CN115805862A - 一种自适应前照灯调节方法及相关设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自适应前照灯调节方法及相关设备，所述方法包括：利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；利用位置信息和坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；根据位置信息对弯道进行拟合计算得到车灯偏航调节角度；对两调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作；根据得到的经过角度约束后的两调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。通过利用第一传感器检测的位置信息，计算得到车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度后查找匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，实现精准地对前照灯进行自适应调节，提升驾驶安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子控制技术领域，特别涉及一种自适应前照灯调节方法及相关设备。
背景技术
普通汽车前照灯光型固定，在遇到车身高度变化，比如载重变化、加减速、起伏路面，以及转弯时，无法为驾驶员提供有效的照射范围，带来安全隐患。因此出现了自适应前照灯技术，用于自动调节前照灯高度，使其始终提供稳定的照射距离；以及自动调节前照灯照射角度，使其能照射到弯道盲区。
但是，现有的自适应技术由于依赖的传感器限制，比如前后轴高度传感器、方向盘转角传感器等，提供的信息相对滞后，并在有些场景下无法提供有效信息，比如即将上坡或者下坡，突发的急转弯等场景。
例如，如图1所示，当车辆即将上坡或者即将从下坡驶向平路时，照射距离会从d缩短到d1，此时需要抬高照射角度θ。
如图2所示，同样的道理，当车辆即将下坡或者即将从上坡驶向平路时，车灯照射距离变远，可能造成迎面上坡的其他车辆眩目，此时需要降低照射角度θ。但是此时高度传感器无法提供有效信息感知到前方有坡道。
如果路遇急转弯，由于此时驾驶员尚未打方向盘，方向盘传感器无法提供车灯随动信息，会造成驾驶员无法及时发现右侧风险目标。
另外，现有的汽车前照灯设计五花八门，有用电机控制车灯高度和角度变化的，有用LEDMatrix(矩阵)的灯珠亮灭和明暗调节达到模拟车灯照射角度变化的。这种多样性为控制软件的开发和维护带来了很大的工作量。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种自适应前照灯调节方法及相关设备，旨在解决现有技术中的自适应前照灯技术无法实现精准且快速地对前照灯进行自适应调节，而导致的驾驶系统的安全性不够的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种自适应前照灯调节方法，所述自适应前照灯调节方法包括：
利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；
利用所述位置信息计算得到坡度值后，根据所述坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；
根据所述位置信息对弯道进行拟合，计算得到车灯偏航调节角度；
对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度；
根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。
所述自适应前照灯调节方法中，所述自适应前照灯调节方法还包括：
利用第二传感器分别采集车辆在上下坡时车身前后轴的高度变化值后，根据所述车身前后轴高度变化值计算车灯俯仰调节角度；
利用第三传感器采集转角数据后，计算所述车辆的转弯轨迹，并利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度。
所述自适应前照灯调节方法中，所述利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息，具体包括：
利用相机检测俯视图下的车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；其中，所述第一传感器包括：所述相机。
所述自适应前照灯调节方法中，所述对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度，具体包括：
根据所述车灯俯仰调节角度、所述车灯偏航调节角度和车灯照射距离值计算得到车灯照射高度值和车灯照射偏移值；
计算当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量；
利用滤波的方法，根据当前时刻上的状态估计向量，预测当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态预测向量；
根据下一个时刻的观测向量值更新下一个时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量；
利用预设人工规则对下一个时刻上的状态估计向量中车灯照射高度值和车灯照射偏移值进行角度约束，得到经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值。
所述自适应前照灯调节方法中，所述根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，具体包括：
利用所述第一传感器检测车辆前方目标的位置信息后，根据所述目标的位置信息计算车灯防眩目区域角度范围；
