CN112477751A - 一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统 - Google Patents

一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，主要由车身控制器通过CAN总线发送车速信息，惯性测量单元计算出车身姿态，车灯控制器根据车速信息和车身姿态，在垂直方向上控制近光灯进行上下摆动。惯性测量单元集成在车灯控制器上，车灯控制器本身集成了自动垂直调节模块，由车灯控制器直接控制车灯里的步进电机的角度，可以省去算法控制器，俯仰角度传感器以及线束，从而有效的缩减了在整车上自适应前照灯系统的成本。

Description

一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统
技术领域
本发明涉及汽车车灯领域，尤其涉及一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统。
背景技术
随着汽车电子技术的发展，安全性与舒适性越来越受到重视，因此自适应前照灯系统应运而生。自适应前照灯系统能够显著改善各种路况情况下的照明效果，提高行车安全。如图2所示，在现有的自适应前照灯系统中，配置有车身控制器、前轴俯仰角度传感器、后轴俯仰角度传感器、算法控制器、车灯控制器，车身控制器负责通过CAN总线输出车速信息，前轴俯仰角度传感器和后轴俯仰角度传感器输出车身姿态，由算法控制器根据车速信息和车身姿态计算出需要调节步进电机的角度并通过LIN总线发送给车灯控制器，最后由车灯控制器执行算法控制器的指令驱动步进电机，从而实现自动垂直调节近光灯的功能。
目前的架构中，整个系统的模块和部件数量较多，并且俯仰角度传感器，算法控制器，以及线束的成本高，不可避免存在系统成本高的问题。
鉴于上述问题，设计新的自适应前照灯系统，省去俯仰角度传感器，算法控制器和线束，是解决以上所述问题的关键，从而可以减少物料成本上的投入。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，主要由集成在车灯控制器的惯性测量单元计算出车身姿态，车灯控制器根据车速信息和车身姿态动态调整近光灯的垂直角度；本发明将可以省去俯仰角度传感器，算法控制器以及线束，从而减少了自适应前照灯系统的成本，解决了背景技术中出现的问题。
本发明的目的是提供一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，包括左前灯及其车灯控制器、右前灯及其车灯控制器，所述左前灯的车灯控制器和右前灯的车灯控制器各自通过CAN总线和车身控制器连接，车身控制器的输出端通过CAN总线连接左前灯的车灯控制器的输入端、右前灯的车灯控制器的输入端；其中，两个车灯控制器各自都包括惯性测量单元和处理器，惯性测量单元和处理器连接和通信传输，处理器中集成有自动垂直调节模块，在左前灯和右前灯内部空间各自都配置有步进电机，两个车灯控制器各自的处理器的输出端和各自的步进电机的输入端连接；惯性测量单元包含加速度传感器和陀螺仪，加速度传感器检测加速度信号，陀螺仪检测角速度信号。
进一步改进在于：所述车身控制器的输出端和设置于车灯控制器的处理器的输入端连接，车身控制器通过CAN总线发送实时的车速信息给车灯控制器的处理器，处理器通过自动垂直调节模块输出信息并且驱动设置于左前灯和右前灯内的步进电机来实现自动垂直调节近光灯角度的功能。
进一步改进在于：所述惯性测量单元通过加速度传感器检测得到的加速度信号和陀螺仪检测得到的角速度信号从而计算出车身的姿态，将车身的倾斜角度发送到车灯控制器的处理器。
进一步改进在于：车身倾斜角度跟汽车的装载量和动态的行车状态（加速和刹车）存在关联。
进一步改进在于：所述车灯控制器在汽车静止时接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车没有在行驶中，激活静态垂直调节近光灯角度的功能。
进一步改进在于：所述车灯控制器在汽车加速时接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车正在行驶中，激活动态垂直调节近光灯角度的功能。
进一步改进在于：当车头为向上倾斜时，惯性测量单元将车身倾斜角度发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器控制调节步进电机向下调节相应的角度直至到达静止状态的照射角度。
进一步改进在于：当车头为向下倾斜时，惯性测量单元将车身倾斜角度发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器控制调节步进电机向上调节相应的角度直至到达静止状态的照射角度。
本发明的有益效果：本发明主要由集成在车灯控制器的惯性测量单元计算出车身姿态，车灯控制器根据车速信息和车身姿态动态调整近光灯的垂直角度；本发明将可以省去俯仰角度传感器，算法控制器以及线束，从而减少了自适应前照灯系统的成本。本发明不仅省去俯仰角度传感器，算法控制器，更省去了其间的大量线束，从而极大程度减少自适应前照灯系统的成本；而且本发明能减少数据在总线上传输的延迟，提高系统响应速度；省零部件的同时提高了系统的集成度，适应车灯发展趋势。
附图说明
图1为本发明的自适应前照灯系统架构图，虚线框内所示系统为车灯内部的，虚线框外所示系统为车身内部、但为车灯外部的。
图2为现有的自适应前照灯系统架构图，虚线框内所示系统为车灯内部的，虚线框外所示系统为车身内部、但为车灯外部的。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，本实施例提供一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，包括左前灯及其车灯控制器、右前灯及其车灯控制器，左前灯的车灯控制器和右前灯的车灯控制器各自通过CAN总线和车身控制器连接，车身控制器的输出端通过CAN总线连接上述的左前灯的车灯控制器的输入端、右前灯的车灯控制器的输入端，其中，两个车灯控制器各自都包括惯性测量单元和处理器，惯性测量单元和处理器连接，处理器中集成有自动垂直调节模块，在左前灯和右前灯内部空间各自都配置有步进电机，两个车灯控制器各自的处理器的输出端和步进电机的输入端连接。
车灯控制器包括PCB板、散热装置、外壳装置和其他装配部件，左右两侧的车灯控制器均集成了惯性测量单元，以及配置自动垂直调节模块的处理器，惯性测量单元和处理器都设置于PCB板上，并且位于PCB板上的不同区域位置（具体区域和位置根据设计需求得到），惯性测量单元和处理器之间通过PCB板上的布线进行连接和通信传输；
其中，车身控制器的输出端和设置于车灯控制器的处理器的输入端连接，车身控制器通过CAN总线发送实时的车速信息给车灯控制器的处理器，处理器通过自动垂直调节模块输出信息并且驱动设置于左前灯和右前灯内的步进电机来实现自动垂直调节近光灯角度的功能；
集成在车灯控制器的PCB板上的惯性测量单元，包含了加速度传感器和陀螺仪。加速度传感器检测加速度信号，而陀螺仪检测角速度信号，惯性测量单元通过加速度传感器检测得到的加速度信号和陀螺仪检测得到的角速度信号从而计算出车身的姿态，将车身的倾斜角度通过PCB板上的布线发送到车灯控制器的处理器。车身倾斜角度跟装载量和动态的行车状态（加速和刹车）相关。
在静止的时候，车灯控制器接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车没有在行驶中，激活静态垂直调节近光灯角度的功能。汽车的装载量会影响到车身姿态。惯性测量单元中的加速度传感器在静态时测量的就是地球的重力加速度，由此根据汽车装载量的不同和具体数值，可以测量倾角，得到此时的车身姿态，惯性测量单元将车身倾斜角度发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器通过自动垂直调节模块传输信息给步进电机并且调节步进电机调节到符合法规的照射角度。
在加速的时候，车头向上倾斜。车灯控制器接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车正在行驶中，激活动态垂直调节近光灯角度的功能。惯性测量单元将车身倾斜角度（如何得到倾斜角度上述段落有提到）发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器传输信息给步进电机并且调节步进电机向下调节相应的角度直至到达静止状态的照射角度。
在刹车的时候，车头向下倾斜。车灯控制器接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车正在行驶中，激活动态垂直调节近光灯角度的功能。惯性测量单元将车身倾斜角度（如何得到倾斜角度上述段落有提到）发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器传输信息给步进电机并且调节步进电机向上调节相应的角度直至到达静止状态的照射角度。
如图2所示的现有技术一方面由于算法控制器本身初始化存在耗时间的问题，并且算法控制器（第一次）和左前灯的车灯控制器或右前灯的车灯控制器（第二次）的需要整个系统存在两次初始化更加耗时，另一方面由于LIN总线相较于CAN总线是慢速的（前段CAN加后段LIN的方式的信号传输速度和效果不如本发明使用的整段CAN），相较上述的现有技术，本发明的系统可以减少数据在总线上传输的延迟，从而提高系统的响应速度。
本实施例不仅省去俯仰角度传感器，算法控制器，更省去了其间的大量线束，从而极大程度减少自适应前照灯系统的成本；而且本实施例能减少数据在总线上传输的延迟，提高系统响应速度；省零部件的同时提高了系统的集成度，适应车灯发展趋势。

