CN114867639A - 用于控制机动车辆照明系统的方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种用于控制主机动车辆(1)的照明系统(3)的方法，该照明系统包括多个可选择性控制的基本光源(32ij)，每个基本光源能够发射垂直张角小于1°的基本光束(HDij)，该方法包括以下步骤：(E1)通过传感器系统(2)检测目标物体(5)；(E2)确定该主车辆传感器系统的给定点(21)与该目标物体的被检测点(51)之间的垂直角(α)；(E5)从该垂直角确定该照明系统的给定点(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)；(E6)控制这些基本光源(32ij)以发射像素化道路光束(HD)，根据这些下角和上角控制一些基本光源，以在该光束中产生基本在该上截止点与该下切界部之间延伸的暗区(Zc)。

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，本发明涉及一种控制机动车辆的照明系统以产生不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用于检测道路上不应被眩目的目标物体的传感器系统和用于根据该物体的位置发射不眩目光束的照明系统。
为此目的，这些照明系统能够发射水平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的水平面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充分地照亮道路，而不会使其他道路使用者感到眩目。
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。对于这种类型的技术，人们对控制照明系统以创建像素化的道路照明光束很感兴趣，该光束在目标物体的水平面上呈现暗区，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，或者使驾驶员不会因暗区在照明光束中移动而受到干扰，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创建这种暗区，使得该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。本发明旨在解决这种需要。
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.确定主车辆传感器系统的给定点与目标物体的被检测点之间的垂直角；
c.从垂直角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，根据所述下角和上角控制一些基本光源，以在光束中产生基本在上截止点与下截止点之间延伸的暗区。
应理解的是，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便形成暗区，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相对于主车辆的垂直定位有关的信息来限定的。
有利地，检测目标物体的步骤包括检测目标物体的光源，被检测点是所述光源的点。例如，主车辆的传感器系统包括相机和计算机，该计算机被设计为实施用于处理由所述相机获取的图像以便检测目标物体的光源的一种或多种方法。例如，该光源可以是目标机动车辆的前照灯或尾灯。
优选地，该方法包括将垂直角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垂直角位于下阈值与上阈值之间为条件。例如，下阈值可以是大于-1°的角，特别是等于-0.7°。例如，上阈值可以是小于+5°的角，特别是等于+4.8°。该比较步骤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。然而，已经观察到，考虑到机动车辆可能高速行驶的道路坡度，主车辆的照明系统与前方目标车辆后窗的上部点之间的角不得小于1°或大于5°。因此，当垂直角不在下阈值和上阈值范围内时，没有必要在像素化光束中生成暗区，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，确定所述垂直角的步骤是确定在给定时间主车辆的传感器系统的所述给定点与目标物体的所述被检测点之间的垂直角的步骤，该方法包括预测在相对于给定时间的未来时间所述垂直角的值的步骤。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，并且可以根据所述垂直角的预测值确定下角和上角。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创建暗区的时间之间，目标物体可能已经移动，使得暗区不再基本界定目标物体，因此光束可能对该目标物体造成眩目。因此，预测未来时间的垂直角的值使得可以将暗区域的上截止点和下截止点定位在该未来时间的目标物体位置处。
在适用的情况下，预测步骤可以包括确定目标物体的垂直角速度的步骤，在未来时间的垂直角值的预测是使用目标物体的垂直角速度来执行的。例如，可以通过随时间推导垂直角的值来确定垂直角速度。
在本发明的一个实施例中，确定垂直角的步骤包括确定主车辆与目标物体之间的距离的步骤，下角的值是通过所述确定的距离确定的。例如，主车辆与目标物体之间的距离可以通过由传感器系统的计算机实施的用于处理由主车辆的相机获取的图像的方法获得。有利地，通过从以主车辆的传感器系统为中心的参考系改变为以主车辆的照明系统为中心的参考系来变换垂直角，可以获得下角的值。例如，可以使用以下方程确定下角的值：
[公式1]
Figure BDA0003697458490000031
其中，Vinf是下角，α是垂直角的值，DHC是主车辆与目标物体之间的距离，Hcam是主车辆的传感器系统相对于道路的高度，HHL是主车辆的照明系统相对于道路的高度，并且Dcapot是传感器系统与照明系统之间的距离，比如主车辆发动机罩的长度。
将理解的是，上述方程尤其可以将暗区的下截止点基本定位在目标物体的被检测点，比如目标车辆的前照灯或尾灯。如果需要，通过所述参考系的改变来变换垂直角(从中减去预定余量)，可以获得下角的值。以这种方式，可以将截止点定位在所述被检测点下方，例如在目标车辆的底梁水平。