分别将所述车灯防眩目区域角度范围在垂直和水平上进行划分，并将灯珠分区的控制命令写入到划分得到的区间内，得到所述匹配查找表；
根据经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值，查找所述匹配查找表，得到灯珠分区的控制命令；
根据所述控制命令对应调节所述车辆的前照灯的照射角度或发光强度。
所述自适应前照灯调节方法中，所述利用第二传感器分别采集车辆在上下坡时车身前后轴高度变化值后，根据所述车身前后轴的高度变化值计算车灯俯仰调节角度，具体包括：
利用车身高度传感器或空气悬架控制器采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第一高度变化值，以及采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第二高度变化值；其中，所述第二传感器包括：车身高度传感器或空气悬架控制器；
根据所述第一高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在上坡时的第一车灯俯仰调节角度；
根据所述第二高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在下坡时的第二车灯俯仰调节角度；其中，所述车灯俯仰调节角度包括所述第一车灯俯仰调节角度和所述第二车灯俯仰调节角度。
所述自适应前照灯调节方法中，所述利用第三传感器采集转角数据后，计算所述车辆的转弯轨迹，并利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度，具体包括：
利用方向盘转角测量装置采集方向盘转角，根据所述方向盘转角计算所述车辆的转弯轨迹；
或利用车轮转角测量装置采集车轮转角，根据所述车轮转角计算所述车辆的转弯轨迹；
或利用惯性测量装置采集车辆的角速率，根据所述角速率计算所述车辆的转弯轨迹；其中，所述第三传感器包括：方向盘转角测量装置、车轮转角测量装置和惯性测量装置；
根据所述转弯轨迹计算所述车灯偏航调节角度。
一种自适应前照灯调节系统，所述自适应前照灯调节系统包括：
车道线和消失点检测模块，用于利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；
车灯俯仰调节角度计算模块，用于利用所述位置信息计算得到坡度值后，根据所述坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；
车灯偏航调节角度计算模块，用于根据所述位置信息对弯道进行拟合，计算得到车灯偏航调节角度；
角度约束模块，用于对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度；
前照灯调节模块，用于根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。
一种控制器，所述控制器包括：存储器、处理器、显示器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的自适应前照灯调节程序，所述自适应前照灯调节程序被所述处理器执行时实现如上所述的自适应前照灯调节方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有自适应前照灯调节程序，所述自适应前照灯调节程序被处理器执行时实现如上所述的自适应前照灯调节方法。
相较于现有技术，本发明提供的一种自适应前照灯调节方法及相关设备，所述方法包括：利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；利用位置信息和坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；根据位置信息对弯道进行拟合计算得到车灯偏航调节角度；对两调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作；根据得到的经过角度约束后的两调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。通过利用第一传感器检测的位置信息，计算得到车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度后查找匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，实现精准地对前照灯进行自适应调节，提升驾驶安全性。
附图说明
图1为本发明提供的车灯在即将上坡或者即将从下坡驶向平路时需要调节的角度的示意图；
图2为本发明提供的车灯在即将下坡或者从上坡驶向平路时需要调节的角度的示意图；
图3为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例的流程图；
图4为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中相机识别的车辆上坡的原理示意图；
图5为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中相机识别的车辆下坡的原理示意图；
图6为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中坡度角度计算示意图；
图7为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中利用相机计算车灯光心抬高后的照射角度的示意图；
图8为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中弯道识别的示意图；
图9为本发明提供的在鸟瞰视觉下对所述位置信息进行拟合结果的结果示意图；
图10为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中步骤S400的流程图；
