CN111731182A - 一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统及方法 - Google Patents

一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统及方法 Download PDF

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    • B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
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    • B60Q1/085—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights adjustable, e.g. remotely-controlled from inside vehicle automatically due to special conditions, e.g. adverse weather, type of road, badly illuminated road signs or potential dangers

Abstract

本发明公开了一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统及方法，涉及汽车智能前照明系统技术领域。包括以下步骤：步骤1：通过采集汽车行驶信息及道路信息，判断是否处于恶劣天气。步骤2：通过毫米波雷达判断车辆前方是否存在其他车辆，并确定其具体位置。步骤3：通过毫米波雷达检测前方车辆与本车的相对距离L和相对速度v，通过设计的前照灯垂直偏转模型获得当前的前照灯偏转角度。步骤4：将步骤3获取的前照灯垂直偏转角度信号输送至步进电机控制模块，进行前照灯角度调节。本发明可有效提高在阴雨天气的行车安全性，改善了在跟车及会车行驶时对其他车辆驾驶员造成的眩光现象，改进了自适应照明系统，显著提高了夜间行车的安全性。

Description

一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种车辆前照明技术领域，具体涉及能够适应恶劣天气的自适应前照灯的控制系统及方法。
背景技术
随着汽车工业的发展以及安全意识的提高，传统前照灯系统暴露出很多的问题。传统前照灯光型分布单一，照明范围较窄，在转弯等工况存在照明不足的问题，同时在会车及跟车行驶时，存在光污染的问题。传统前照灯系统不能在给驾乘者提供良好的视觉范围的同时，避免对行人及其他车辆的光线滥用，提高夜间行车驾驶员及行人的安全性。
自适应前照灯系统的出现较好地解决了传统前照灯系统存在的问题，通过对前照灯进行动态调节，实现随动转向、远近光自动切换，确保了驾驶者前方道路上的较佳照明效果。针对目前复杂多变的路况，自适应前照灯系统还有一定的提升空间，尤其在气候恶劣，行车环境复杂多变的状况下，驾乘者对汽车的照明需求提出了更高的要求。当车辆在雨天会车及跟车行驶时，前方车辆的驾驶者会被路面积水反射的光线炫目，存在安全隐患。
现阶段自适应前照灯系统研究并不充分，还停留在汽车前照灯的弯道辅助照明，忽略了在恶劣天气下，由于路面积水的反射作用，造成眩光引发事故的危险。因此，需要对自适应前照灯系统进行改进，提高恶劣天气下的行车安全。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过以下技术手段实现。
一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统，包括毫米波雷达，车速传感器，中央控制单元，雨量传感器，步进电机控制模块。
所述毫米波雷达用于获取车辆前方的图像信息，判断对向车道是否有其他车辆，所述毫米波雷达用于获取对向车辆的速度以及与本车的相对位置，所述车速传感器用于测量本车的实际行驶速度，所述雨量传感器用于判断是否处于雨天，所述中央控制单元接收所述毫米波雷达、所述车辆传感器以及所述雨量传感器的信息，经过内置的算法进行计算，得到前照灯该时刻的照射角度信息，并将前照灯此刻的照射角度信息发送给所述步进电机控制模块，所述步进电机控制模块通过控制步进电机实现前照灯照射角度的调节。
一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，包括以下步骤：
步骤1：通过采集汽车行驶信息及道路信息，判断此时车辆是否处于恶劣天气的行驶环境。
步骤2：通过毫米波雷达判断车辆前方以及对向车道是否存在其他车辆，并确定其相对位置。
步骤3：通过毫米波雷达检测前方车辆与本车的相对距离L和相对速度v，通过前照灯垂直偏转计算模型获得当前的前照灯偏转角度θ。
步骤4：将步骤3获取的前照灯垂直偏转角度信号输送至步进电机控制模块，进行前照灯角度调节。
进一步，所述步骤1具体实现如下：
步骤1.1：依据车辆内部信息，判断是否已开启前照灯。
步骤1.2：依据雨量传感器以及检测车辆是否已开启雨刷且启动三秒以上，判断车辆是否处于阴雨天气的行驶环境。
进一步，所述步骤2具体实现如下：
步骤2.1：依据车辆总线信息，判断该功能模块是否开启。
步骤2.2：通过毫米波雷达天线向外发出一系列连续调频毫米波，其频率随时间按调制电压的规律变化，基于多普勒效应，对反射与发射信号进行对比计算，获取目标车辆的距离和相对速度，并判断与本车的相对位置及行驶状态。进一步，所述步骤3具体实现如下：
步骤3.1：根据步骤2得到的其他车辆的行驶信息及相对位置，将前方车辆分为同向行驶与相向行驶。
步骤3.2：使用毫米波雷达雷达探测其与本车的相对距离L与速度v，并依据速度传感器获取本车此时的速度u。
步骤3.3：当两车为相向而行时，为避免路面反光造成对向车辆驾驶员炫目，需要对前照灯角度进行调节，使反射光线照射至对向车辆车身处，避免反射光线照射驾驶员；当两车为同行行驶时，为避免路面反射光线通过前车后视镜对驾驶员造成炫目，需要对前照灯角度进行调节，避免反射光线照射前车后视镜。
