作为具体示例，与车辆V2相关联的TCU-2可以发射(1)表示其相关联的实体是客运汽车而不是例如旅游巴士的信息，以及(2)关于车辆V2的行为的信息，诸如车辆V2的速度，车辆V2的位置，或者速度和位置二者。
这个位置信息可以呈从车辆V2内的全球定位系统GPS得到的纬度和经度的形式。纬度/经度信息可以被视作(X,Y)坐标。当然，这些(X,Y)坐标随着车辆V2移动而持续地变化。因此，相对距离和相对角度量度类似于图8，将会是用于所述合作自适应照明的相关参数。
同时，在车辆V2中的车辆TCU-2从位于车辆V4中的其它TCU诸如TCU-4接收类似信息。从车辆V4接收的(X4,Y4)坐标以及车辆V2的(X2,Y2)坐标允许车辆V2计算在车辆V2与V4之间的距离。这可以使用勾股定理D2＝[(X4-X2)2]+[(Y4-Y2)2]来进行。也需要形成于两个车辆或物体之间的角度和车辆速度向量来进行前照灯重新瞄准或变化。
随着车辆V2和V4彼此靠近，计算的距离将减小。当距离低于第一预定阈值时，TCU-2向其车辆V2的前照灯发出命令以改变前照灯。在本发明的一种形式中，这种变化能采取从远光灯向近光灯减小的常用方案。在本发明的另一形式中，车辆中的一个或多个车辆可以配备有自适应外部照明系统30(图2)，自适应外部照明系统30被调适和配置成向车辆提供可转向的前照灯组件SHA(图1)，可转向的前照灯组件SHA生成可转向的前照灯光束并且那些光束可以远离迎面车辆V4的驾驶员的眼睛转向。应了解可转向将会表示光不仅左/右或上/下转动，而且光束形状可以变化，如在ADB条例中所限定。
与这些操作同时，行人P的TCU-P可以广播其自己的(X,Y)坐标，加上他是行人的指示。当车辆V2中的TCU-2接收到这条信息时，其计算与行人P相距的距离。当这个距离低于具体第二预定阈值时，TCU-2命令车辆V2的前照灯在行人的方向上投射额外光。这个方向根据简单几何而得知，使用(1)已知的车辆V2的坐标；(2)已知的车辆V2行驶方向；以及(3)已知的行人P(X,Y)坐标。
例如，在图8中，车辆V2向北行驶。可以从向量A的方向(北)加上车辆V2的坐标即(X2,Y2)来推导出单位向量A。可以从成对的坐标(X2,Y2)和(XP,YP)来推导出向量B。A与B的点积可以得到角度θ，根据以下方程式：
A·B＝(长度A)×(长度B)×COS(θ)
所需θ的知识允许前照灯朝向行人P在θ的方向上转向。
与前述操作同时，在图1中的基础设施部件IC的TCU-IC发射其自己的(X,Y)坐标，以及其是基础设施部件而不是例如车辆或行人的指示。在其类似于高速公路上使用的里程标记(mile-marker)的情况下，这个位置信息本身可以是值。
此外，TCU-IC能发射特别地与附近车辆相关的信息。例如，TCU-IC可以位于其中已知鹿或其它动物频繁地穿过道路R的地点，并且TCU-IC可以发射表示存在着正在穿过的鹿或动物的信息。在车辆中接收这条信息的TCU可以计算出与基础设施部件IC相距的距离，并且当车辆变得充分靠近时，TCU能命令前照灯增加在TCU-IC的方向上的照度，以便照亮存在的任何鹿或其它动物。
作为另一示例，基础设施部件IC可以位于其中暴雨期间能积聚存水/积滞水的位置。TCU-IC可以发射存在积水的现实，由此提示进来的车辆增加或改变前照灯照度。在某些情形下，仅当积水实际上存在时能进行这种发射。在此情况下，在干燥状况下，将不发生这种发射。
作为另一示例，TCU-IC可以位于其中可能起雾的位置。TCU-IC能发射存在雾的现实，由此提示进来的车辆例如减小或改变前照灯照度或者使车辆上的雾灯通电。
作为又一示例，TCU-IC可以被提供当地天气信息，并且能发射表示进来的车辆是否应当和应当如何来响应地改变它们的照明装置的信号。例如，黑冰可能存在于桥上，需要向车辆做出警告。
基础设施部件IC的TCU-IC未必精确地位于其发射关于危险的警告的危险位置处。例如，正在穿过的动物可能位于其北边相距100码处。水危险可能位于距其100码处，但是在相反方向上。因此，TCU-IC可以发射特定危险的(X,Y)坐标，作为其自己(X,Y)坐标的补充或替代。在此情况下，所发射的(X,Y)坐标将根据其所宣告的危险而改变。在车辆中TCU将导向前照灯(如果需要这种导向)朝向危险的(X,Y)坐标，而不是朝向基础设施部件IC。在另一情形下，TCU-IC能发射(1)其自己的(X,Y)坐标和(2)危险的坐标(X,Y)。
