CN114829198A - 用于控制机动车辆照明系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制主机动车辆(1)的照明系统(3)的方法，所述照明系统包括多个可选择性控制的基本光源(32i,j)，其中，每个基本光源能够发射垂直张角小于1°的基本光束(HDi,j)，该方法包括以下步骤：·(E1)通过所述主车辆的传感器系统(2)检测目标物体(5)；·(E2，E2')确定所述主车辆的传感器系统的给定点(21)与所述目标物体的被检测点之间的相对距离(Xhc)，并确定所述目标物体所在的道路的坡度(S)；·(E6)从所述相对距离和所述坡度确定所述主车辆照明系统的给定点(31)分别与旨在一起垂直地界定该目标物体的上截止点和下截止点之间的下角(Vinf)和上角(Vsup)；·(E7)控制所述主车辆照明系统的基本光源以发射远光束类型的像素化光束(HD)，其中，根据所述上角和下角控制其中一些基本光源以在光束中产生基本上在上截止点与低截止点之间延伸的暗区(ZS)。

Description

用于控制机动车辆照明系统的方法
本发明涉及机动车辆照明领域。更具体地，本发明涉及一种用于控制机动车辆的照明系统以产生不会引起不适眩目的像素化远光束的方法。
已知的做法是为机动车辆配备传感器系统以用于检测道路上不应经受不适眩目的目标物体，并配备照明系统以用于取决于该物体的位置发射不会引起不适眩目的光束。
为此目的，这些照明系统能够发射水平分段的道路照明光束并配备控制单元，该控制单元能够打开和/或关闭和/或修改形成该光束段的每个基本光束的光强度。因此，已知的做法是控制这种类型的照明系统以关闭以目标物体为中心在整个照明光束上垂直延伸的光段。这种照明系统因此能够比传统的近照明光束更明亮地照亮道路，而不会使其他道路使用者产生不适眩目。
然而，最近的照明系统技术使得可以以特别高的垂直分辨率发射水平和垂直的像素化光束。通过这种类型的技术，有利地能够控制照明系统以产生像素化的道路照明光束，该光束呈现与目标物体一样的暗区，同时在该暗区的上方和下方留有光。具体地，与以分段方式控制的光束不同，这种像素化照明光束将使驾驶员能够感知门架式交通标志或感知道路上的物体或近场的道路标记，或者实际上使驾驶员不会因暗区在照明光束中移动而分心，以便在目标物体移动时跟踪它。
因此需要一种方法，使得可以在这种像素化光束中控制产生这种暗区，以使所述暗区具有界定目标物体的上截止点和下截止点，同时在该目标物体的上方和下方留有光。本发明旨在满足这种需要。
为此目的，本发明的一个主题是一种用于控制主机动车辆的照明系统的方法，该照明系统包括多个可选择性控制的基本光源，每个基本光源能够发射垂直张角小于1°的基本光束，该方法包括以下步骤：
a.通过主车辆的传感器系统检测目标物体；
b.确定主车辆的传感器系统的给定点与目标物体的被检测点之间的相对距离，并确定目标物体所在的道路的坡度；
c.基于所述相对距离和所述坡度，确定主车辆的照明系统的给定点分别与旨在一起垂直地界定目标物体的上截止点和下截止点之间的下角和上角；
d.控制主车辆的照明系统的基本光源以发射像素化远光束，取决于所述下角和上角控制其中一些基本光源，以在光束中产生基本在所述上截止点与所述下截止点之间延伸的暗区。
将理解的是，凭借本发明，可以关闭由主车辆的照明系统发射的像素化光束中的某些像素以形成暗区，该暗区的上截止点和下截止点框住或界定目标物体，这些截止点的位置是基于与目标物体和主车辆所在的道路的坡度有关的信息来限定的。
有利地，检测目标物体的步骤可以使用诸如激光扫描仪或LIDAR(LIDAR代表光检测和测距)等这样的设备来执行，这种设备配备有光发射器/接收器和能够测量从物体反射后接收的发射光的飞行时间以检测所述物体的存在的计算机。在适当的情况下，所述相对距离可以由该计算机通过所述测量的飞行时间来确定。
有利地，与坡度有关的信息可以通过主车辆的导航系统结合相对距离来获得。