更进一步，所述步骤3.3具体参考如下：
步骤3.3.1：在两车相向而行时，首先依据毫米波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure BDA0002386965380000031
式中：L为两车之间的距离；L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h0为车灯的安装高度。
当
Figure BDA0002386965380000032
时，不发生眩光现象；当
Figure BDA0002386965380000033
时，将发生眩光现象；当L＜L0时，不发生眩光现象；然后，当判断发生眩光现象后，需要调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure BDA0002386965380000034
步骤3.3.2：在两车同向而行时，首先依据超声波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure BDA0002386965380000035
式中：L为两车之间的距离；l为前车后部至反光镜的水平距离，L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h1为前车反光镜高度。
当判断发生眩光现象后，需要调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure BDA0002386965380000036
本发明有益效果如下：
本发明提供了一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统及方法，通过传感器及毫米波雷达对行驶环境的识别，确定了当前的行驶环境及工况，并依据毫米波雷达采集的距离信息，对是否发生眩光进行了判断，并计算出发生炫目时前照灯系统的调整角度，通过步进电机实现前照灯系统角度的调节。本发明可有效提高在阴雨天气的行车安全性，改善了在跟车及会车行驶时对其他车辆驾驶员造成的眩光现象，改进了自适应照明系统，显著提高了夜间行车的安全性。
附图说明
图1为基于毫米波雷达的恶劣天气近光照明控制系统框图；
图2位基于毫米波雷达的恶劣天气近光照明控制方法流程图；
图3为相向行驶时前照灯照射角度调整示意图；
图4为同向行驶时前照灯照射角度调整示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提供了一种基于毫米波雷达的恶劣天气近光照明控制系统，包括毫米波雷达，车速传感器，中央控制单元，雨量传感器，步进电机控制模块。所述毫米波雷达用于获取车辆前方的道路信息，判断对向车道是否有其他车辆，所述雷达用于获取对向车辆的速度以及与本车的相对位置，所述车速传感器用于测量本车的实际行驶速度，所述雨量传感器用于判断是否处于雨天，所述中央控制单元接收所述毫米波雷达、所述车辆传感器以及所述雨量传感器的信息，经过内置的算法进行计算，得到前照灯该时刻的照射角度信息，并将前照灯此刻的照射角度信息发送给所述的所述步进电机控制模块，所述步进电机控制模块通过控制步进电机实现前照灯照射角度的调节。
如图2所示，本发明提供了一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，包括以下步骤：
步骤1：采集汽车行驶信息及道路环境信息，并进行处理，判断此时车辆是否处于恶劣天气的行驶环境。
进一步，所述步骤1具体如下：
步骤1.1：依据汽车内部信息，判断是否已开启前照灯。
步骤1.2：依据雨量传感器以及检测车辆是否已开启雨刷且启动三秒以上，判断车辆是否处于阴雨天气的行驶环境。
步骤2：通过毫米波雷达判断车辆前方以及对向车道是否存在其他车辆，并确定其行驶信息及相对位置。
步骤3：通过雷达检测前方车辆与本车的相对距离L和相对速度v，通过前照灯垂直偏转计算模型获得当前的前照灯偏转角度。
进一步，所述步骤3具体如下：
步骤3.1：根据步骤2得到的其他车辆的行驶信息及相对位置，将前方车辆分为同向行驶与相向行驶。
步骤3.2：使用毫米波雷达探测其与本车的相对距离L与速度v，并依据速度传感器获取本车此时的速度u。
步骤3.3：当两车为相向而行时，为避免路面反光造成对向车辆驾驶员炫目，需要对前照灯角度进行调节，使反射光线照射至对向车辆车身处，避免反射光线照射驾驶员；当两车为同行行驶时，为避免路面反射光线通过前车后视镜对驾驶员造成炫目，需要对前照灯角度进行调节，避免反射光线照射前车后视镜。
更进一步：对于步骤3.3具体如下：
步骤3.3.1：在两车相向而行时，首先依据毫米波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure BDA0002386965380000051
式中：L为两车之间的距离；L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h0为车灯的安装高度。
当
Figure BDA0002386965380000052
时，不发生眩光现象；当
Figure BDA0002386965380000053
时，将发生眩光现象；当L＜L0时，不发生眩光现象；然后，当判断发生眩光现象后，需要调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure BDA0002386965380000054
步骤3.3.2：在两车同向而行时，首先依据毫米波雷达的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure BDA0002386965380000061
式中：L为两车之间的距离；l为前车后部至反光镜的水平距离，L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h1为前车反光镜高度。
当判断发生眩光现象后，需要调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure BDA0002386965380000062
