CN111055757B - 车辆及其自适应灯光控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆及其自适应灯光控制系统，该自适应灯光控制系统包括：前照灯；外部图像处理器，外部图像处理器用于获取外部环境光强度信息和车辆的前方图像，并根据外部环境光强度信息生成相应的前照灯开启指令，以及根据车辆的前方图像生成前车距离信息；控制器，控制器分别与前照灯和外部图像处理器相连，控制器用于接收前照灯开启指令和前车距离信息，并根据前照灯开启指令和前车距离信息控制前照灯开启和对前照灯的亮度进行调节。本发明能够在防止前车驾驶眩目的同时，充分保障夜间照明需求，提高了夜间驾驶的安全性。

Description

车辆及其自适应灯光控制系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种车辆的自适应灯光控制系统和一种车辆。
背景技术
随着智能汽车电子的飞速发展，前照灯也在朝着智能化的方向发展。目前，市面上主流的有HSS(Hi-beam Support System，自适应远光辅助系统)、AFS(Adaptive Front-Lighting System，自适应转向大灯系统)、ADB(Adaptive Driving Beam，自适应远光灯)等智能车灯。其中，ADB智能车灯主要通过关闭前方车辆所在区域内的灯光，从而避免对前方驾驶员造成眩目；AFS智能车灯主要根据方向盘传感器、车速信息，实现车辆转弯时的自动调节大灯照射方向；HSS智能车灯主要通过雨量光照传感器及安装在前挡风玻璃上的外部图像处理器来实现远近光的自动切换功能。
针对具有远近光自动控制功能的HSS而言，虽然可通过关闭远光来避免对前方车辆的眩目。然而，其并没有实现在防眩目的同时使得夜间照明最大化，对夜间驾驶的安全性而言，存在一定的局限性和缺陷。
发明内容
本发明为解决目前对于车辆灯光控制效果不够好的技术问题，提供了一种车辆及其自适应灯光控制系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种车辆的自适应灯光控制系统，包括：前照灯；外部图像处理器，所述外部图像处理器用于获取外部环境光强度信息和所述车辆的前方图像，并根据所述外部环境光强度信息生成相应的前照灯开启指令，以及根据所述车辆的前方图像生成前车距离信息；控制器，所述控制器分别与所述前照灯和所述外部图像处理器相连，所述控制器用于接收所述前照灯开启指令和所述前车距离信息，并根据所述前照灯开启指令和所述前车距离信息控制所述前照灯开启和对所述前照灯的亮度进行调节。
所述外部图像处理器包括：感光传感器，所述感光传感器用于获取所述外部环境光强度信息；摄像头，所述摄像头用于获取所述车辆的前方图像；第一处理模块，所述第一处理模块分别与所述感光传感器和所述摄像头相连，所述第一处理模块用于根据所述外部环境光强度信息进行阈值比对，以判断外部环境光强度是否达到预设的近光和远光开启条件，并在达到预设的近光和远光开启条件时对应生成近光和远光开启指令，所述第一处理模块还用于根据所述车辆的前方图像进行前车识别和数据匹配，以生成所述前车距离信息；第一通信模块，所述第一通信模块与所述控制器进行通信连接，以向所述控制器发送所述近光和远光开启指令和所述前车距离信息。
所述控制器包括：第二通信模块，所述第二通信模块与所述第一通信模块进行通信连接，以接收所述近光和远光开启指令和所述前车距离信息；前照灯驱动模块，所述前照灯驱动模块分别与所述前照灯的近光灯和远光灯相连；供电恒流源，所述供电恒流源与所述前照灯驱动模块相连；第二处理模块，所述第二处理模块分别与所述第二通信模块和所述前照灯驱动模块相连，所述第二处理模块用于根据所述近光和远光开启指令对所述前照灯驱动模块进行驱动控制，以对应控制所述近光灯和所述远光灯开启，并实时根据所述前车距离信息对所述远光灯的亮度进行调节。
所述第二处理模块根据以下公式对所述远光灯的亮度进行调节：
其中，E为所述远光灯的中心亮度，D为前车距离，Iv为所述远光灯的发光强度。
所述第一处理模块包括DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)处理器和MCU(Micro Controller Unit，微控制单元)芯片，所述第二处理模块包括MCU芯片。
所述第一通信模块和所述第二通信模块均包括CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)收发器。
所述第一处理模块的MCU芯片型号为XC2234L-20F66L，所述第二处理模块的MCU芯片型号为MS9S12G192。