有利地，确定垂直角的步骤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的目标物体类型中对目标物体的类型进行分类，并且目标物体的高度是根据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基于由主车辆的相机获取的图像识别目标物体形状的方法获得。在适用的情况下，该组预定目标物体类型特别可以包括行人、自行车、汽车或卡车，每个预定目标物体类型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由传感器系统的计算机实施的用于处理由主车辆的相机获取的图像的方法获得。
例如，可以使用以下方程确定上角的值：
[公式2]
Figure BDA0003697458490000041
其中，Vsup是上角，α是垂直角的值，DHC是主车辆与目标物体之间的距离，HC是目标物体的高度，HHL是主车辆的照明系统相对于道路的高度，Vinf是下角的值，并且Dcapot是传感器系统与照明系统之间的距离，比如主车辆发动机罩的长度。
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基本光束的一些基本光源。例如，由于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。在适用的情况下，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基本光束的一些基本光源。例如，可以从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分别确定照明系统给定点与旨在横向界定目标物体的左侧截止点和右侧截止点之间的两个横向角。
本发明的另一主题是一种包括传感器系统、照明系统和控制器的机动车辆，该控制器被设计为实施根据本发明的方法。
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。在适用的情况下，所有基本光源都可以发射在水平线周围-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朝着像素化光束的顶部增大。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，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，照明系统包括光模块，该光模块包括：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发光元件矩阵阵列(称为单片式阵列)，并且特别是至少一个单片式发光元件矩阵阵列，也称为单片阵列。
作为变体，光模块可以包括例如由至少一个发光二极管和光电元件(例如，数字微镜器件(DMD))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，该传感器系统包括例如布置在车辆1的内部后视镜的水平处以便能够获取车辆1前方道路的图像的相机21，以及被设计为实施用于处理这些图像的各种方法的计算机22。主车辆1还包括照明系统3，该照明系统包括例如布置在车辆1的前照灯中的光模块31。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因此形成具有500个像素的像素化光束HD，这些像素分布在25列和20行上、在-1°至+5°的垂直角范围内垂直延伸，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的垂直张角朝着像素化光束的顶部增大。特别地：
a.发射锥属于-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+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+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+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。
光模块31包括控制器34，该控制器被设计为控制像素化光源32的集成控制器，从而根据从主车辆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主车辆的传感器系统2的计算机22提供的信息来确定的。
应当注意，在所描述的示例中，相机21位于高度Hcam处并且光模块31位于高度HHL处，这些高度是相对于主车辆1正在行驶的道路测量的。此外，相机21与光模块31之间的距离为Dcapot。
[图2]示出了由控制器4使用传感器系统2实施的用于控制主车辆1的照明系统3的方法，该方法允许照明系统3发射对目标物体5不眩目的远光束。[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实施用于处理由相机21获取的图像的一种或多种方法，以允许在这些图像中检测到光源，从而检测到目标车辆5的尾灯51的存在。
在第二步骤E2中，计算机22确定主车辆1的相机21与目标车辆5的尾灯51之间的垂直角α以及主车辆的相机21与目标车辆5的尾灯51之间的距离DHC。另外，计算机22在一组预定的车辆类型中对目标车辆的类型进行分类，并且基于已经选择的目标车辆5的类型来确定目标车辆5的高度HC。这些操作中的每一个可以通过由计算机22实施的用于处理由相机21获取的图像的一种或多种算法来执行。所有这些信息α、DHC和HC都由计算机22传输到控制器4。
在步骤E3中，控制器4将垂直角α的值与下阈值αmin(例如，-0.7°)和上阈值αmax(例如，+4.8°)进行比较。如果角α不在αmin与αmax之间，则该方法停止，因为可以推导出主车辆1和目标车辆5行驶在坡度不允许或不需要不眩目的远光功能的道路上。在垂直角α在αmin与αmax之间的情况下，该方法进行到下一步骤。
已由计算机22确定的垂直角α与在相机21获取允许确定目标车辆的图像的时间t时目标车辆5的位置有关。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产生不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，使得垂直角α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E4中，控制器4预测在相对于相机21获取允许在步骤E2中确定垂直角α的图像的时间t的未来时间t+Δt主车辆1的相机21与目标车辆的尾灯51之间的垂直角α'的值。为此目的，控制器4通过从先前在步骤E2中确定的垂直角α的各种值推导值来确定目标车辆的垂直角速度