图11为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中步骤S500的流程图；
图12为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中利用匹配查找表控制所述普通前照灯的照射角度的流程框图；
图13为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中利用匹配查找表控制LEDMatrix大灯以及电机的流程框图；
图14为本发明提供的自适应前照灯调节方法的较佳实施例中利用匹配查找表控制LEDMatrixLight的流程框图；
图15为本发明提供的自适应前照灯调节方法的第二个实施例的流程图；
图16为本发明提供的自适应前照灯调节方法的第二个实施例中步骤A100的流程图；
图17为本发明提供的自适应前照灯调节方法的第二个实施例中车身前后轴高低变化的示意图；
图18为本发明提供的自适应前照灯调节方法的第二个实施例中车灯在调节前的垂直照射角度的示意图；
图19为本发明提供的自适应前照灯调节方法的第二个实施例中步骤A200的流程图；
图20为本发明提供的自适应前照灯调节系统的架构关系图；
图21为本发明提供的控制器的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为了方便理解本申请实施例，首先在此介绍本发明实施例涉及到的相关要素。
汽车安全系统的自适应前照灯系统(Adaptive Front-lighting System，简称AFS)是根据车速，打方向的角度而自动调整近光灯转向角度，扩大车辆转弯时有效照明范围。自动水平调节功能可确保无论承载情况如何，灯光始终照向前方地面。
当车辆在夜间行驶时，装备自适应前照灯系统的汽车可让驾驶者在转弯时拥有良好视野。感应器将监控车速和前轮转向角度，以估计车辆三秒后的位置，同时令前大灯照向此处。左、右前大灯可依据转弯角度进行不同程度的旋转。
当车辆驶进弯道时，车灯将紧随前方道路走向，而绝非简单照亮道路边缘。自适应前照灯系统有助于缓解夜间行车疲劳并提高夜间行驶安全性，尤其在不熟悉的连续弯路当中行驶时。
但是，传统汽车前照灯的灯光跟车身方向始终一致，在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区，如果弯道内侧恰好存在人或物体，而车速又未恰当降低，则会带来安全隐患。相比较而言，AFS功能可以提供旋转(swiveling)调节效果，能够根据方向盘的角度转动，把有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路面上，帮助降低安全隐患。
除了能够进行动态旋转调节，AFS功能还能提供动态水平高度调节。此功能根据负载轴传感器的信号来调节前照灯的水平高度，可以适应不同的负载及不同的斜坡环境。可见AFS可根据车身水平倾斜情况动态调节灯光高度，改善照明效果，增强安全性。
其中，自适应前照灯系统(AFS)的工作原理如下：自适应前照灯系统共由传感器、ECU(ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。它和普通的电脑一样，由微控制器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成)、车灯控制系统和前照灯构成。汽车车速传感器、方向盘转角传感器和前后轴高度传感器不断地把检测到的信号传递给ECU，ECU再根据传感器检测到的信号进行处理，把处理完后的数据进行判断，输出前照灯转角指令，使前照灯转过相应的角度。
为了解决上述现有技术问题，本发明提供了一种自适应前照灯调节方法及相关设备。本发明中通过利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息后，计算得到车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度，并依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，再根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度查找预先配置的匹配查找表，以便根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，实现了方便快捷却又准确地对各种类型的前照灯进行实时地自适应调节，有效地提升了驾驶的安全性。
下面通过具体示例性的实施例对自适应前照灯调节方法设计方案进行描述，需要说明的是，下列实施例只用于对发明的技术方案进行解释说明，并不做具体限定：
请参阅图3，本发明提供的一种自适应前照灯调节方法，所述自适应前照灯调节方法包括：
S100、利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；其中，所述第一传感器包括：所述相机。
具体地，本发明中通过引入所述第一传感器(相机)参与车灯的俯仰角和偏航角的计算，可以提前判断前方道路坡度和弯度，具体实现过程如下：
首先，利用所述第一传感器(相机)识别上下坡，即利用所述第一传感器检测车辆在上下坡时，车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息，以便计算所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度。通过所述第一传感器车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息进行检测，以便进一步地计算得到所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度，可以提供车辆在即将上下坡和进入急转弯时的车灯控制，同时也可以减少对车辆自身参数和环境参数的依赖。
