CN108216009A - 一种多信息融合的自适应前照灯系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车电子技术领域，主要解决车辆在弯道上行驶时如何达到最佳的照明效果的问题。这是一种多信息融合的自适应前照灯系统，包括开关信号传感器、方向盘转角传感器、车速传感器、车载GPS、高精度地图、车载电源、驱动电机位置矫正模块、自适应前照灯控制器、车灯复位机械结构、右灯电机驱动模块、右灯驱动电机、左灯电机驱动模块、左灯驱动电机、检测保护模块和故障警示模块组成。其用途主要有二，一是能够解决道路条件和曲率变化差异对车灯转向模型的影响；二是通过判断车辆的行进方向，及建立车灯转向模型，通过步进电机控制车灯的转向，达到车灯弯道照明的最佳效果，从而更好的为驾驶员提供良好的照明环境。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种融合GPS和高精度地图信息的自适应前照灯系统。
背景技术
伴随着汽车技术的快速发展，道路交通呈现出高速化、驾驶人员非职业化和车流密集化的趋势。频繁的交通事故、惨重的人员伤亡和巨大的财产损失，使汽车安全问题成为一个社会性问题。统计表明，超过80%的交通事故发生在黑暗和恶劣的天气情况下，大约70%的车人相撞发生在夜间，发生于夜晚的汽车事故，死亡率超过40%。自适应前照灯系统由安装在车身的速度传感器、方向盘转角传感器、倾角传感器、电子控制单元和执行系统组成。传感器用于收集车辆的运行状态，电子控制单元根据传感器采集的信号计算出大灯所需转过的角度，然后由执行机构负责把大灯驱动到既定的位置，从而解决车辆在弯道上行驶时的照明效果。在实际应用过程中，由于驾驶员驾驶习惯的差异和道路曲率的多样变化，根据车辆运动状态来精确估算车灯的照射角度存在一定的难度，从而使得自适应前照灯系统的用户体验效果较差。
发明内容
具体的技术方案如下：
一种多信息融合的自适应前照灯系统，包括开关信号传感器、方向盘转角传感器、车速传感器、车载GPS、高精度地图、车载电源、驱动电机位置矫正模块、自适应前照灯控制器、车灯复位机械结构、右灯电机驱动模块、右灯驱动电机、左灯电机驱动模块、左灯驱动电机、检测保护模块和故障警示模块组成。开关信号传感器、方向盘转角传感器、车速传感器、车载GPS、高精度地图作为传感器模块，均与自适应前照灯控制器相连。车载电源作为电源供给模块，与自适应前照灯控制器相连。自适应前照灯控制器与左、右灯电机驱动模块相连，左、右灯电机驱动模块分别与左、右灯驱动电机相连。驱动电机位置矫正模块能够实现左右灯位置的精确定位，其输入接左右、灯电机驱动模块，其输出接自适应前照灯控制器。
一种多信息融合的自适应前照灯系统的控制方法，通过GPS定位位置和高精度地图融合获取当前车辆行驶的道路曲率信息，结合车辆运动状态参数，建立夜间弯道行车时的精确车灯转向模型，通过控制器实时控制左右车灯驱动电机使左右车灯能够自适应道路弯曲变化，为车辆提供最佳的照明状态，从而保证夜间行车安全，具体实现包括以下步骤：
第一步：通过车载GPS获取车辆的经纬度数据，根据车辆运行前一时刻和后一时刻的经纬度数据，计算车辆的航向角。
第二步：在获取车辆的定位和航向角信息后，在高精度地图中进行道路匹配，以此获取车辆所在的道路信息。车载GPS采用差分定位，高精度地图的精度为亚米级，可精确获得车辆所在道路的曲率信息，得到车辆所在道路的曲率半径R。
第三步：在车辆行驶过程中，为避免意外情况发生，驾驶员需要一定的时间T0来做出相应的反应，一般取T0为2.5-3秒之间，本实施例取2.5秒。