所述CAN收发器的型号为TJA1041AT。
所述前照灯为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯，所述前照灯驱动模块包括型号为TPS92661的LED驱动芯片。
一种车辆，包括上述车辆的自适应灯光控制系统。
本发明的有益效果：
本发明通过外部图像处理器根据外部环境光强度信息生成相应的前照灯开启指令，根据车辆的前方图像生成前车距离信息，通过控制器根据前照灯开启指令和前车距离信息控制前照灯开启和对前照灯的亮度进行调节，由此，可避免为防眩目而直接关闭车灯，能够在防止前车驾驶眩目的同时，充分保障夜间照明需求，提高了夜间驾驶的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例的车辆的自适应灯光控制系统的方框示意图；
图2为本发明一个实施例的车辆的自适应灯光控制系统的方框示意图；
图3为本发明一个实施例的DSP处理器的电路图；
图4为本发明一个实施例的第一处理模块的MCU芯片的电路图；
图5为本发明一个实施例的第二处理模块的MCU芯片的电路图；
图6为本发明一个实施例的CAN收发器的电路图；
图7为本发明一个实施例的前照灯驱动模块的电路图；
图8为本发明一个实施例的供电恒流源的电路图；
图9为本发明一个实施例的前照灯控制示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图描述本发明实施例的车辆及其自适应灯光控制系统。
如图1所示，本发明实施例的车辆的自适应灯光控制系统，包括前照灯10、外部图像处理器20和控制器30。其中，外部图像处理器20用于获取外部环境光强度信息和车辆的前方图像，并根据外部环境光强度信息生成相应的前照灯开启指令，以及根据车辆的前方图像生成前车距离信息；控制器30分别与前照灯10和外部图像处理器20相连，控制器30用于接收前照灯开启指令和前车距离信息，并根据前照灯开启指令和前车距离信息控制前照灯10开启和对前照灯10的亮度进行调节。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，前照灯10可包括近光灯11和远光灯12。外部图像处理器20可包括感光传感器21、摄像头22、第一处理器23和第一通信模块24。其中，感光传感器21用于获取外部环境光强度信息；摄像头22用于获取车辆的前方图像；第一处理模块23分别与感光传感器21和摄像头22相连，第一处理模块23用于根据外部环境光强度信息进行阈值比对，以判断外部环境光强度是否达到预设的近光和远光开启条件，并在达到预设的近光和远光开启条件时对应生成近光和远光开启指令，第一处理模块23还用于根据车辆的前方图像进行前车识别和数据匹配，以生成前车距离信息；第一通信模块24与控制器30进行通信连接，以向控制器30发送近光和远光开启指令和前车距离信息。控制器30可包括第二通信模块31、前照灯驱动模块32、供电恒流源33和第二处理模块34。其中，第二通信模块31与第一通信模块24进行通信连接，以接收近光和远光开启指令和前车距离信息；前照灯驱动模块32分别与前照灯10的近光灯11和远光灯12相连；供电恒流源33与前照灯驱动模块32相连；第二处理模块34分别与第二通信模块31和前照灯驱动模块32相连，第二处理模块34用于根据近光和远光开启指令对前照灯驱动模块32进行驱动控制，以对应控制近光灯11和远光灯12开启，并实时根据前车距离信息对远光灯12的亮度进行调节。
在本发明的一个实施例中，第一处理模块23包括DSP处理器和MCU芯片，第二处理模块34包括MCU芯片。第一通信模块24和第二通信模块31均包括CAN收发器，通过CAN通信，可节约连接线束，降低故障率。
在本发明的一个具体实施例中，前照灯10为LED灯。外部图像处理器20中感光传感器21型号可为AR0330。
在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，外部图像处理器20中DSP处理器包括型号为DS90UB913A-Q1的数据处理芯片。
在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，外部图像处理器20中第一处理模块23的MCU芯片型号为XC2234L-20F66L。
在本发明的一个具体实施例中，如图5所示，控制器30中第二处理模块34的MCU芯片型号为MS9S12G192。
在本发明的一个具体实施例中，如图6所示，外部图像处理器20和控制器30中CAN收发器的型号均为TJA1041AT，CAN收发器还可包括若干电阻和电容组成的外围电路。