其中，本发明中的所述自适应前照灯调节方法适用于AFS(AFS：Adaptive Front-lighting System，中文为汽车安全系统的自适应前照灯系统)，以及ADB(ADB：AdaptiveDriving Beam，中文为自适应远光灯)，ADB是一种能够根据路况自适应变换远光光型的智能远光控制系统。它将一个完整的远光光斑通过特殊的光学模组、电子控制变成由多个光学照明分区组合成的远光光斑。当路面出现车辆、行人等目标时，由传感器(摄像头)、驱动电路组成的控制系统将关闭或调暗部分远光照明分区，从而避免对被照目标的眩目，同时保证清晰的远光照明。
并且，ADB可以实现每个区域可根据外界变化进行单独点亮和关闭：即当侦测到同向车辆瞬间，前照灯会立刻关闭前方车辆所在区域的光束，并且随着距离的拉近，暗区将扩大。确保不会对前方车辆产生炫目；而当侦测到迎面车辆时，Matrix矩阵式LED大灯同样会立即响应，随着会车结束，LED会重新亮起，改善路面照明，实现智能防炫目功能。
再者，本发明的所述自适应前照灯调节方法中还可以利用所述第一传感器检测到驾驶过程中的弯道后，开始识别出车道线的位置信息，以便进行曲线拟合操作，从而获取平滑的车道线曲线。
更进一步地，所述S100、利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息，具体包括：
S110、利用相机检测俯视图下的车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息。
具体地，利用所述第一传感器(相机)识别上下坡原理为：
利用相机检测拍摄的俯视图(BEV)下所述车道线的位置信息或所述前照灯在道路上的消失点的位置信息，或直接在相机视角下检测所述车道线的位置信息或所述前照灯在道路上的消失点的位置信息。
本实施例中以检测前照灯在道路上的消失点的位置信息为例，如图4所示的相机识别的车辆上坡的原理示意图，在上坡场景中，虚线表示为平地上的平行线(比如直道车道线)。此时，消失点(也叫灭点)B的高度位于平地的水平线上；斜实线表示为上坡坡道的平行线，消失点A的高度比平地水平线高。因此，车辆即将上坡时，消失点位置升高。
如图5所示的相机识别的车辆下坡的原理示意图，在下坡场景中，虚线为平地上的平行线(比如直道车道线)；斜实线为下坡坡道的平行线，此时，下坡灭点的高度比平地水平线低。因此，车辆即将下坡时，消失点降低。
那么，车辆即将上坡时，消失点位置升高。车辆即将下坡时，消失点降低。
进一步地，请继续参阅图3，S200、利用所述位置信息计算得到坡度值后，根据所述坡度值计算得到车灯俯仰调节角度。
具体地，首先，在计算得到所述位置信息后，根据所述位置信息计算得到所述坡度值(坡度角度)的计算过程如下：如图6所示的坡度角度计算示意图，利用前方坡道的消失点在图像上的垂直位置、平地标定的消失点在图像上的垂直位置和相机焦距直接计算得到所述坡度值(坡度角度)。其中，所述位置信息包括前方坡道的消失点在图像上的垂直位置和平地标定的消失点在图像上的垂直位置。
其中，yh为前方坡道的消失点在图像上的垂直位置；y0为平地标定的消失点在图像上的垂直位置；F为相机焦距；θ为坡道角度。那么，坡道角度θ的计算公式为：
然后，进一步地根据所述坡度值θ计算得到所述车灯俯仰调节角度的计算过程如下：如图7所示，车灯从第一位置E移动到第二位置F，经过了时间Δt，那么，为了满足相同的照射距离，需要将照射角度从r0(车灯光心初始的照射角度)抬高到r1(车灯光心抬高后的照射角度)，因此：
AC＝v*Δt(2)；
其中，v为车速；Δt为车辆从第一位置E移动到第二位置F经过的经过时间；
β＝r0-r1(3)；
其中，r0为车灯光心在初始位置时相对于水平线的偏角；r1为车灯光心在抬高后相对于水平线的偏角；β为所述车灯俯仰调节角度。
其中，车灯光心抬高后的照射角度r1的计算公式为：
即现根据所述坡度值和车灯安装的高度计算得到车灯光心抬高后的照射角度，再根据车灯光心初始的照射角度一起计算得到所述车灯俯仰调节角度。
进一步地，请继续参阅图3，S300、根据所述位置信息对弯道进行拟合，计算得到车灯偏航调节角度。
具体地，同时，在利用所述第一传感器检测车道线的位置信息后，再根据所述车道线的位置信息对弯道进行拟合：以三次曲线为例，得到如下拟合结果：
其中，m为方程的次数，这里m＝3；aj为j次的参数。
那么，左车道曲线参数：a0，a1，a2，a3；右车道曲线参数：a0’，a1’，a2’，a3’。
其中，如图8所示为对弯道进行识别的示意图；其中，点A为车灯在直道尽头上的消失点；点B为车灯转弯后的消失点。
然后，结合拟合后的位置信息计算得到所述车灯偏航调节角度。
其中，在鸟瞰视觉下对所述位置信息进行拟合结果的结果示意图，如图9所示，图9中第一箭头(OA方向)表示直道标定好的车灯光线照射方向；虚线圆弧表示预期的车灯目标照射距离；第二箭头(OC方向)表示弯道场景下，根据车道线或者路沿检测结果计算的弯道预期车灯光线照射方向；δ表示车灯需要偏转的角度(车灯偏航调节角度)。
那么，以车辆位置O为圆心，R(车灯目标照射距离)为半径画圆，计算得到与车辆在转弯曲线上左车道线的交点A，以及与右车道线的交点B；取AB的连线中点C(x，y)为车灯目标照射点，则所述车灯偏航调节角度的计算公式为：δ＝y/x(6)；其中，x为中点C的横坐标，y为中点C的纵坐标；其中C的位置可以不选择中点，可以根据需要选择任何合适的点。
通过相机检测车道线，并使用曲线拟合的方式(不限于具体拟合方式，比如多项式拟合、分段拟合、2次或3次曲线拟合、样条曲线拟合等)获取平滑的车道线曲线，从而根据曲率有效地识别出弯道。
进一步地，请继续参阅图3，S400、对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度。
具体地，由于在实际执行时传感器识别到的数据都会存在噪声，相机识别的结果也会存在低概率错误，仅根据单帧处理结果无法给出平滑的控制效果。此时，需要结合时域滤波和预测平滑的角度变化操作，从而有效地减少角度数据中噪点的出现，使得角度更加平滑，提升车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度的检测结果的精准性。