优选地，该方法包括将所述坡度与下阈值和上阈值进行比较的中间步骤，确定下角和上角的步骤的执行以所述坡度介于下阈值与上阈值之间为条件。例如，下阈值可以是大于-15％的坡度，特别是等于-13％。例如，上阈值将是小于+15％的坡度，特别是等于+13％。该比较步骤背后的原因是自适应道路照明功能仅在主车辆以足够高的速度行驶时才能激活。因此，已经观察到，考虑到机动车辆可能高速行驶的道路坡度，当道路坡度不介于下阈值和上阈值的区间内时，没有必要在像素化光束中产生暗区，因为在这种情况下主车辆不能以足以允许激活自适应道路照明功能的速度行驶。
有利地，该方法包括以下步骤：基于所述相对距离和所述坡度，确定主车辆的照明系统的所述给定点与所述下截止点必须定位在的目标物体的给定点之间的相对高度，下角和上角是基于所述相对距离、所述坡度和所述相对高度来确定的。在适当的情况下，该方法可以包括确定相对高度的步骤，该相对高度进一步通过到斜坡起点的所述距离来确定。该距离尤其可以通过主车辆的导航系统获得。如果需要，该方法包括确定目标物体的光源(如目标车辆的尾灯或前照灯)的高度的步骤，该相对高度是通过所述高度确定的。作为变体，目标物体的光源的所述高度可以预先确定。例如，所述相对高度可以通过以下方程获得：
[公式1]
Figure BDA0003697458960000031
其中，ZC为主车辆与目标物体之间的相对高度，HHL为目标物体的光源的高度，S为目标物体所在道路的坡度，XHC为主车辆与目标物体之间的距离，XS是主车辆与目标物体所在道路的斜坡起点之间的距离，并且HH是主车辆的传感器系统的高度。
有利地，确定所述相对高度的步骤是确定在给定时间主车辆的照明系统的所述给定点与所述下截止点必须定位在的目标物体的所述给定点之间的相对高度的步骤，并且该方法包括预测在相对于给定时间的未来时间所述相对高度的值的步骤。例如，给定时间可以对应于传感器系统检测到目标物体的时间，并且可以基于所述预测相对高度的值确定下角和上角。该特征使得可以补偿机动车辆的传感器和照明系统中的延迟。具体地，在传感器系统检测到目标物体的给定时间与在照明系统发射的光束中产生暗区的时间之间，目标物体可能已经移动，使得暗区不再基本环绕目标物体，因此光束可能使得经历不适眩目。因此，预测未来时间的相对高度的值允许将暗区的上截止点和下截止点定位在该未来时间目标物体的位置周围。
在适当的情况下，预测步骤可以包括确定目标物体的垂直速度的步骤，在未来时间的相对高度的值是使用目标物体的垂直速度来预测的。例如，可以通过相对高度的确定值相对于时间的微分来确定垂直速度。
在本发明的一个实施例中，下角的值通过所述相对高度和所述相对距离来确定。例如，可以通过以下方程获得下角的值：
[公式2]
Figure BDA0003697458960000032
其中，Vinf是下角，ZC是主车辆与目标物体之间的相对高度，并且XHC是主车辆与目标物体之间的距离。
有利地，该方法包括确定目标物体的高度的步骤，上角的值是通过下角的值和所述确定的高度确定的。
有利地，检测目标物体的步骤包括从一组预定类型的目标物体中对目标物体的类型进行分类，并且目标物体的高度是取决于分类的目标物体类型确定的。例如，物体的类型可以通过由传感器系统的计算机实施的用于处理由传感器系统的接收器获取的信号的方法获得。在适当的情况下，该组预定类型的目标物体特别可以包括行人、自行车、汽车或卡车，每个预定类型的目标物体与预定目标物体高度相关联。
作为变体，目标物体的高度可以通过用于处理由主车辆的传感器系统的相机获取的图像的方法获得，该方法由传感器系统的计算机实施。
例如，可以通过以下方程确定上角的值：
[公式3]
Figure BDA0003697458960000041
其中，Vsup是上角，HHL是目标物体的光源的高度，XHC是主车辆与目标物体之间的距离，Hc是目标物体的高度，并且Vinf是下角的值。