在本发明的一形式中，所用的通信系统应具有至少两种重要能力。优选地，一种能力是接收范围应为至少300米并且相对位置准确度小于1.5米。对于V2V或V2P，相对位置准确度是关键的。蜂窝频率、蓝牙(TM)、DSRC(专用短程通信，如U.S.FCC，联邦通信委员会所描述)或者802.11p和Wi-Fi系统或者一般而言802.11标准是V2X的可适用无线通信的某些示例。
第二能力是在25毫秒(即，1/40秒)或更短的范围中的足够低的等待时间/延时。等待时间指例如如下两者之间即在(1)由车辆V4中的TCU-4发布识别信号与(2)起始/启动车辆V2的响应以调整其前照灯之间的时间延迟。更一般而言，等待时间指在车辆之间通信所需的时间延迟，诸如在(1)由TCU-IC发射警告与(2)接收警告和响应地计算所命令的动作之间的延迟。等待时间可以(但并非必须)包括机械装置诸如前照灯物理移动所需的时间，机械装置的物理移动所需的时间将比通信延迟更长得多。
额外希望的能力是能以充分高的准确度例如在一米的误差内获得移动的TCU的相对(X,Y)坐标。市售的GPS、全球定位系统，与相对位置测量技术相组合，可以提供这种准确度。当然，固定物体诸如TCU-IC和相关联的固定危险将具有不变的(X,Y)坐标并且不需要依靠GPS。
图2示出了示例性TCU 20。框25表示车辆网络总线，其向自适应外部照明装置30提供控制信号(以及起到其它功能，诸如车辆状态)以如本文所描述那样调整照明装置。框30表示灯本身，加上调整所投射的光和甚至整个照明系统或照明系统内的选定子照明模块的开/关能力的电力或机电系统(或电力与机电系统二者)。TCU 20也通过车辆网络总线收发器35向网络总线25递送信号。
那些信号由车载CPU 40(中央处理单元)产生，车载CPU 40执行本文所描述的计算。CPU 40从无线电装置45接收其输入的部分，无线电装置45接收并且发射本文所描述的消息包。无线电装置45可以是单通道或多通道无线电装置。框50表示GNSS(即全球国家卫星系统)接收器模块(为GPS或全球定位系统型)，其产生本文所描述的(X,Y)坐标并且将它们递送到CPU 40。GNSS模块(50)也包括专用单个或多个GPS天线。
天线60发射和接收由无线电装置需要的射频信号。天线60可以是单个或多个天线。框65表示人机接口/界面，HMI，其可以是通过仪表板群集、中控台或用户能用来与自适应照明系统交互的其它装置(包括其开/关状态)而实现的。框65也可以具有连到TCU 20用于用户接口的直接链路。
框70表示由TCU 20发射的消息包。包70可以包括下列中的一个或多个：
(1)TCU 20的位置(即，(X,Y)坐标)，
(2)承载TCU的车辆速度，
(3)承载TCU 20的车辆的特征，诸如车辆类型、尺寸、重量、模型等；
(4)在固定的TCU-IC的情况下，相关联的危险和辨识出危险的位置；
(5)正在靠近车辆的灯光的推荐调整；以及
(6)正在靠近具有交通信号灯的交叉口，因此发射信号相位和时间(SPAT)用于同步照明光束分布和强度。
关于上述条目(5)，在普通车辆正在靠近彼此的情况下，这种推荐可能是冗余的。即，在这种车辆中的TCU将会知道在遇到正在靠近的车辆时应当如何再调整灯光。然而，假定车辆之一是应急车辆，诸如展现闪光的救护车或者正驶向灾难现场的警车。在应急车辆中的TCU可以发射信号，信号建议在应急车辆前方道路上特定距离如诸如1/2英里内的附近车辆启动它们的紧急闪光灯。这将会用来警告主动应急车辆存在的V2X通信范围内的其它车辆，那些其它车辆目前原本看不到主动应急车辆。
此外，TCU可以再发射数据包以进一步增加接收范围。例如，图9示出了应急车辆VA。箭头A1表示300米发射范围。箭头VB可以再发射从车辆VA接收的数据包，且附件表示该数据包并非原始数据包、而是再发射的副本。该数据包将由范围A2内的车辆诸如车辆VC接收。车辆VC的TCU(未图示)可以被设计成仅再发射原始数据包但是并不再发射表示它们是再发射副本的数据包。在此情况下，应急车辆存在的通知将不会传播得比箭头A2更远。另一方面，车辆VC的TCU可以适于或设计成再发射原始数据包的第一副本和第一副本的可能副本(即，第二副本)等等。以此方式，能发生再发射的级联，有效地增加了范围A1。同样，这将会允许目前看不到应急车辆的额外车辆响应于接收到源自于应急车辆VA的数据包的再发射副本而发出闪光。
替代地，在图1中的TCU-IC可以配备有接收器并且被连接到中央站CS，中央站CS控制其它TCU-IC，诸如在图3至图5中的那些。在图9中的应急车辆VA能将其数据包发射到附近TCU-IC，附近TCU-IC然后提示中央站CS以造成其它TCU-IC重复该数据包，由此增加了图9中的有效范围A1。