更进一步地，请参阅图10，所述S400、对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度，具体包括：
S410、根据所述车灯俯仰调节角度、所述车灯偏航调节角度和车灯照射距离值计算得到车灯照射高度值和车灯照射偏移值；
S420、计算当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量；
S430、利用滤波的方法，根据当前时刻上的状态估计向量，预测当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态预测向量；
S440、根据下一个时刻的观测向量值更新下一个时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量；
S450、利用预设人工规则对下一个时刻上的状态估计向量中车灯照射高度值和车灯照射偏移值进行角度约束，得到经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值。
具体地，在计算得到所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度后，先对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度进行时域滤波和角度平滑化操作：
首先，根据所述车灯俯仰调节角度、所述车灯偏航调节角度和车灯照射距离值计算得到车灯照射高度值和车灯照射偏移值。这里为了将角度转换成位置偏移，引入车灯照射距离d。
那么，所述车灯照射高度值表示为h＝dtanα，其中，α为车灯俯仰调节角度；所述车灯照射偏移值表示为ω＝dtanβ，其中，β为车灯偏航调节角度。
然后，计算当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量：即先设置状态向量X＝(h，ω)，则对应的观测向量为Y。之后，计算当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量
以及当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态预测向量
其次，利用滤波的方法，根据当前时刻上的状态估计向量
预测当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态预测向量
再者，根据下一个时刻的观测向量值Yt+1更新下一个时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量
最后，考虑车灯频繁变化影响驾驶员体验，可以进一步引入人工规则约束角度的变化频率和幅度，即利用预设人工规则对下一个时刻上的状态估计向量中车灯照射高度值和车灯照射偏移值进行角度约束，得到经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值。
比如，预设人工规则为：针对设置状态向量X中的h和ω，将不同的第一帧数N和第二帧数M，对应设置不同的第一角速度A1和第二角速度A2。比如：
进一步地，请继续参阅图3，S500、根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。
具体地，在对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度进行角度约束后，根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，直接从所述匹配查找表中找到相对应的需要控制的灯珠分区以及控制命令，从而实现高效且自动地调节前照灯适应当前路况的照射光线，有效地提升了车辆驾驶的安全性。并且，通过光型匹配查找表和可配置的控制参数适配不同车灯类型，实现了不同类型车灯的统一控制方法。
更进一步地，请参阅图11，所述S500、根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，具体包括：
S510、利用所述第一传感器检测车辆前方目标的位置信息后，根据所述目标的位置信息计算车灯防眩目区域角度范围；
S520、分别将所述车灯防眩目区域角度范围在垂直和水平上进行划分，并将灯珠分区的控制命令写入到划分得到的区间内，得到所述匹配查找表；
S530、根据经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值，查找所述匹配查找表，得到灯珠分区的控制命令；
S540、根据所述控制命令对应调节所述车辆的前照灯的照射角度或发光强度。
具体地，配置所述匹配查找表的过程则如下：
首先，利用所述第一传感器(相机)检测车辆前方目标的位置信息，例如车辆或行人等目标，并根据所述目标的位置信息计算车灯防眩目区域角度范围。
然后，分别将所述车灯防眩目区域角度范围在垂直和水平上进行划分，并将灯珠分区的控制命令写入到划分得到的区间内，得到所述匹配查找表。即引入光型匹配查找表作为直道、默认照射高度下的光型中间表示；由于不同车灯可能采用不同的光型配置，查找表的分辨率，大小等属性可以根据需求配置。其中，查找表的分辨率表示为：LightΔv＝0，Δh＝0[V][H](7)；其中，V为垂直角度的份数；H为水平角度的份数。
之后，将定义的查找表，垂直划分的成V份，水平划分成H份，每份表示的角度数可以配置，比如0.2度。那么，LightΔv＝0，Δh＝0[v][h](8)，则表示水平0.2v°，垂直0.2h°的查找区域。
然而，不同的车灯控制命令不同，目前主流Matrix Light(矩阵灯)控制器是通过发送CAN(串行数据传输系统)报文控制灯珠亮灭和亮度，来实现不同的光型。但是，通过为光型匹配查找表赋值，可以实现快速的控制参数映射。那么，根据灯光理论设计或者标定结果，将光型匹配查找表中的每个区域填入Matrix Light的每个灯珠或者灯珠组的控制命令，从而实现对光型的分别控制。