有利地，控制主车辆的照明系统的基本光源的步骤包括关闭各自能够在上截止点与下截止点之间发射一个基本光束的一些基本光源。例如，每个基本光源能够以由其给定张角及其发射方向限定的给定发射锥发射光束，控制步骤可以包括选择其发射锥至少部分地垂直地位于由下角和上角限定的区间内的基本光源的步骤。在适当的情况下，控制基本光源的步骤可以包括关闭各自能够在上截止点与下截止点之间以及界定目标物体的横向截止点之间发射一个基本光束的一些基本光源。例如，可以基于传感器系统的给定点与目标物体的被检测点之间的横向角来确定照明系统的给定点分别与旨在横向界定目标物体的左右横向截止点之间的两个横向角度。
本发明还涉及一种包括传感器系统、照明系统和控制器的机动车辆，该控制器被布置为实施根据前述权利要求之一所述的方法。
有利地，照明系统包括多个可选择性控制的基本光源，每个基本光源能够发射垂直张角小于1°的基本光束。在适当的情况下，所有基本光源都可以发射在水平线上下-1°到+5°的范围内垂直延伸的像素化光束。
有利地，基本光源被布置成使得这些基本光源能够发射的基本光束的垂直张角随着距像素化光束的顶部的距离而减小。如果需要，照明系统可以包括：
a.多个可选择性控制的第一基本光源，每个基本光源能够发射其垂直张角基本为0.25°的基本光束，该多个第一基本光源中的所有光源都能够发射在-1°到+1°的范围内垂直延伸的第一像素化子光束；
b.多个可选择性控制的第二基本光源，每个基本光源能够发射其垂直张角基本为0.3°的基本光束，该多个第二基本光源中的所有光源都能够发射在+1°到+2°的范围内垂直延伸的第二像素化子光束；
c.多个可选择性控制的第三基本光源，每个基本光源能够发射其垂直张角基本为0.35°的基本光束，该多个第三基本光源中的所有光源都能够发射在+2°到+3°的范围内垂直延伸的第三像素化子光束；
d.多个可选择性控制的第四基本光源，每个基本光源能够发射其垂直张角基本为0.4°的基本光束，该多个第四基本光源中的所有光源都能够发射在+3°到+5°的范围内垂直延伸的第四像素化子光束。
在本发明的一个实施例中，照明系统包括：发光模块，该发光模块包括：像素化光源，该像素化光源包括布置成矩阵阵列的多个基本发射器，每个基本发射器形成一个基本光源并且能够被选择性地激活以发射一束基本光束；以及与所述像素化光源相关联的投射光学元件，用于将所述基本光束中的每一个投射到道路上。例如，像素化光源包括至少一个电致发光元件矩阵阵列，并且特别是至少一个单片式电致发光元件矩阵阵列(单片阵列)。
作为变体，发光模块可以包括例如由至少一个发光二极管以及由光电元件和例如数字微镜器件(DMD)的矩阵阵列形成的光源，这些光电元件通过反射将从所述至少一个光源输出的光线导向投射光学元件。
现在将通过仅是说明性的且决不限制本发明范围的示例并参考附图描述本发明，在附图中：
[图1]示意性且部分地示出了根据本发明的一个实施例的机动车辆；
[图2]示出了由[图1]的机动车辆实施的根据本发明的一个实施例的方法；
[图3]示出了在由[图1]的车辆实施[图2]的方法期间道路场景的侧视图；以及
[图4]示出了在由[图1]的车辆实施[图2]的方法期间道路场景的前视图。
在以下描述中，除非另有说明，否则在结构或功能方面相同并且出现在各个图中的元件已标示有相同的附图标记。
[图1]示出了根据本发明的一个实施例的主机动车辆1的局部视图。主机动车辆1包括传感器系统2，该传感器系统包括设备21，这里是激光扫描仪。在所描述的示例中，激光扫描仪21位于采用车辆1的前照灯形式的照明系统3中并包括收发器，该收发器被布置成通过前照灯3的外透镜发射光并接收被反射之后的这个光。传感器系统2进一步包括计算机22，该计算机被布置成实施用于处理由激光扫描仪21的收发器接收到的信号的各种方法。主车辆1的照明系统3包括发光模块31。发光模块31特别地包括与透镜33相关联的像素化光源32。在所描述的示例中，像素化光源32是单片像素化发光二极管，其每个发光元件形成一个基本光源32i,j，该基本光源能够被集成控制器选择性地激活和控制以便向透镜33发射光，该透镜因此将其光强度能够被控制的基本光束HDi,j投射到道路上。每个基本光束HDi,j由透镜以由给定的发射方向和给定的张角限定的给定发射锥进行投射。因此，在所描述的示例中，所有基本光束HDi,j因此形成包含25列和20行500个像素的像素化光束HD，这些像素在从-1°至+5°的垂直角范围内垂直延伸，并且其每个像素由这些基本光束HDi,j之一形成。