图3示出了其中本发明操作的一种情形。车辆V2并不从附近接收发射，也不从任何行人接收发射，因为并无车辆或行人在范围内。在车辆内的任何照明调整受到TCU-IC基础设施单元的影响。例如，如果正在穿过的动物位于TCU-IC处，TCU-IC向车辆V2发出信号，引起车辆前照灯切换到它们的远光灯。
作为另一示例，如果正在穿过的鹿位于TCU-IC处，则已知鹿或其它动物成群行进。因此，在道路R上存在着一只鹿表示了在附近也可能存在其它鹿。另外，在道路R附近存在鹿被认为是危险的，因为鹿可能冲到路上来。因此，TCU-IC能发出提示车辆V2加宽其前照灯光束的信号，以照亮沿着道路R肩部的原本通常不被照亮的区域RK。
图4示出了第二情形。基础设施单元TCU-IC如本文所描述那样起作用。并无车辆在车辆V2的范围内，因此车辆V2并不接收来自车辆的发射。存在行人P，并且其TCU-P发出信号。响应地，车况V2在行人的方向上加宽其前照灯光束，照亮原本通常不被照亮的区域R。当车辆V2经过行人P时，车辆V2恢复其先前的照明模式，就像行人P在车辆前方不存在一样，在那时，行人的确不在车辆前方存在。
图5示出了第三种情形，其中车辆V2在车辆V3后方，在与车辆V3相同的车道中。基础设施单元TCU-IC以正常方式操作，并且如果需要做出响应，两个车辆相应地做出响应。存在有行人，并且其TCU-P发出信号。响应地，车辆V2在行人的方向上加宽其前照灯光束，照亮原本通常不被照亮的区域RP。
此外，车辆V2检测了比与车辆V2相距的预定距离更靠近的车辆V3的存在。因为这个减小的距离，车辆V2给其可转向的前照灯通电，并且使其前照灯远离车辆V3转向，减小了在原本通常要被照亮的区域RB中的照度。当车辆V3移动到预定距离之外时，车辆V3恢复以正常方式照亮区域RB。
图6示出了与图5相同的第四种情形，除了在图6中，检测出迎面车辆V4位于与车辆V2相距的预定距离内。车辆V2的响应与图5的响应相同，添加了车辆V2使其前照灯光束远离迎面车辆V4转向，以减小在区域R3中的照度。当车辆V4来到车辆V2旁边，或者经过车辆V2时，车辆V2恢复对区域R3的正常照明。
强调了车辆并不是对实体诸如行人P的仅仅接近做出响应，而是实体必须相对于车辆存在于特定位置的情况下而做出响应。例如，在图7中，行人P2和P3位于与车辆V相距相等距离处。然而，由于那些行人的TCU发射行人的(X,Y)坐标，车辆V能确定哪个行人在车辆V2前方。应当指出的是，计算出的车辆与行人之间的相对速度，与相对应(X,Y)坐标相结合，能用来判定行人是在车辆前方还是后方。图7提供了简化的示例。假定车辆在箭头A的方向上行驶。假定行人P1和P2离车辆V2等距。在车辆V2中存在的TCU(在图1中示出)能确定行人P1在车辆V2前方，并且因此应引起前照灯投射的变化。这是基于从行人P1接收的(X,Y)坐标来确定的。
同样，TCU推断出行人P2位于车辆V2后方，并且不应引起前照灯变化。对于车辆也是如此。例如，如果车辆V1在车辆V2后方行驶，车辆V1不应引起V2前照灯变化，如图10所示。
额外考虑
术语行人被认为是广义的。其可以包括骑行者、坐轮椅的人、推婴儿车的人、玩滑板的儿童、越野滑雪者等。
在本发明的一个实施例的一种形式中，朝向具体位置诸如图4中的区域RA而引导额外照明，以照亮行人P。这种额外照明能通过以下方式实现：(1)使一个或多个前照灯的投射轴线转向该区域；或者(2)增加已经朝向该区域而被导向的光的强度；或者(3)点亮朝向该区域而导向的一个或多个额外灯，或者(1)、(2)和(3)的某些组合，并且其它方案也是可能的。
在图8中，随着车辆V2经过行人P，角度θ将改变。在本发明的一种形式中，使图4中新近被照亮的区域RA向后扫略(相对于车辆)以维持在行人P上照亮的区域RA。这种扫略将是短暂的。例如，如果车辆以30mph行驶，其覆盖每秒44英尺。如果行人在车辆前方3×44英尺，则车辆将在大约3秒中到达行人，因此扫略将可能需要3秒。
在本发明的一种形式中，照亮区，诸如图5中的RP和RB，被相对于车辆限定。这些区被选择性地照亮和调暗，诸如通过响应于从附近TVU接收的无线电信号来去除照明。选择性照亮和调暗通过图2中CPU 40控制而自动进行，而不需要车辆中的人的参与。应了解基于由CPU 40发送的消息，ADB照明系统30可以包括其自己的CPU。
本发明，包括本文示出和描述的所有实施例，可以单独地或者一起地、和/或与本文所陈述的权利要求中的一个或多个权利要求的特征中的一个或多个组合地使用，包括(但不限于)在本发明的发明内容和权利要求中提到的特征或步骤中的一个或多个。