其中，所述匹配查找表的一种样例形式如表1所示：
表1
当计算出垂直转角和水平转角分别为α,β时，查找区域对应为：
LightΔv＝0，Δh＝0[v-α][h-β] (9)；
比如将垂直角度变化分配到电机控制α1和矩阵控制α2，将水平角度变化分配到电机控制β1和矩阵控制β2，那么在电机转动垂直角度α1和水平角度β1的基础上，此时查找区域对应为：
LightΔv＝0，Δh＝0[v-α2][h-β2] (10)。
再者，在配置后所述匹配查找表后，根据经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值，查找所述匹配查找表，得到灯珠分区的控制命令。最后，则根据所述控制命令对应调节所述车辆的前照灯的照射角度或发光强度。
例如，对于普通前照灯珠则可以直接对应调节普通前照灯的电机角度，而对于LEDMatrix(LED矩阵)大灯可以对应调节LED矩阵中不同灯珠分区的电机角度，或调节所述LED矩阵中不同灯珠分区的发光强度。其中，利用所述匹配查找表控制所述普通前照灯的照射角度的流程框图如图12所示；利用所述匹配查找表控制LED Matrix大灯及电机的流程框图如图13所示；利用所述匹配查找表控制LED Matrix Light的流程框图如图14所示，其中，IMU为惯性测量装置。
那么对于LEDMatrix大灯，特别是远近光一体的，并结合了水平和垂直电机控制转向和俯仰的场景，通过引入查找表可以有效地减少计算复杂度，结合控制参数映射可以更快的匹配到控制命令。
并且，由于查找表是作为配置文件提供的，可以根据不同类型的车灯进行适配，而系统可以统一处理机制，这样可以做到一套系统能适配不同的车灯。
更进一步地，请参阅图15，所述自适应前照灯调节方法还包括：
A100、利用第二传感器分别采集车辆在上下坡时车身前后轴的高度变化值后，根据所述车身前后轴高度变化值计算车灯俯仰调节角度；其中，所述第二传感器包括：车身高度传感器或空气悬架控制器。
具体地，本发明中的第二个实施例中可以利用所述第二传感器(车身高度传感器或空气悬架控制器)分别采集车辆在上下坡时车身前后轴的高度变化值。即利用所述方向盘转角测量装置、所述车轮转角测量装置和所述惯性测量装置同样地采集车辆在上坡时车身前后轴的高度变化值，以及采集车辆在下坡时车身前后轴的高度变化值。
然后，根据所述车身前后轴高度变化值计算车灯俯仰调节角度，以便在所述匹配查找表中找到相应的控制命令。
更进一步地，请参阅图16，所述A100、利用第二传感器分别采集车辆在上下坡时车身前后轴高度变化值后，根据所述车身前后轴的高度变化值计算车灯俯仰调节角度，具体包括：
A110、利用车身高度传感器或空气悬架控制器采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第一高度变化值，以及采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第二高度变化值；
A120、根据所述第一高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在上坡时的第一车灯俯仰调节角度；
A130、根据所述第二高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在下坡时的第二车灯俯仰调节角度；其中，所述车灯俯仰调节角度包括所述第一车灯俯仰调节角度和所述第二车灯俯仰调节角度。
具体地，利用所述第二传感器采集所述车辆在上下坡时车身前后轴的高度变化值的步骤如下：
首先，利用所述车身高度传感器或所述空气悬架控制器采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第一高度变化值，再根据所述第一高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在上坡时的第一车灯俯仰调节角度。
或者利用所述车身高度传感器或所述空气悬架控制器采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第二高度变化值，再根据所述第二高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在下坡时的第二车灯俯仰调节角度。
其中，如图17所示的车身前后轴高低变化的示意图中，所述车灯俯仰调节角度r计算公式表示为：
其中，r：车身俯仰角度；ΔHf：前轴高度变化；ΔHb：后轴高度变化；D：车辆前后轴的距离。
而如图18所示的车灯在调节前的垂直照射角度的示意图中，r0为车灯初始垂直照射角度；d为车灯在平地的照射距离；H为车灯安装高度。
那么，对于调节高度角(车灯俯仰调节角度)为r，则调节后高度角为r0-r。
进一步地，请继续参阅图15，A200、利用第三传感器采集转角数据后，计算所述车辆的转弯轨迹，并利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度；其中，所述第三传感器包括：方向盘转角测量装置、车轮转角测量装置和惯性测量装置。
具体地，在本发明中的第二个实施例中可以利用所述第三传感器(方向盘转角测量装置、车轮转角测量装置和惯性测量装置)采集转角数据，先计算得到所述车辆的转弯轨迹，再利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度，以便根据所述车灯偏航调节角度在所述匹配查找表内查找相应地控制指令。
更进一步地，请参阅图19，所述A200、利用第三传感器采集转角数据后，计算所述车辆的转弯轨迹，并利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度，具体包括：
A210、利用方向盘转角测量装置采集方向盘转角，根据所述方向盘转角计算所述车辆的转弯轨迹；
