CN115626111A - 汽车自适应前照灯系统及其测试平台 - Google Patents

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周绍栋
意如
聂畅
梁欢
王慧杰
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王鑫
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Abstract

本申请公开了一种汽车自适应前照灯系统及其测试平台，包括：感知单元，用于获取环境信息；定位导航单元，用于获取车辆位置信息；车载数据采集单元，用于获取车辆当前的行车工况信息；控制单元，用于根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，并向车灯发送控制指令，以使车灯按照指令调整状态。通过本方案可以实现车灯系统的快速测试。

Description

汽车自适应前照灯系统及其测试平台
技术领域
本申请涉及车灯控制技术，特别是一种汽车自适应车前灯系统及其测试平台。
背景技术
道路的交通事故已成为世界性的严重问题，尤其是夜间行车事故频发。据统计，夜间驾驶行程仅占据驾驶总行程的20％，而交通事故在夜间的发生率比白天高1.5倍，造成的死亡比白天高3倍，由此也造成了巨大的经济损失和社会危害。在夜间的交通事故中，82％的交通事故都是源于缺乏充足的照明，正是光线环境差的问题使得夜晚成为交通事故的高发时段。与此同时，有超过380,000次交通事故与路上的动物，行人和骑行者相关，其中有30％人会因炫光而分心。因此，夜间驾驶员驾驶车辆时的照明充足、舒适和智能对于保障夜间的公路交通安全至关重要。
汽车前照灯系统是驾驶员夜间驾驶时必需的照明设备。随着汽车照明技术的发展飞速，对汽车前照灯系统的智能化和安全性能要求就越来越高。与此同时，智能网联汽车和自动驾驶技术成为研究的热点，而智能前照灯作为车联网硬件中必要一环，更加关注其具备感知、自适应控制和交互功能。
现有的汽车前照灯大多只能通过驾驶员的手动操作进行切换，往往不具备智能化的特点和功能。驾驶员频繁的操作灯光系统给驾驶员带来的驾驶分心，从而影带来了交通安全隐患。甚至一些驾驶员不规范的灯光操作，造成远光灯的滥用，容易致使其他交通参与者眩目。此外，无法自适应控制的前照灯在弯道场景时，由于所转方向内的道路光线照射不足造成的驾驶员视野范围变窄、观察能力降低，易导致的交通事故。市场上存在一些智能前照灯能够智能调节汽车灯光的照射方向或亮度、但是在功能上、集成化程度上和功能安全的设计上存在明显不足，尚未在市场上广泛应用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种汽车自适应前照灯系统及其测试平台，以通过优化车灯控制改善驾驶安全。
一方面，本申请实施例提供了一种汽车自适应前照灯系统，包括：
感知单元，用于获取环境信息；
定位导航单元，用于获取车辆位置信息；
车载数据采集单元，用于获取车辆当前的行车工况信息；
控制单元，用于根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，并向车灯发送控制指令，以使车灯按照指令调整状态。
在一些实施例中，所述感知单元包括：
摄像头模块，用于采集道路画面，以及检测视距内的车辆和行人；
所述控制单元还用于确定当前远光灯所照射区域对应于摄像头模块所拍摄图像的第一区域，当所述第一区域中检测到车辆或者行人时，将远光灯切换成近光灯。
在一些实施例中，所述感知单元包括：方向盘转角传感器，用于采集方向盘的转角信息；
所述控制单元还用于根据所述方向盘的转角信息控制灯光转向。
在一些实施例中，所述感知单元包括：雨量传感器，所述雨量传感器用于检测雨量；
所述控制单元还用于根据所述雨量判断天气状态。
在一些实施例中，所述控制模式包括：
城市照明模式；
高速照明模式，处于高速照明模式时相对于城市照明模式时控制车灯增加纵向照射，且转向时根据方向盘转角控制车灯照明角度；
乡村照明模式，处于乡村照明模式时相对于城市照明模式时控制车灯增加纵向照射。
在一些实施例中，控制模式包括：
雨雪道路照明模式，处于雨雪道路照明模式时检测反光面，控制所述灯光减少对反光面的照射。
在一些实施例中，控制模式包括：
交叉路口模式，处于交叉路口模式时控制灯光减少横向照明宽度，切换为近光模式。
在一些实施例中，所述根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，具体是:
根据车辆位置信息确定控制模式适用城市照明模式或者乡村照明模式；
根据车辆位置信息和行车工况确定控制模式适用高速照明模式；
根据环境信息确定控制模式适用雨雪道路照明模式或者交叉路口模式。
另一方面，本申请实施例提供了一种所述的汽车自适应前照灯系统的测试平台，包括：
用于安装所述前照灯系统的车辆底盘，所述车辆底盘用于模拟车辆行驶。
在一些实施例中，所处车辆底盘上集成了ADAS系统，当感知单元和/或定位导航单元失效时由ADAS提供缺失数据。
本申请实施例提供一种汽车自适应前照灯系统及其测试平台，通过设置感知单元，用于获取环境信息；设置定位导航单元，用于获取车辆位置信息；以及设置车载数据采集单元，用于获取车辆当前的行车工况信息；使得设置的控制单元，可以根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，并向车灯发送控制指令，以使车灯按照指令调整状态，通过这一方式，利用多种感知技术判断当前车灯应该选择的控制模式，并基于控制模式对车灯进行控制，使得车灯可以适应当前道路的状况，减少车灯对车辆感知的影响或者影响行人与其他车辆，提升车辆驾驶安全和道路安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种汽车自适应前照灯系统的测试平台模块框图；
图2是一种汽车自适应前照灯系统的测试平台的工作流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1和图2，本申请实施例提供了一种汽车自适应前照灯系统及其测试平台，该车灯系统可以部署在实际的汽车中，包括自动驾驶汽车，非自动驾驶汽车，包括感知单元，定位导航单元，车载数据采集单元，控制单元。同时本方案配置可以结合自动驾驶平台对车灯进行测试。在测试平台中还包括CAN通信单元、步进电机、光源模块、ADAS系统和自动驾驶平台。
感知单元，用于获取环境信息。感知单元包括摄像头模块、方向盘转角传感器以及雨量传感器。
具体地，摄像头模块，用于采集道路画面，以及检测视距内的车辆和行人。可以理解的是摄像头主要是指车前摄像头模块，可以是由一个或者多个摄像头组成的模块。所述控制单元还用于确定当前远光灯所照射区域对应于摄像头模块所拍摄图像的第一区域，当所述第一区域中检测到车辆或者行人时，将远光灯切换成近光灯。通过灯光的切换可以减少灯光对行人和车辆的干扰。
方向盘转角传感器，用于采集方向盘的转角信息。方向盘转角传感器用于感知方向盘的摆动角度。当驾驶员或者自动驾驶系统控制方向盘转动时，该传感器可以知道方向盘转动的角度。在部分车灯可旋转的条件下，所述控制单元还用于根据所述方向盘的转角信息控制灯光转向。
雨量传感器，所述雨量传感器用于检测雨量，通过雨量监测可以确定当前的天气情况，在大雨状态下，需要启动雾灯或者调节远近光等。因此，所述控制单元还用于根据所述雨量判断天气状态，并基于判断的结果控制灯光。
光敏传感器采集车辆行驶环境的光照强弱情况。
定位导航单元，用于获取车辆位置信息。通过定位导航单元，可以利用卫星定位数据确定车辆的位置，从而判断车辆处于城市路段还是处于乡村路段。当然，利用定位导航单元也可以判断车辆是否处于交通路口等。
车载数据采集单元，用于获取车辆当前的行车工况信息。行车工况信息包括起步、加速、减速、怠速等。
通过上述定位导航单元，车载数据采集单元和感知单元，可以识别出高速、城市、乡村、雨雪道路、弯道、交叉路口在内的交通场景。基于此，可以将识别后的车辆在道路上的行驶场景识别为自适应前照灯系统的照明模式。
控制单元，用于根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，并向车灯发送控制指令，以使车灯按照指令调整状态。
CAN通信单元，控制单元将控制指令通过CAN通信改变光源的近光和远光照射方向，自适应调整照明视野。在测试中，采用双通道隔离性USB-CAN模块，同时收发信息，支持多设备，速度较高，适应性强。在测试过程中，USB-CAN模块分别连接计算与控制单元和前照灯模组。
步进电机，安装于车灯模组内，通过机械连杆结构与前照灯光源向连，根据收到的数字控制信号输出步进电机转动的角度，带动连杆机械机构转动相应角度使，得光源随之旋转自适应照明道路路面。
光源模块，采用LED为汽车前照灯光源，远光灯LED光源放置于模组反光镜抛物面的焦点中心，使阳光等发出的光束平行于光学轴线，扩大照明距离。近光灯LED光源则置于抛物面焦点中心向偏左上的位置，使得近光灯切换后通过反射之后存在向右微小的偏转，避免对道路上的行人或者其他驾驶员造成眩目。LED光源通过机械连杆结构步进电机，随步进电机的转动改变照射角度。