步骤4：将步骤3获取的两车相向和同向行驶时前照灯垂直偏转角度信号输送至步进电机控制模块，进行前照灯角度调节。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统，其特征在于，包括毫米波雷达，车速传感器，中央控制单元，雨量传感器，步进电机控制模块；
所述毫米波雷达用于获取车辆前方的道路信息，判断对向车道是否有其他车辆，所述雷达用于获取对向车辆的速度以及与本车的相对位置，所述车速传感器用于测量本车的实际行驶速度，所述雨量传感器用于判断是否处于雨天，所述中央控制单元接收所述毫米波雷达、所述车速传感器以及所述雨量传感器的信息，经过内置的算法进行计算，得到前照灯该时刻的照射角度信息，并将前照灯此刻的照射角度信息发送给所述的步进电机控制模块，所述步进电机控制模块通过控制步进电机实现前照灯照射角度的调节。
2.根据权利要求1所述的一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统，其特征在于，所述中央控制单元内置算法包括：当两车相向而行时，首先依据毫米波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure FDA0002386965370000011
式中：L为两车之间的距离；L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h0为车灯的安装高度。
当
Figure FDA0002386965370000012
时，不发生眩光现象；当
Figure FDA0002386965370000013
时，将发生眩光现象；当L＜L0时，不发生眩光现象；
然后，当判断发生眩光现象后，调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure FDA0002386965370000014
3.根据权利要求1所述的一种能够适应恶劣天气的近光照明控制系统，其特征在于，所述中央控制单元内置算法还包括：当两车同向而行时，首先依据毫米波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure FDA0002386965370000021
式中：L为两车之间的距离；l为前车后部至反光镜的水平距离，L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h1为前车反光镜高度；
当判断发生眩光现象后，调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure FDA0002386965370000022
4.一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过采集汽车行驶信息及道路信息，判断此时车辆是否处于恶劣天气的行驶环境；
步骤2：通过毫米波雷达判断车辆前方以及对向车道是否存在其他车辆，并确定其相对位置；
步骤3：通过毫米波雷达检测前方车辆与本车的相对距离L和相对速度v，通过前照灯垂直偏转计算模型获得当前的前照灯垂直偏转角度θ；
步骤4：将步骤3获取的前照灯垂直偏转角度信号输送至步进电机控制模块，进行前照灯角度调节。
5.根据权利要求4所述的一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：依据车辆内部信息，判断是否已开启前照灯；
步骤1.2：依据雨量传感器以及检测车辆是否已开启雨刷且启动三秒以上，判断车辆是否处于阴雨天气的行驶环境。
6.根据权利要求4所述的一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：根据步骤2得到的其他车辆的行驶信息及相对位置，将前方车辆分为同向行驶与相向行驶；
步骤3.2：使用毫米波雷达探测其与本车的相对距离L与速度v，并依据速度传感器获取本车此时的速度u；
步骤3.3：当两车为相向而行时，为避免路面反光造成对向车辆驾驶员炫目，需要对前照灯角度进行调节，使反射光线照射至对向车辆车身处，避免反射光线照射驾驶员；当两车为同向行驶时，为避免路面反射光线通过前车后视镜对驾驶员造成炫目，需要对前照灯角度进行调节，避免反射光线照射前车后视镜。
7.根据权利要求6所述的一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，其特征在于，所述步骤3.3中：当两车相向而行时，首先依据毫米波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure FDA0002386965370000031
式中：L为两车之间的距离；L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h0为车灯的安装高度。
当
Figure FDA0002386965370000032
时，不发生眩光现象；当
Figure FDA0002386965370000033
时，将发生眩光现象；当L＜L0时，不发生眩光现象；然后，当判断发生眩光现象后，调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure FDA0002386965370000034
8.根据权利要求6所述的一种能够适应恶劣天气的近光照明控制方法，其特征在于，所述步骤3.3中：当两车同向而行时，首先依据毫米波雷达采集的两车距离L判断是否会发生眩光，可根据下式判断是否发生眩光现象：
Figure FDA0002386965370000041
式中：L为两车之间的距离；l为前车后部至反光镜的水平距离，L0为前照灯的照明距离；h为车身的高度；h1为前车反光镜高度；
当判断发生眩光现象后，调整前照灯照射角度，使得照明距离L0发生改变，可通过下式求得当前的前照灯照射角度θ：
Figure FDA0002386965370000042
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