由光源32的基本光源32i,j之一发射的每个基本光束HDi,j都具有小于1°的垂直张角。更具体地，光源32的基本光源32i,j被布置成使得这些基本光源能够发射的基本光束HDi,j的垂直张角随着距像素化光束的顶部的距离而减小。特别地：
a.发射锥属于从-1°至+1°的垂直角范围的每个基本光源都能够发射垂直张角基本为0.25°的基本光束；
b.发射锥属于从+1°至+2°的垂直角范围的每个基本光源都能够发射垂直张角基本为0.3°的基本光束；
c.发射锥属于从+2°至+3°的垂直角范围的每个基本光源都能够发射垂直张角基本为0.35°的基本光束；
d.发射锥属于从+3°至+5°的垂直角范围的每个基本光源都能够发射垂直张角基本为0.4°的基本光束。
发光模块31包括控制器34，该控制器被布置为控制像素化光源32的集成控制器，从而取决于从主车辆1的控制器4接收的指令选择性地控制每个基本光束HDi,j的光强度的打开、关闭和修改，这些指令特别是基于由传感器系统2的计算机22和主车辆1的导航系统11传递的信息来确定的。
应当注意，在所描述的示例中，激光扫描仪21和发光模块31基本上位于同一水平面上。
[图2]示出了用于控制主车辆1的照明系统3的方法，该方法允许照明系统3发射将不会对目标物体5造成不适眩目的远光束，所述方法由控制器4使用传感器系统2和导航系统11实施。[图3]和[图4]示出了在实施该方法期间该光束被投射到的道路场景的侧视图和前视图。应当注意，[图3]和[图4]仅示出了该光束的局部视图。
在第一步骤E1中，传感器系统2检测到目标物体5(在这种情况下是目标车辆5)存在于道路上。在所描述的示例中，计算机22实施一种或多种方法来处理由激光扫描仪21的收发器接收到的信号，从而允许检测到目标车辆5。例如，这可以使用以下方法，该方法用于测量在道路或道路上的物体上反射之后由激光扫描仪的收发器接收的发射光的飞行时间并分析这个飞行时间以检测目标车辆的存在。
在第二步骤E2中，传感器系统2的计算机22计算主车辆的激光扫描仪21的收发器与目标车辆5之间的距离XHC。此外，计算机22从一组预定类型的车辆中对目标车辆的类型进行分类，并基于所选类型的目标车辆5确定目标车辆5的高度HC和目标车辆5的尾灯51的高度HHL。这些操作中的每一个可以通过由计算机22实施的用于处理由激光扫描仪21的收发器接收的信号的一种或多种算法来执行。所有这些信息XHC、HC、HHL都由计算机22传输到控制器4。
在步骤E2′中，主车辆的导航系统11传输与主车辆和目标车辆1正在行驶的道路有关的信息。具体地，导航系统11基于主车辆1的已知位置和控制器4传输给它的距离XHC确定目标车辆5位置处的道路坡度S。导航系统还确定主车辆1与目标车辆5正在行驶的道路的斜坡起点之间的距离XS。
在步骤E3中，控制器4将坡度S的值与下阈值Smin(例如，-13％)和上阈值Smax(例如，+13％)进行比较。如果坡度不在Smin与Smax之间，则该方法停止，因为可以推断出主车辆1和目标车辆5行驶在坡度不允许或不需要防眩目远光功能的道路上。在坡度S介于Smin与Smax之间的情况下，该方法进行到以下步骤。
在步骤E4中，控制器4通过以下方程确定主车辆1的照明系统3与目标车辆5的尾灯51之间的相对高度ZC：
[公式4]
Figure BDA0003697458960000081