ADAS系统，在独立的感知单元和定位导航单元故障失效时，作为冗余的感知模块将相应的感知信息输入到计算与控制单元，以进一步实现对前照灯照射角度的自适应控制。
电源模块，安装于车辆或者自动驾驶平台底盘上，为感知单元、定位导航单元、CAN-FD通信、ADAS系统、计算与控制单元、步进电机和光源模块供电。
可以理解的是：测试平台为自动驾驶平台，为一种线控车辆底盘可以搭载自适应前照灯系统、协同感知单元、定位导航单元、计算与控制单元和CAN通信等。测试平台用于安装测试的自适应前照灯系统，结合自动驾驶平台的车辆动力学模型，验证与自动驾驶技术结合的功能和效果。尤其是为自适应前照灯系统功能验证提供开放式的车辆线控底盘，安装摄像头等传感器，获取方向盘转角、车辆速度、定位导航数据等，在车辆底盘上集成ADAS系统。开放式的车辆线控底盘提供了自动驾驶所需的数据接口，便于自适应前照灯系统的开发。
具体的，测试平台中的线控车辆底盘在实际道路上模仿正常车辆行驶，通过安装在测试平台上感知单元、定位导航单元采集道路与环境信息，识别高速、城市、乡村、雨雪道路、弯道、交叉路口在内的交通场景，将识别后的车辆在道路上的行驶场景识别为自适应前照灯系统的照明模式。同时摄像头也检测前方道路可视距离内的车辆和行人，通过计算与控制单元计算，检测到车辆和行人时，通过CAN通信发送控制指令，自适应前照灯系统自动将远光切换至近光。线控车辆底盘在道路上行驶过程中，实时采集线控车辆底盘的速度、方向盘转角等信息，获取行车工况(起步、加速、减速、怠速等)，由CAN通信提供车辆工况数据给计算与控制单元计算，控制步进电机的转动角度，上下和左右转动一定角度，进而实现横向照明角度和纵向照明距离的变化。线控车辆底盘上同时搭载ADAS系统，验证在感知单元和定位导航单元故障失效时作为冗余的感知模块参与自适应控制的有效性。测试人员通过乘坐线控车辆底盘观察功能与试验效果，在测试平台的可视交互界面调整试验参数，实现便捷化的开发试验和功能测试。
将自适应前照灯系统的集成光源的前照灯安装于自动驾驶平台车头正前方，利用自动驾驶平台的可视交互界面调整试验参数，实现便捷的可视化测试。
在一些实施例中，所述控制模式包括：
城市照明模式，适应城市照明较为充足的特点，控制步进电机的转动减少纵向照明距离，避免对行人、车辆和其他交通参与者造成眩目。
高速照明模式，处于高速照明模式时相对于城市照明模式时控制车灯增加纵向照射，且转向时根据方向盘转角控制车灯照明角度；照明距离比常规更远，步进电机的转动控制纵向照明距离，根据车辆速度控制照明在长纵向上照明距离变化，车速越高照明距离增大。在高速弯道上行驶时，根据方向盘转角控制横向照明角度。
乡村照明模式，处于乡村照明模式时相对于城市照明模式时控制车灯增加纵向照射。适应乡村道路基础设施照明较弱的实际情况，控制步进电机转动增大纵向照明距离。
雨雪道路照明模式，处于雨雪道路照明模式时检测反光面，控制所述灯光减少对反光面的照射。车辆正前方近处反光路面避免直射，造成反光干扰驾驶员驾驶。
弯道照明模式，根据感知单元与定位导航单元感知到车辆在弯道上行驶时，根据方向盘转角控制横向照明角度，照明角度朝向方向盘转动的方向偏转，方向盘转角越大，步进电机控制的照明转动角度越大。
交叉路口模式，处于交叉路口模式时控制灯光减少横向照明宽度，切换为近光模式。根据感知单元与定位导航单元感知到车辆到达交叉路口时，控制步进电机的转动减少横向照明宽度，切换近光模式，避免对人行横道的行人造成眩目。
基于以上模式的描述，可以确定，所述根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，具体是:
根据车辆位置信息确定控制模式适用城市照明模式或者乡村照明模式；
根据车辆位置信息和行车工况确定控制模式适用高速照明模式；
根据环境信息确定控制模式适用雨雪道路照明模式或者交叉路口模式。
本申请实施例提供了一种所述的汽车自适应前照灯系统的测试平台，包括：
用于安装所述前照灯系统的车辆底盘，所述车辆底盘用于模拟车辆行驶。
在一些实施例中，所处车辆底盘上集成了ADAS系统，当感知单元和/或定位导航单元失效时由ADAS提供缺失数据。