无线电装置可以具有单个或多个通道。信息包可以被分布于各个可用的通道之中。
天线可以是单个或为了信号增强是多个，或者是基于无线电通道的数量。
可以使用在OBU(或TCU)中的不同类型的无线电装置。例如，DSRC通信用于V2V，而4G LTE或者未来的5G用于V2I等。
车辆灯光图案可以在水平和竖直方向上变化。另外，能更改变图案的形状，在光束中的光截面分布也可以改变。可以考虑许多方案来改变光束，包括(a)机械地转动前灯；(b)选择性地点亮固定光源的阵列，固定光源的阵列通过透镜而投射光；(c)机械地移动条目(b)的透镜；(d)条目(a)至(c)的某些组合；以及(e)其它方案。
从另一角度，光束的调适可以通过强度变化、光束再成形、和甚至开/关照明装置、或所有这些的组合而实现。许多当前的技术是基于(a)灯模块的水平转动和上/下瞄准；(b)用机电方式遮蔽光束；以及(c)在固态照明的情况下开/关照明子模块。
在本发明的一种形式中，智能电话将会仅出于合作自适应照明目的而发射；其将会配备有V2P兼容的无线电发射器和GPS模块。因此，TCU-P在子系统内容方面未必类似于车辆TCU。而且，在智能电话上的GPS模块未必需要很高的位置准确度以具有用于V2P照明目的。因此，如果其准确度是目前智能电话中～5-10m的典型的准确度，就可以了。
“危险/天气状况警告”能首先由基础设施或应急车辆TCU-IC发射，然后，从车辆到车辆级联以扩展消息发射范围。
计算出的实体定位的不同准确度是可被容许的。在某些情况下，一米的准确度就将是足够的。在其它情况下，使用1.5米准确度。对于V2X，能依靠相对位置来改进位置准确度。在V2V中的1.5m足以用来确定车辆是否在相同车道或相邻车道中。比1.5m更精确的位置测量能使自适应照明更精确。小于1.5m的精度，在多达3m的范围中仍能工作，但是将提供不太精确的光束成形和有限的自适应光束功能。
对于V2X，能基于GPS坐标，或者通过额外地利用车辆速度来得到相对速度。
在本发明的一种形式中，对于V2X自适应照明，测量了相对距离、以及相对角测量θ，如图8。而且，相对速度对于限定运动方向而言是重要的。对于车辆而言，速度也可以直接从车辆提供。
在本发明的一形式中，无线电发射器在许多无线通信带中的单个通信带诸如DSRC、蜂窝等中操作。对于V2X互操作性，所有无线电装置以相同频带诸如DSRC或其它频带操作。
上文列出的方案能被其它现有技术互补，诸如基于摄像机的技术，或者甚至具有对象分类的车载距离检测感测，诸如LiDAR。计算机能使用这些互补的测量技术基于GPS输入来改善、或验证、或者既改善也验证其计算。
在本发明的一种形式中，位于前车辆后方的尾随车辆并不触发前车辆改变其前照灯光束，因为如GPS位置数据等技术和其它方案将指示出所述尾随车辆在前车辆的后方。
本发明适用于多车道道路，其中，V2在两个或更多个车辆后方，这两个或更多个车辆在单独车道上。
上述讨论集中在计算实体之间的距离。然而，不仅能够使用实体的相对距离而且也能够使用实体的相对角位置来确定是否应当相对于该实体调整灯光。相对速度也可以帮助确定物体是否在前方、正在靠近、正在后退、或在后方，等等。
在本发明的一种形式中，加速或减速(例如，制动)能引起自适应前照灯光束的更快或更慢的变化。此外，如果多个车辆发射表示它们正在致动制动器的信号，如在正进行道路建设的区域中，那么从附近车辆接收多个制动指示能引起接收者的车辆致动其危险灯。这种信息能够被认为类似于在飞行器飞行记录仪(也被称作“黑匣子”中)记录的信息。这条信息包括车辆的当前操作状况，诸如当前速度、加速、制动、发生倒车、方向和来自对于发动机进行控制的车载计算机的可能数据，并且这条信息能通过车辆网络总线从车辆发射到TCU。
应意识到图1示出了若干代表性虚线，其说明了在各个节点之中(诸如车辆V1、V2、V3、V4、行人与基础设施之间)的各种通信。为了易于说明，并未示出所有的通信线路，但是应意识到在系统10中的部件或节点中每一个可以彼此通信。
应意识到系统10控制车辆V1-V4中至少一个或多个的光束形状，但是并非总是需要改变光束形状。图10示出了下面这种情形：车辆V1的TCU并不触发车辆V2(在图示中，车辆V2为主车辆)以改变光束形状，因为车辆V1在车辆V2后方。这条信息将会例如从前面提到的GPS信息获得。
虽然在前面描述的实施例中的说明示出了两车道道路，本发明并不限于那种环境并且可以用于多车道道路或者具有多于两个车道的道路。图11示出了在多车道道路上的多个车辆V1-V6并且系统10将会如本文中先前所描述那样操作。