Claims (8)

1.一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，包括左前灯及其车灯控制器、右前灯及其车灯控制器，其特征在于：所述左前灯的车灯控制器和右前灯的车灯控制器各自通过CAN总线和车身控制器连接，车身控制器的输出端通过CAN总线连接左前灯的车灯控制器的输入端、右前灯的车灯控制器的输入端；其中，两个车灯控制器各自都包括惯性测量单元和处理器，惯性测量单元和处理器连接和通信传输，处理器中集成有自动垂直调节模块，在左前灯和右前灯内部空间各自都配置有步进电机，两个车灯控制器各自的处理器的输出端和各自的步进电机的输入端连接；惯性测量单元包含加速度传感器和陀螺仪，加速度传感器检测加速度信号，陀螺仪检测角速度信号。
2.如权利要求1所述一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：所述车身控制器的输出端和设置于车灯控制器的处理器的输入端连接，车身控制器通过CAN总线发送实时的车速信息给车灯控制器的处理器，处理器通过自动垂直调节模块输出信息并且驱动设置于左前灯和右前灯内的步进电机来实现自动垂直调节近光灯角度的功能。
3.如权利要求1所述一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：所述惯性测量单元通过加速度传感器检测得到的加速度信号和陀螺仪检测得到的角速度信号从而计算出车身的姿态，将车身的倾斜角度发送到车灯控制器的处理器。
4.如权利要求3所述一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：车身倾斜角度跟汽车的装载量和动态的行车状态（加速和刹车）存在关联。
5.如权利要求1所述一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：所述车灯控制器在汽车静止时接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车没有在行驶中，激活静态垂直调节近光灯角度的功能。
6.如权利要求1或3一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：所述车灯控制器在汽车加速时接收到车身控制器发送的车速信息，判定汽车正在行驶中，激活动态垂直调节近光灯角度的功能。
7.如权利要求6所述一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：当车头为向上倾斜时，惯性测量单元将车身倾斜角度发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器控制调节步进电机向下调节相应的角度直至到达静止状态的照射角度。
8.如权利要求6所述一种基于惯性测量单元的自适应前照灯系统，其特征在于：当车头为向下倾斜时，惯性测量单元将车身倾斜角度发送到车灯控制器的处理器，车灯控制器的处理器控制调节步进电机向上调节相应的角度直至到达静止状态的照射角度。
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