第四步：由于大多车辆靠道路右侧行驶，则车辆向右转弯为内侧，向左为外侧，建模时考虑向内侧转向角大于向外侧转向角。根据上述三个步骤获取航向角、道路曲率半径R和驾驶员反应时间T0，结合车速传感器信息v和方向盘转角传感器信号，计算车辆左、右大灯的转向角度。
（1）,向内侧转向，车辆左、右大灯的转向角度按下式计算：
（2）,向外侧转向，车辆左、右大灯的转向角度按下式计算：
式中为偏转系数，按下式选取：
第五步：自适应前照灯控制器将车辆左、右大灯的转向角度发送至左、右灯电机驱动模块，通过左、右灯驱动电机使得汽车的前大灯的照射角度适应道路曲率的变化，并利用驱动电机位置矫正模块接收左、右灯驱动电机的位置反馈信号实现精确车灯位置控制，提高车辆在夜间弯道行驶的安全性。
本发明的有益效果在于：
（1）利用车载GPS获取车辆经纬度坐标，并匹配到高精度地图的道路上，从而实时获得车辆行驶的道路曲率半径，解决道路条件和曲率变化差异对车灯转向模型的影响。
（2）结合车辆的速度和位置变化判断车辆的行进方向，结合车辆运动状态和车身参数，建立车灯转向模型，通过步进电机控制车灯的转向，达到车灯弯道照明的最佳效果，从而更好的为驾驶员提供良好的照明环境。
附图说明
图1为自适应前照灯系统结构示意图
图2为自适应前照灯系统控制流程图
附图中标记：
1- 开关信号传感器；2-方向盘转角传感器；3-车速传感器；4-车载GPS；5-高精度地图；6-车载电源；7-车灯复位机械结构；8-自适应前照灯控制器；9-右灯电机驱动模块；10-右灯驱动电机；11-左灯电机驱动模块；12-左灯驱动电机；13-检测保护模块；14-故障警示模块；15-驱动电机位置矫正模块。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
一种多信息融合的自适应前照灯系统，包括开关信号传感器1、方向盘转角传感器2、车速传感器3、车载GPS4、高精度地图5、车载电源6、车灯复位机械结构7、自适应前照灯控制器8、右灯电机驱动模块9、右灯驱动电机10、左灯电机驱动模块11、左灯驱动电机12、检测保护模块13、故障警示模块14和驱动电机位置矫正模块15组成。开关信号传感器1、方向盘转角传感器2、车速传感器3、车载GPS4、高精度地图5作为传感器模块，均与自适应前照灯控制器8相连。车载电源6作为电源供给模块，与自适应前照灯控制器8相连。自适应前照灯控制器8分别与左灯电机驱动模块9，右灯电机驱动模块11相连，左灯电机驱动模块9和右灯电机驱动模块11分别与左灯驱动电机10和右灯驱动电机11相连。驱动电机位置矫正模块15能够实现左右灯位置的精确定位，其输入分别接左灯电机驱动模块9和右灯电机驱动模块11，其输出接自适应前照灯控制器8。
一种多信息融合的自适应前照灯系统的控制方法，通过GPS定位位置和高精度地图融合获取当前车辆行驶的道路曲率信息，结合车辆运动状态参数，建立夜间弯道行车时的精确车灯转向模型，通过控制器实时控制左右车灯驱动电机使左右车灯能够自适应道路弯曲变化，为车辆提供最佳的照明状态，从而保证夜间行车安全，具体实现包括以下步骤：
第一步：通过车载GPS4获取车辆的经纬度数据，根据车辆运行前一时刻和后一时刻的经纬度数据，计算车辆的航向角。
第二步：在获取车辆的定位和航向角信息后，在高精度地图5中进行道路匹配，以此获取车辆所在的道路信息。车载GPS采用差分定位，高精度地图的精度为亚米级，可精确获得车辆所在道路的曲率信息，得到车辆所在道路的曲率半径R。
第三步：在车辆行驶过程中，为避免意外情况发生，驾驶员需要一定的时间T0来做出相应的反应，一般取T0为2.5-3秒之间，本实施例取2.5秒。
第四步：由于大多车辆靠道路右侧行驶，则车辆向右转弯为内侧，向左为外侧，建模时考虑向内侧转向角大于向外侧转向角。根据上述三个步骤获取航向角、道路曲率半径R和驾驶员反应时间T0，结合车速传感器信息v和方向盘转角传感器信号，计算车辆左、右大灯的转向角度。