A220、或利用车轮转角测量装置采集车轮转角，根据所述车轮转角计算所述车辆的转弯轨迹；
A230、或利用惯性测量装置采集车辆的角速率，根据所述角速率计算所述车辆的转弯轨迹；其中，所述第三传感器包括：方向盘转角测量装置、车轮转角测量装置和惯性测量装置；
A240、根据所述转弯轨迹计算所述车灯偏航调节角度。
具体地，利用第三传感器采集转角数据，并最终计算得到所述车灯偏航调节角度的步骤如下：
利用所述方向盘转角测量装置采集方向盘转角，根据所述方向盘转角计算所述车辆的转弯轨迹；或利用所述车轮转角测量装置采集车轮转角，根据所述车轮转角计算所述车辆的转弯轨迹；或利用所述惯性测量装置采集车辆的角速率，根据所述角速率计算所述车辆的转弯轨迹。
最后，根据所述转弯轨迹计算所述车灯偏航调节角度。
进一步地，请参阅图20，本发明提供的一种自适应前照灯调节系统，所述自适应前照灯调节系统包括：
车道线和消失点检测模块1，用于利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；
车灯俯仰调节角度计算模块2，用于利用所述位置信息计算得到坡度值后，根据所述坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；
车灯偏航调节角度计算模块3，用于根据所述位置信息对弯道进行拟合，计算得到车灯偏航调节角度；
角度约束模块4，用于对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度；
前照灯调节模块5，用于根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。
具体的，本实施例中，上述基于多面体模型建模的自适应前照灯调节系统的各模块的具体功能可以参照上述自适应前照灯调节方法中的对应描述，在此不再赘述。
并且，本发明中的自适应前照灯调节系统需要处理相机的数据，比AFS中的MCU复杂，里面包括了智能域、媒体域和MCU域；可以应用于图像处理、深度学习加速和车灯控制等。
进一步地，如图21所示，基于上述自适应前照灯调节方法，本发明还相应提供了一种控制器，所述控制器包括处理器10、存储器20及显示器30。图21仅示出了控制器的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器20在一些实施例中可以是所述控制器的内部存储单元，例如控制器的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述控制器的外部存储设备，例如所述控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述控制器的应用软件及各类数据，例如所述安装控制器的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有自适应前照灯调节程序40，该自适应前照灯调节程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中自适应前照灯调节方法。
所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述自适应前照灯调节方法等。
所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(OrganicLight-EmittingDiode，有机发光二极管)触摸器等。所述显示器30用于显示在所述控制器的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述控制器的部件10-30通过系统总线相互通信。
在一实施例中，当处理器10执行所述存储器20中自适应前照灯调节程序40时实现，可以参照上述自适应前照灯调节方法中的对应描述，在此不再赘述。
进一步地，本发明提供的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有自适应前照灯调节程序，所述自适应前照灯调节程序被处理器执行时实现如上所述的自适应前照灯调节方法。
综上所述，本发明提供的一种自适应前照灯调节方法及相关设备，所述方法包括：利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；利用位置信息和坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；根据位置信息对弯道进行拟合计算得到车灯偏航调节角度；对两调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作；根据得到的经过角度约束后的两调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。通过利用第一传感器检测的位置信息，计算得到车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度后查找匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，实现精准地对前照灯进行自适应调节，提升驾驶安全性。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述自适应前照灯调节方法包括：
利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；
利用所述位置信息计算得到坡度值后，根据所述坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；
根据所述位置信息对弯道进行拟合，计算得到车灯偏航调节角度；
对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度；