以上实施例提出的一种汽车自适应前照灯系统用于车辆在夜间行驶时，为驾驶员提供智能的照明，尤其是在弯道等不同场景的道路上帮助驾驶员扩大有效的照明视野。自适应前照灯系统结合自动驾驶车辆的测试平台，能够满足自适应前照灯系统测试与开发。一种汽车自适应前照灯系统及测试平台包括感知单元、定位导航单元、CAN通信、计算与控制单元、步进电机、光源模块、ADAS系统、自动驾驶平台。通过感知单元和自动驾驶平台感知行驶场景、获取车辆转向、天气等信息。通过自动驾驶平台上的定位导航单元获取位置信息。通过将采集到的感知信息和定位数据发送到计算与控制单元进行数据计算处理，发送控制指令，控制前照灯模组内步进电机的转动，改变光源的照射方向，自适应调整道路的照明视野。ADAS系统结合自适应前照灯系统进行功能安全的冗余设计，在感知单元故障后，依靠ADAS系统为其提供相应的感知信息。系统的开发与测试过程结合自动驾驶平台，能够获取多源的感知数据，更加便捷的开展系统的调试与方案验证。
根据本发明的具体实施例，与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)有效提供了感知信息，结合自动驾驶平台的定位、车辆姿态等数据，能够更加准确、多源的感知交通环境，获取车辆和道路情况。
(2)实现了自适应前照灯系统的智能控制，通过在不同场景下自适应扩大驾驶员的照明视野，提升驾驶员在夜间驾驶时候的观察能力和驾驶员操作车辆灯光的便捷程度。
(3)功能安全设计保障了在感知单元失效的情况下能够将ADAS的感知信息作为前照灯感知的功能安全冗余机构，以提升夜间驾驶的安全性。
在本申请中所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种汽车自适应前照灯系统，其特征在于，包括：
感知单元，用于获取环境信息；
定位导航单元，用于获取车辆位置信息；
车载数据采集单元，用于获取车辆当前的行车工况信息；
控制单元，用于根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，并向车灯发送控制指令，以使车灯按照指令调整状态。
2.根据权利要求1所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，所述感知单元包括：
摄像头模块，用于采集道路画面，以及检测视距内的车辆和行人；
所述控制单元还用于确定当前远光灯所照射区域对应于摄像头模块所拍摄图像的第一区域，当所述第一区域中检测到车辆或者行人时，将远光灯切换成近光灯。
3.根据权利要求2所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，所述感知单元包括：方向盘转角传感器，用于采集方向盘的转角信息；
所述控制单元还用于根据所述方向盘的转角信息控制灯光转向。
4.根据权利要求3所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，所述感知单元包括：雨量传感器，所述雨量传感器用于检测雨量；
所述控制单元还用于根据所述雨量判断天气状态。
5.根据权利要求3所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，所述控制模式包括：
城市照明模式；
高速照明模式，处于高速照明模式时相对于城市照明模式时控制车灯增加纵向照射，且转向时根据方向盘转角控制车灯照明角度；
乡村照明模式，处于乡村照明模式时相对于城市照明模式时控制车灯增加纵向照射。
6.根据权利要求5所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，控制模式包括：
雨雪道路照明模式，处于雨雪道路照明模式时检测反光面，控制所述灯光减少对反光面的照射。
7.根据权利要求5所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，控制模式包括：
交叉路口模式，处于交叉路口模式时控制灯光减少横向照明宽度，切换为近光模式。
8.根据权利要求5所述的汽车自适应前照灯系统，其特征在于，所述根据所述环境信息、车辆位置信息和行车工况信息确定当前车灯的控制模式，具体是:
根据车辆位置信息确定控制模式适用城市照明模式或者乡村照明模式；
根据车辆位置信息和行车工况确定控制模式适用高速照明模式；
根据环境信息确定控制模式适用雨雪道路照明模式或者交叉路口模式。
9.一种如权利要求1所述的汽车自适应前照灯系统的测试平台，其特征在于，包括：
用于安装所述前照灯系统的车辆底盘，所述车辆底盘用于模拟车辆行驶。
10.根据权利要求9所述的汽车自适应前照灯系统的测试平台，其特征在于，所处车辆底盘上集成了ADAS系统，当感知单元和/或定位导航单元失效时由ADAS提供缺失数据。
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