在本发明的一个具体实施例中，如图7所示，控制器30中前照灯驱动模块32可包括型号为TPS92661的LED驱动芯片。
在本发明的一个具体实施例中，供电恒流源33可包括LM5022芯片或LM3409芯片，图8以LM3409为例，并示出了其外围电路。
进一步而言，首先，外部图像处理器20可采集和处理外部环境光强度和车辆的前方图像。
外部图像处理器20通过自带的感光传感器21采集环境光强度信息，并通过模数转换器将环境光强度模拟信号转变成数字信号并传送给DSP处理器。DSP处理器处理接收并计算和处理环境光强度信息，并将计算结果发送给MCU。MCU接收到DSP处理器发送的数据后，对其进行数字滤波处理并得出准确的环境光强数据。最后，MCU通过阈值比对来判断环境光强数据是否达到预设的近光和远光开启条件，若达到近光和远光的开启条件，则通过CAN收发器向控制器30发送开启近光灯和远光灯的控制命令。反之，则不发送相应的控制命令。
外部图像处理器20通过摄像头22采集车辆的前方图像，判断前方有无车辆并获取前方车辆位置和距离信息。图像算法采用经典的HOG+SVM算法，利用前方车辆的尾灯部分的水平边缘特征和垂直边缘特征生成车辆可能存在的假设区域，在此基础上，提取假设区域内的HOG特征，利用SVM训练得到的分类器进行验证，并完成前向车辆的识别。简单来说，外部图像处理器20根据前车在图像中的大小并通过数据匹配可得出前车的距离信息。最后，外部图像处理器将获取前车距离信息通过CAN收发器发送给控制器30。
其次，控制器30可接收并处理外部图像处理器20发送的CAN报文信息，并根据处理结果来控制前照灯的近光与远光。
控制器30可根据外部图像处理器20发送的近光和远光的开启命令来实时地控制前照灯近光与远光的开启。
控制器30可获取并解析外部图像处理器20发送的前车距离信息。由于远光灯并非均匀分布，所以本发明实施例以远光灯中心亮度为准，控制器30的第二处理模块34可根据以下公式对远光灯的亮度进行调节：
其中，E为远光灯的中心亮度，D为前车距离，Iv为远光灯的发光强度。
本发明实施例的控制系统可根据本车与前车的距离D的变化，通过实时调整驱动远光灯的PWM波，从而实现实时调节远光灯的发光强度Iv。最后，使得与本车距离为D处的光照强度E，满足人眼可承受最大光照强度，即小于10lux。
总体而言，本发明实施例的车辆的自适应灯光控制系统工作过程包括：
步骤一：车辆上电，各模块初始化，系统启动。
步骤二：外部图像处理器获取外部环境光强度信息并通过预设的阈值比对，判断是否满足近光灯的开启条件，若满足则向控制器发送“近光开启”的控制命令；反之，则不发送控制命令。若近光灯满足开启条件，则外部图像处理器进一步通过预设的阈值比对，判断是否满足远光灯的开启条件，若满足开启条件则向控制器发送“远光开启”的控制命令；反之，则不发送控制命令。同时，外部图像处理器向控制器实时发送前方车辆距离信息。
步骤三：控制器在接收到“近光开启”控制命令后，控制近光灯开启；在接收到“远光开启”控制命令后，控制远光灯开启并进一步结合获取的前方车辆距离信息来调节远光灯亮度。
在本发明的一个具体实施例中，如图9所示，当外部环境光强度满足近光开启条件，不满足远光开启条件时，只开启近光灯。当外部环境光强度满足近光和远光的开启条件，同时，外部图像处理器获取到前方车辆并发送给控制器，控制器根据前述亮度调节公式，计算出在三种不同工况下远光灯的发光强度，并分别设置对应的PWM波调节前照灯中的远光灯发光强度为最大值的50％、70％、90％，使得距离本车D处的光照强度E小于10lux。当外部图像处理器识别车辆前方300m范围内无车，且外部环境光强度满足近光和远光的开启条件时，远光灯亮度达到最大值。
根据本发明实施例的车辆的自适应灯光控制系统，通过外部图像处理器根据外部环境光强度信息生成相应的前照灯开启指令，根据车辆的前方图像生成前车距离信息，通过控制器根据前照灯开启指令和前车距离信息控制前照灯开启和对前照灯的亮度进行调节，由此，可避免为防眩目而直接关闭车灯，能够在防止前车驾驶眩目的同时，充分保障夜间照明需求，提高了夜间驾驶的安全性。
对应上述实施例，本发明还提出一种车辆。
本发明实施例的车辆包括本发明上述任一实施例的车辆的自适应灯光控制系统，其具体的实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的车辆，夜间驾驶的安全性较高。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，执行所述方法的自适应灯光控制系统包括：前照灯；外部图像处理器，所述外部图像处理器用于获取外部环境光强度信息和所述车辆的前方图像，并根据所述外部环境光强度信息生成相应的前照灯开启指令，以及根据所述车辆的前方图像生成前车距离信息；控制器，所述控制器分别与所述前照灯和所述外部图像处理器相连，所述控制器用于接收所述前照灯开启指令和所述前车距离信息，并根据所述前照灯开启指令和所述前车距离信息控制所述前照灯开启和对所述前照灯的亮度进行调节，所述方法包括：