根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。
2.根据权利要求1所述的自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述自适应前照灯调节方法还包括：
利用第二传感器分别采集车辆在上下坡时车身前后轴的高度变化值后，根据所述车身前后轴高度变化值计算车灯俯仰调节角度；
利用第三传感器采集转角数据后，计算所述车辆的转弯轨迹，并利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度。
3.根据权利要求1所述的自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息，具体包括：
利用相机检测俯视图下的车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；其中，所述第一传感器包括：所述相机。
4.根据权利要求3所述的自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度，具体包括：
根据所述车灯俯仰调节角度、所述车灯偏航调节角度和车灯照射距离值计算得到车灯照射高度值和车灯照射偏移值；
计算当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量；
利用滤波的方法，根据当前时刻上的状态估计向量，预测当前时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态预测向量；
根据下一个时刻的观测向量值更新下一个时刻上的所述车灯照射高度值和所述车灯照射偏移值的状态估计向量；
利用预设人工规则对下一个时刻上的状态估计向量中车灯照射高度值和车灯照射偏移值进行角度约束，得到经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值。
5.根据权利要求4所述的自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节，具体包括：
利用所述第一传感器检测车辆前方目标的位置信息后，根据所述目标的位置信息计算车灯防眩目区域角度范围；
分别将所述车灯防眩目区域角度范围在垂直和水平上进行划分，并将灯珠分区的控制命令写入到划分得到的区间内，得到所述匹配查找表；
根据经过角度约束后的车灯照射高度值和车灯照射偏移值，查找所述匹配查找表，得到灯珠分区的控制命令；
根据所述控制命令对应调节所述车辆的前照灯的照射角度或发光强度。
6.根据权利要求2所述的自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述利用第二传感器分别采集车辆在上下坡时车身前后轴高度变化值后，根据所述车身前后轴的高度变化值计算车灯俯仰调节角度，具体包括：
利用车身高度传感器或空气悬架控制器采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第一高度变化值，以及采集所述车辆在上坡时车身前后轴的第二高度变化值；其中，所述第二传感器包括：车身高度传感器或空气悬架控制器；
根据所述第一高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在上坡时的第一车灯俯仰调节角度；
根据所述第二高度变化值和所述车身前后轴的距离计算得到所述车辆在下坡时的第二车灯俯仰调节角度；其中，所述车灯俯仰调节角度包括所述第一车灯俯仰调节角度和所述第二车灯俯仰调节角度。
7.根据权利要求6所述的自适应前照灯调节方法，其特征在于，所述利用第三传感器采集转角数据后，计算所述车辆的转弯轨迹，并利用所述转弯轨迹计算车灯偏航调节角度，具体包括：
利用方向盘转角测量装置采集方向盘转角，根据所述方向盘转角计算所述车辆的转弯轨迹；
或利用车轮转角测量装置采集车轮转角，根据所述车轮转角计算所述车辆的转弯轨迹；
或利用惯性测量装置采集车辆的角速率，根据所述角速率计算所述车辆的转弯轨迹；其中，所述第三传感器包括：方向盘转角测量装置、车轮转角测量装置和惯性测量装置；
根据所述转弯轨迹计算所述车灯偏航调节角度。
8.一种自适应前照灯调节系统，其特征在于，所述自适应前照灯调节系统包括：
车道线和消失点检测模块，用于利用第一传感器检测车道线的位置信息或前照灯在道路上的消失点的位置信息；
车灯俯仰调节角度计算模块，用于利用所述位置信息计算得到坡度值后，根据所述坡度值计算得到车灯俯仰调节角度；
车灯偏航调节角度计算模块，用于根据所述位置信息对弯道进行拟合，计算得到车灯偏航调节角度；
角度约束模块，用于对所述车灯俯仰调节角度和所述车灯偏航调节角度依次进行时域滤波、角度平滑化和角度约束操作，得到经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和车灯偏航调节角度；
前照灯调节模块，用于根据经过角度约束后的车灯俯仰调节角度和经过角度约束后的车灯偏航调节角度，查找预先配置的匹配查找表，并根据得到的灯珠分区的控制命令对车辆的前照灯进行调节。
9.一种控制器，其特征在于，所述控制器包括：存储器、处理器、显示器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的自适应前照灯调节程序，所述自适应前照灯调节程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的自适应前照灯调节方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有自适应前照灯调节程序，所述自适应前照灯调节程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的自适应前照灯调节方法。
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