其中，ZC为主车辆1与目标车辆5之间的相对高度，HHL为目标车辆5的尾灯51的高度，S为目标车辆5正在行驶的道路的坡度，XHC为主车辆1与目标车辆5之间的距离，XS是主车辆1与目标车辆5所在道路的斜坡起点之间的距离，并且HH是主车辆1的传感器系统2的高度。
由控制器4确定的相对高度ZC是相对于目标车辆5在计算机22检测到它的时间t时的位置。然而，由传感器系统2的计算机22实施的各种方法和根据本发明的将在下面进行描述并且允许由照明系统3产生防眩目的远光的方法步骤都需要给定的执行时间ΔT，在该执行时间之后才实际发射光束。在该时间ΔT期间，目标车辆5可能已经移动，使得相对高度ZC的值不再与发射光束时目标车辆5的实际位置相对应。
为了补偿该延迟，在步骤E5中，控制器4预测在相对于计算机22在步骤E1中检测到目标车辆5的时间t的未来时间t+Δt主车辆1与目标车辆5的尾灯51之间的相对高度ZC'的值。为此，控制器4经由对在步骤E4中预先确定的垂直高度ZC的各种值进行微分来确定目标车辆5的垂直速度
Figure BDA0003697458960000084
因此，预测值ZC'可以通过以下方程获得：
[公式5]
Figure BDA0003697458960000082
其中，ZC是在时间t的相对高度的值，即，在步骤E4中确定的值，ZC'是在未来时间t+Δt的相对高度的预测值，
Figure BDA0003697458960000083
是目标车辆5的垂直速度，并且Δt是根据本发明的方法的延迟。
在步骤E6中，控制器4通过以下方程确定发光模块31与目标车辆5的尾灯51之间的下角Vinf：
[公式6]
Figure BDA0003697458960000091
其中，Vinf是下角，Z'C是步骤E5中预测的相对高度，并且XHC是主车辆1与目标车辆之间的距离，该距离在步骤E2中确定。
此外，仍然在步骤E6中，控制器4例如使用以下方程基于预先获得的下角Vinf的值和在步骤E2中确定的目标车辆的高度HC来确定上角Vsup：
[公式7]
Figure BDA0003697458960000092
其中，Vsup是上角，HHL是目标车辆5的尾灯51的高度，XHC是主车辆1与目标车辆5之间的距离，Hc是目标车辆5的高度，并且Vinf是下角的值。
在步骤E6结束时，控制器4将这一对下角Vinf和上角Vsup传输到发光模块31的控制器34。此外，在未描述的步骤中，控制器4基于目标车辆5的尾灯51的位置分别确定一对右横向角VLD和左横向角VLG，并且还将这一对角传输给控制器34。
在步骤E7中，控制器34选择光源32中能够发射其发射锥垂直地至少部分地位于下角Vinf与上角Vsup之间并且水平地至少部分地位于右横向角VLD与左横向角VLG之间的基本光束HDi,j的那些基本光源32i,j。控制器34因此控制这些选择的基本光源32i,j的关闭，同时控制其他基本光源的打开。因此，发光模块1发射其中形成了暗区Zc的像素化远光束HD，该暗区以目标车辆5为中心，并由各自与发光模块1形成垂直角的下截止点和上截止点垂直限定，并且这些垂直角各自的值基本为Vinf和Vsup；并且由各自与发光模块1形成水平角的右侧截止点和左侧截止点水平限定，并且这些水平角各自的值基本为VLD和VLG。应当注意，术语“基本”在此应被解释为与像素化光束HD的垂直分辨率和水平分辨率相关。
上述描述清楚地解释了本发明如何实现设定的目标，特别是通过提供一种用于控制主车辆的照明系统的方法，该方法控制照明系统的基本光源的打开或关闭以便在像素化光束中产生由上截止点和下截止点界定的暗区，该暗区的位置基于从主车辆的传感器系统输出的信息来确定，并且特别是与道路上不应经受不适眩目的目标物体的垂直位置有关的信息。