步骤一：车辆上电，各模块初始化，系统启动；
步骤二：外部图像处理器获取外部环境光强度信息并通过预设的阈值比对，判断是否满足近光灯的开启条件，若满足则向控制器发送“近光开启”的控制命令；反之，则不发送控制命令，若近光灯满足开启条件，则外部图像处理器进一步通过预设的阈值比对，判断是否满足远光灯的开启条件，若满足开启条件则向控制器发送“远光开启”的控制命令；反之，则不发送控制命令，同时，外部图像处理器向控制器实时发送前方车辆距离信息；
步骤三：控制器在接收到“近光开启”控制命令后，控制近光灯开启；在接收到“远光开启”控制命令后，控制远光灯开启并进一步结合获取的前方车辆距离信息来调节远光灯亮度，具体根据以下亮度调节公式对所述远光灯的亮度进行调节：
其中，E为所述远光灯的中心亮度，D为前车距离，Iv为所述远光灯的发光强度，
当外部环境光强度满足近光开启条件，不满足远光开启条件时，只开启近光灯，当外部环境光强度满足近光和远光的开启条件，同时，外部图像处理器获取到前方车辆并发送给控制器，控制器根据亮度调节公式，计算出在三种不同工况下远光灯的发光强度，并分别设置对应的PWM波调节前照灯中的远光灯发光强度为最大值的50％、70％、90％，使得距离本车D处的光照强度E小于10lux，当外部图像处理器识别车辆前方300m范围内无车，且外部环境光强度满足近光和远光的开启条件时，远光灯亮度达到最大值。
2.根据权利要求1所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述外部图像处理器包括：
感光传感器，所述感光传感器用于获取所述外部环境光强度信息；
摄像头，所述摄像头用于获取所述车辆的前方图像；
第一处理模块，所述第一处理模块分别与所述感光传感器和所述摄像头相连，所述第一处理模块用于根据所述外部环境光强度信息进行阈值比对，以判断外部环境光强度是否达到预设的近光和远光开启条件，并在达到预设的近光和远光开启条件时对应生成近光和远光开启指令，所述第一处理模块还用于根据所述车辆的前方图像进行前车识别和数据匹配，以生成所述前车距离信息；
第一通信模块，所述第一通信模块与所述控制器进行通信连接，以向所述控制器发送所述近光和远光开启指令和所述前车距离信息。
3.根据权利要求2所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述控制器包括：
第二通信模块，所述第二通信模块与所述第一通信模块进行通信连接，以接收所述近光和远光开启指令和所述前车距离信息；
前照灯驱动模块，所述前照灯驱动模块分别与所述前照灯的近光灯和远光灯相连；
供电恒流源，所述供电恒流源与所述前照灯驱动模块相连；
第二处理模块，所述第二处理模块分别与所述第二通信模块和所述前照灯驱动模块相连，所述第二处理模块用于根据所述近光和远光开启指令对所述前照灯驱动模块进行驱动控制，以对应控制所述近光灯和所述远光灯开启，并实时根据所述前车距离信息对所述远光灯的亮度进行调节。
4.根据权利要求3所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述第一处理模块包括DSP处理器和MCU芯片，所述第二处理模块包括MCU芯片。
5.根据权利要求3所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述第一通信模块和所述第二通信模块均包括CAN收发器。
6.根据权利要求4所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述第一处理模块的MCU芯片型号为XC2234L-20F66L，所述第二处理模块的MCU芯片型号为MS9S12G192。
7.根据权利要求5所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述CAN收发器的型号为TJA1041AT。
8.根据权利要求3所述的车辆的自适应灯光控制方法，其特征在于，所述前照灯为LED灯，所述前照灯驱动模块包括型号为TPS92661的LED驱动芯片。
9.一种车辆，其特征在于，包括车辆的自适应灯光控制系统，所述系统执行权利要求1-8中任一项所述的车辆的自适应灯光控制方法。
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