Figure BDA0003697458490000081
因此，可以使用以下方程获得预测值α'：
[公式3]
Figure BDA0003697458490000082
其中，α是在步骤E2中确定的时间t的垂直角的值，α'是在未来时间t+Δt的垂直角的预测值，
Figure BDA0003697458490000083
是目标车辆5的垂直角速度，并且Δt是根据本发明的方法的延迟。
在步骤E5中，控制器4确定光模块31与目标车辆5的尾灯51之间的下角Vinf。因此，控制器4通过将参考系从以传感器系统2的相机21为中心的参考系改变为以主车辆的照明系统3的光模块31为中心的参考系，使用以下方程变换预测垂直角α'：
[公式4]
Figure BDA0003697458490000084
其中，Vinf是下角，α'是在步骤E4中预测的垂直角的值，DHC是在步骤E2中确定的主车辆1与目标车辆5之间的距离，Hcam是主车辆1的传感器系统2相对于道路的高度，HHL是主车辆1的照明系统3相对于道路的高度，并且Dcapot是传感器系统2与照明系统3之间的距离。
Hcam、HHL和Dcapot的值是提前已知的并且存储在控制器4的存储器中。
此外，仍然在步骤E5中，控制器4从先前获得的下角Vinf的值和在步骤E2中确定的目标车辆的高度HC例如使用以下方程来确定上角Vsup：
[公式5]
Figure BDA0003697458490000085
其中，Vsup是上角，α是在步骤E4中预测的垂直角的值，DHC是在步骤E2中确定的主车辆1与目标车辆5之间的距离，HC在步骤E2中确定的目标车辆的高度，HHL是主车辆的照明系统相对于道路的高度，Vinf是下角的值，并且Dcapot是传感器系统2与照明系统3之间的距离。
在步骤E5完成后，控制器4将这一对下角Vinf和上角Vsup传输到光模块31的控制器34。此外，在未描述的步骤中，控制器4分别从目标车辆5的尾灯51的位置确定一对右横向角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E6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，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，并由各自与光模块1形成垂直角的下截止点和上截止点垂直限定，这些垂直角各自的值基本为Vinf和Vsup；并且由各自与光模块1形成水平角的右侧截止点和左侧截止点水平限定，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。
前面的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创建由上截止点和下截止点界定的暗区，该暗区的位置基于来自主车辆的传感器系统的信息来确定，并且特别是涉及道路上不应被眩目的目标物体的垂直位置。
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，除所描述的光模块以外，可以设想其他类型的光模块，特别是包括光源与可选择性激活的微镜的矩阵阵列的组合的光模块。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)确定所述主车辆传感器系统的给定点(21)与所述目标物体的被检测点(51)之间的垂直角(α)；
·(E5)从所述垂直角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)；
·(E6)控制所述主机动车辆的照明系统的基本光源以发射像素化远光束(HD)，根据所述下角和上角控制一些基本光源，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，其中，检测所述目标物体的步骤(E1)包括检测所述目标物体(5)的光源(51)，所述被检测点是所述光源的点。
3.如前述权利要求之一所述的方法，所述方法包括将所述垂直角(α)与下阈值(αmin)和上阈值(αmax)进行比较的中间步骤(E3)，确定所述下角(Vinf)和上角(Vsup)的步骤(E5)的执行以所述垂直角位于所述下阈值与所述上阈值之间为条件。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其中，确定所述垂直角(α)的步骤(E2)是确定在给定时间(t)所述主车辆(1)的传感器系统(2)的所述给定点(21)与所述目标物体(5)的所述被检测点(51)之间的垂直角的步骤，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)所述垂直角的值(α')的步骤(E4)。
5.如前一权利要求所述的方法，其中，所述预测步骤(E4)包括确定所述目标物体(5)的垂直角速度
Figure FDA0003697458480000021
的步骤，在未来时间(t+Δt)的所述垂直角值(α')的预测(E4)是使用所述目标物体的垂直角速度来执行的。
6.如前述权利要求之一所述的方法，其中，确定垂直角(α)的步骤包括确定所述主车辆(1)与所述目标物体(5)之间的距离(DHC)的步骤(E2)，所述下角(Vinf)的值是通过所述确定的距离确定的。
7.如前一权利要求所述的方法，其中，确定垂直角(α)的步骤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)包括从一组预定的目标物体类型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(5)的高度(HC)是根据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(E6)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基本光束(HDi,j)的一些基本光源。
10.一种机动车辆(1)，所述机动车辆包括传感器系统(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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