应了解在车辆上的TCU可以是原始装备(OE)，这是嵌入式方案。或者可能在未来是售后零配件模块，其作为插入式模块而被引入到车辆内。
尽管本公开假定照明在“可见”谱内，其也适用于预期用于照明的其它光谱区域，同时记住所投射光束的变化可以在“可见照明”与“不可见”照明之间不同。不可见照明的示例将会是用于夜视的红外线。
还应了解在机动车辆上可以存在着本文所描述类型的一个、两个或甚至多个前照灯。
本发明，包括本文示出和描述的所有实施例，可以单独地或一起地、和/或与本文所陈述的权利要求中一个或多个权利要求所涵盖的特征中的一个或多个组合，包括(但不限于)在本发明的发明内容和权利要求中以符号列表提到的特征或步骤中的一个或多个。
虽然本文所描述的系统、设备和方法构成本发明的优选实施例，应了解本发明并不限于这种精确的系统、设备和方法，并且在不偏离权利要求所限定的本发明的范围的情况下，能对本发明做出变化。

Claims (51)

1.一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：
a)发射器，所述发射器发射与所述第一车辆相关联的第一数据；
b)接收器，所述接收器接收与第二车辆、行人或基础设施中至少一个相关联的第二数据；以及
c)计算机，所述计算机
(i)使用所述第一数据或所述第二数据中至少一个而计算所述第一车辆以及第二车辆、所述行人或所述基础设施中至少一个的参数A；以及
(ii)当所述参数A低于第一预定阈值T1时，引起由所述第一车辆投射的前照灯光束的变化。
2.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，在所述第一车辆与第二车辆、所述行人或所述基础设置中至少一个之间通信之后，所述合作自适应照明系统形成至少两个不同的光束分布。
3.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，所述参数A为距离。
4.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，所述参数A为下列中至少一个：时间、接近区的入口、信号强度或车辆状态。
5.根据权利要求1所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一数据表示所述第一车辆的位置。
6.根据权利要求1所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二数据表示所述第二车辆的位置。
7.根据权利要求5所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二数据表示所述第二车辆的位置。
8.根据权利要求3所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一数据表示所述第一车辆的位置。
9.根据权利要求8所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二数据表示所述第二车辆的位置。
10.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，
所述接收器从固定发射器接收表示道路危险或基础设施状况的位置的第三数据；以及
所述计算机计算在所述第一车辆与所述道路危险或基础设施状况之间的参数B，并且当所述参数B小于第二预定阈值T2时引起由所述第一车辆投射的前照灯光束变化。
11.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，
1)所述接收器从与行人相关联的移动发射器接收表示所述行人的位置的第四数据；
2)所述计算机计算在所述第一车辆与所述行人之间的参数C，并且当所述参数C低于第三预定阈值T3时引起由所述第一车辆投射的前照灯光束变化。
12.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，所述发射器是无线电发射器。
13.根据权利要求11所述的合作自适应照明系统，其中，所述移动发射器是蜂窝电话或其它专用可穿戴装置。应了解在蜂窝电话中的无线电发射器可以是DSRC或其它类型的无线式的发射器，但并非必需是蜂窝式的发射器。
14.根据权利要求11所述的合作自适应照明系统，其中，所述变化包括对照射所述行人的光束通过增加强度和/或进行光束再成型来增加照度。
15.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，所述第二车辆靠近所述第一车辆并且所述变化包括通过对于照射所述第二车辆的光束通过减小强度和/或进行光束再成型来减少光。