在任何情况下，本发明不应被视为限于本文件中具体描述的实施例，特别是扩展为任何等效手段和这些手段的任何技术上可操作的组合。特别地，可以设想不同于所描述的发光模块类型，特别是包括光源和数字微镜器件的关联的发光模块。还可以设想其他方法来确定在允许确定下角和上角的值的方程中使用的各种值，或者甚至是除了已经描述的那些方程以外的方程中使用的各种值，并且特别是包含允许像素化光束中暗区的上截止点和下截止点的位置的垂直移动余量的方程中使用的各种值。

Claims (10)

1.一种用于控制主机动车辆(1)的照明系统(3)的方法，所述照明系统包括多个可选择性控制的基本光源(32i,j)，每个基本光源能够发射垂直张角小于1°的基本光束(HDi,j)，所述方法包括以下步骤：
·(E1)通过所述主车辆的传感器系统(2)检测目标物体(5)；
·(E2，E2')确定所述主车辆的传感器系统的给定点(21)与所述目标物体的被检测点之间的相对距离(XHC)，并确定所述目标物体所在的道路的坡度(S)；
·(E6)基于所述相对距离和所述坡度，确定所述主车辆的照明系统的给定点(31)分别与旨在一起垂直地界定所述目标物体的上截止点和下截止点之间的下角(Vinf)和上角(Vsup)；
·(E7)控制所述主车辆的照明系统的基本光源以发射像素化远光束(HD)，取决于所述下角和上角控制其中一些基本光源，以在所述光束中产生基本在所述上截止点与所述下截止点之间延伸的暗区(ZC)。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述坡度(S)与下阈值(Smin)和上阈值(Ssup)进行比较的中间步骤(E3)，确定所述下角(Vinf)和上角(Vsup)的步骤(E6)的执行以所述坡度介于所述下阈值与所述上阈值之间为条件。
3.如前述权利要求之一所述的方法，所述方法包括基于所述相对距离(XHC)和所述坡度(S)确定所述主车辆(1)的照明系统(3)的所述给定点(31)与所述下截止点必须定位在的所述目标物体(5)的给定点(51)之间的相对高度(ZC)的步骤(E4)，所述下角(Vinf)和上角(Vsup)是基于所述相对距离、所述坡度和所述相对高度确定的。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其中，确定所述相对高度(ZC)的步骤(E4)是确定在给定时间(t)所述主车辆(1)的照明系统(3)的所述给定点(31)与所述下截止点必须定位在的所述目标物体(5)的所述被检测点(51)之间的相对高度的步骤，所述方法包括预测在相对于所述给定时间的未来时间(t+Δt)所述相对高度的值(Z'C)的步骤(E5)。
5.如前一权利要求所述的方法，其中，所述预测步骤(E5)包括确定所述目标物体(5)的垂直速度
Figure FDA0003697458950000021
的步骤，在未来时间(t+Δt)的所述相对高度的值(Z'C)是使用所述目标物体的垂直速度来预测的。
6.如权利要求3至5之一所述的方法，其中，所述下角(Vinf)的值是通过所述相对高度(ZC)和所述相对距离(XHC)确定的。
7.如前一权利要求所述的方法，所述方法包括确定所述目标物体(5)的高度(HC)的步骤(E2)，所述上角(Vsup)的值是通过所述下角(Vinf)的值和所述确定的高度确定的。
8.如前一权利要求所述的方法，其中，检测所述目标物体(5)的步骤(E1)包括从一组预定类型的目标物体中对所述目标物体的类型进行分类，并且其中，所述目标物体的高度(HC)是取决于所述分类的目标物体类型确定的。
9.如前述权利要求之一所述的方法，其中，控制所述主车辆(1)的照明系统(3)的基本光源(32i,j)的步骤(E7)包括关闭各自能够在所述上截止点与所述下截止点之间发射一个基本光束(HDi,j)的一些基本光源。
10.一种机动车辆(1)，包括传感器系统(2)、照明系统(3)和控制器(4)，所述控制器被设计为实施如前述权利要求之一所述的方法。
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