（1）,向内侧转向，车辆左、右大灯的转向角度按下式计算：
（2）,向外侧转向，车辆左、右大灯的转向角度按下式计算：
式中为偏转系数，按下式选取：
第五步：自适应前照灯控制器8将车辆左、右大灯的转向角度发送至左、右灯电机驱动模块9和11，通过左、右灯驱动电机10和12使得汽车的前大灯的照射角度适应道路曲率的变化，并利用驱动电机位置矫正模块15接收左、右灯驱动电机10和12的位置反馈信号实现精确车灯位置控制，提高车辆在夜间弯道行驶的安全性。
Claims (6)
1.一种多信息融合的自适应前照灯系统，包括开关信号传感器1、方向盘转角传感器2、车速传感器3、车载GPS4、高精度地图5、车载电源6、车灯复位机械结构7、自适应前照灯控制器8、右灯电机驱动模块9、右灯驱动电机10、左灯电机驱动模块11、左灯驱动电机12、检测保护模块13、故障警示模块14和驱动电机位置矫正模块15组成。
2.根据权利要求1所述的一种多信息融合的自适应前照灯系统，其特征在于开关信号传感器1、方向盘转角传感器2、车速传感器3、车载GPS4、高精度地图5作为传感器模块，均与自适应前照灯控制器8相连，车载电源6作为电源供给模块，与自适应前照灯控制器8相连，自适应前照灯控制器8分别与左灯电机驱动模块9，右灯电机驱动模块11相连，左灯电机驱动模块9和右灯电机驱动模块11分别与左灯驱动电机10和右灯驱动电机11相连，驱动电机位置矫正模块15能够实现左右灯位置的精确定位，其输入分别接左灯电机驱动模块9和右灯电机驱动模块11，其输出接自适应前照灯控制器8。
3.根据权利要求1所述的一种多信息融合的自适应前照灯系统，其特征在于通过车载GPS4获取车辆的经纬度数据，根据车辆运行前一时刻和后一时刻的经纬度数据，计算车辆的航向角。
4.根据权利要求1所述的一种多信息融合的自适应前照灯系统，其特征在于在获取车辆的定位和航向角信息后，在高精度地图5中进行道路匹配，以此获取车辆所在的道路信息，车载GPS采用差分定位，高精度地图的精度为亚米级，可精确获得车辆所在道路的曲率信息，得到车辆所在道路的曲率半径R。
5.根据权利要求1所述的一种多信息融合的自适应前照灯系统，其特征在于在车辆行驶过程中，为避免意外情况发生，驾驶员需要一定的时间T0来做出相应的反应，一般取T0为2.5-3秒之间，本实施例取2.5秒。
6.根据权利要求1所述的一种多信息融合的自适应前照灯系统，其特征在于由于大多车辆靠道路右侧行驶，则车辆向右转弯为内侧，向左为外侧，建模时考虑向内侧转向角大于向外侧转向角，根据上述三个步骤获取航向角、道路曲率半径R和驾驶员反应时间T0，结合车速传感器信息v和方向盘转角传感器信号，计算车辆左、右大灯的转向角度，
（1）,向内侧转向，车辆左、右大灯的转向角度按下式计算：
（2）,向外侧转向，车辆左、右大灯的转向角度按下式计算：
式中为偏转系数，按下式选取：
根据权利要求1所述的一种多信息融合的自适应前照灯系统，其特征在于自适应前照灯控制器8将车辆左、右大灯的转向角度发送至左、右灯电机驱动模块9和11，通过左、右灯驱动电机10和12使得汽车的前大灯的照射角度适应道路曲率的变化，并利用驱动电机位置矫正模块15接收左、右灯驱动电机10和12的位置反馈信号实现精确车灯位置控制，提高车辆在夜间弯道行驶的安全性。
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2016
- 2016-12-22 CN CN201611196509.3A patent/CN108216009A/zh active Pending
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