16.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，所述第一车辆和所述第二车辆都在相同方向上行进，其中所述第一车辆在所述第二车辆后方，并且所述变化包括减少照射所述第二车辆的光。
17.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，识别所述第一车辆的所述位置的所述第一数据是从人造地球卫星获得的数据。
18.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，所述第一车辆以及第二车辆、所述行人或所述基础设施中的所述至少一个中的每一个配备有远程信息处理控制单元。
19.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，其中，从政府应急车辆接收所述第二数据，并且所述合作自适应照明系统再发射所述第二数据以由额外的车辆接收。
20.一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：
a)第一远程信息处理控制单元，所述第一远程信息处理控制单元发射表示所述第一车辆的位置的第一数据；
b)所述第一远程信息处理控制单元接收下列数据中的至少一个：
(1)表示实体A的位置的数据A；
(2)表示实体B的位置的数据B；以及
(3)表示实体C的位置的数据C；
其中所述实体A、B和C中的至少一个将由所述第一车辆遇到；以及
c)其中所述第一远程信息处理控制单元计算下列参数中的至少一个：
(1)相对于所述实体A的参数A；
(2)相对于所述实体B的参数B；或者
(3)相对于所述实体C的参数C；
所述第一远程信息处理控制单元包括由所述第一车辆响应于这些参数而投射的前照灯光束并且造成下列变化中的至少一个：
i)当所述参数A低于阈值T1时的前照灯光束变化A；
ii)当所述参数B低于阈值T2时的前照灯光束变化B；或者
iii)当所述参数C低于阈值T3时的前照灯光束变化C。
21.根据权利要求20所述的合作自适应照明系统，其中，所述前照灯光束变化A不同于所述前照灯光束变化B，所述前照灯光束变化B不同于所述前照灯光束变化C。
22.根据权利要求21所述的合作自适应照明系统，其中，所述实体A是行人并且所述前照灯光束变化A包括朝向所述行人投射额外的照度。
23.根据权利要求21所述的合作自适应照明系统，其中，所述实体B是附近车辆，并且所述前照灯光束变化B包括减少朝向所述附近车辆投射的照度。
24.根据权利要求23所述的合作自适应照明系统，其中，所述实体B是正在靠近的车辆。
25.根据权利要求23所述的合作自适应照明系统，其中，所述实体B是位于所述第一车辆前方的车辆并且两个车辆都在相同方向上行进。
26.根据权利要求21所述的合作自适应照明系统，其中，所述实体C是道路危险或行车状况，并且所述前照灯光束变化C包括朝向所述道路危险或行车状况投射额外照度。
27.根据权利要求21所述的合作自适应照明系统，其中，所述实体C是道路危险或行车状况，并且所述前照灯光束变化C包括减少朝向所述道路危险或行车状况投射的照度。
28.一种用于第一车辆中的合作自适应照明系统，包括：
a)第一远程信息处理控制单元，所述第一远程信息处理控制单元确定与所述第一车辆相关联的第一坐标(X,Y)并且发射坐标以由其它车辆接收；
b)第二远程信息处理控制单元，所述第二远程信息处理控制单元
i)接收与第二车辆相关联的第二坐标(X,Y)；
ii)使用所述第一坐标(X,Y)和所述第二坐标(X,Y)来计算所述第一车辆和所述第二车辆的参数；以及
iii)当所述参数低于第一预定阈值时引起由所述第一车辆中的照明装置产生的照度变化。
29.根据权利要求28所述的合作自适应照明系统，所述参数为距离。
30.根据权利要求28所述的合作自适应照明系统，所述参数为下列参数中的至少一个：时间、接近区的入口、信号强度或车辆状态。
31.根据权利要求28所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一坐标(X,Y)表示所述第一车辆的位置。
32.根据权利要求28所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二坐标(X,Y)表示所述第二车辆的位置。
33.根据权利要求31所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二坐标(X,Y)表示所述第二车辆的位置。
34.根据权利要求29所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一坐标(X,Y)表示所述第一车辆的位置。
35.根据权利要求28所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二坐标(X,Y)表示所述第二车辆的位置。
36.根据权利要求28所述的合作自适应照明系统，其中，所述照度变化减少朝向所述第二车辆的驾驶员的眼睛投射的光。
37.一种用于第一车辆中的合作自适应外部照明系统，包括：
自适应外部照明系统；
控制系统，所述控制系统用来控制所述自适应外部照明系统的操作，包括：
a)发射器，所述发射器发射与所述第一车辆相关联的第一数据；
b)接收器，所述接收器接收与第二车辆相关联的第二数据；以及
c)计算机，所述计算机
(i)使用所述第一数据和所述第二数据来计算所述第一车辆和所述第二车辆的参数A；以及
(ii)当所述参数A低于第一预定阈值T1时，引起由所述自适应外部照明系统投射的前照灯光束变化。
38.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述参数A为距离。
39.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述参数A为下列参数中的至少一个：时间、接近区的入口、信号强度或车辆状态。
40.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一数据表示所述第一车辆的位置。
41.根据权利要求7所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二数据表示所述第二车辆的位置。
42.根据权利要求40所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二数据表示所述第二车辆的位置。
43.根据权利要求38所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一数据表示所述第一车辆的位置。
44.根据权利要求43所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二数据表示所述第二车辆的位置。
45.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，
所述接收器从固定发射器接收表示道路危险或行车状况的位置的第三数据；以及
所述计算机计算在所述第一车辆与所述道路危险之间的参数B，并且当所述参数B小于第二预定阈值T2时引起由所述第一车辆投射的前照灯光束变化。
46.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，
1)所述接收器从与行人相关联的移动发射器接收表示所述行人的位置的第四数据；
2)所述计算机计算在所述第一车辆与所述行人之间的参数C，并且当所述参数C低于第三预定阈值T3时引起由所述第一车辆投射的前照灯光束变化。
47.根据权利要求46所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述变化包括增加照射到所述行人上的照度。
48.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第二车辆靠近所述第一车辆并且所述变化包括减少照射所述第二车辆的光。
49.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，所述第一车辆和所述第二车辆都在相同方向上行进，其中所述第一车辆在所述第二车辆后方，并且所述变化包括减少照射所述第二车辆的光。
50.根据权利要求37所述的合作自适应外部照明系统，其中，识别所述第一车辆的所述位置的所述第一数据是从人造地球卫星获得的数据。
51.根据权利要求1所述的合作自适应照明系统，并且还包括：
d)第二接收器，所述第二接收器接收额外数据，所述额外数据是对于所述第二数据冗余的数据，所述额外数据表示所述第二车辆、行人或基础设施中至少一个的位置，
其中所述计算机使用所述额外数据来计算或验证参数A。
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