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汽车随动照明系统设计研究

作者：王梦晨

来源：《科学与信息化》2017年第21期

摘 要 随着社会不断发展和技术日益的进步，汽车的行驶状况变得越来越复杂。在过去十年中，汽车安装了越来越智能化的系统，使行车安全性和驾驶舒适性有了很大的提高。例如，防抱死系统（ABS）、电子车身稳定系统（ESP）及自适应巡航控制系统（ACC），越来越复杂的传感控制技术逐渐被广泛运用。AFS 技术亦是如此，它也是依靠传感器对车辆行驶的信息进行采集，以实现智能照明。因此汽车随动照明系统的出现，大大提高了汽车行驶安全系数。 关键词 随动照明 1 总述

1.1 课题研究的背景

随着人们生活条件的不断增强及社会工业化的不断发展，人们已将汽车的安全、环保和舒适变成为了汽车研究的三大主题。据统计，夜间发生事故的50%以上，均为汽车行驶在黑暗的道路上，道路照明性越差，发生事故的概率也就越大，主要是在于夜间驾驶员的视力范围降低了一半。另外，沙尘暴、雾、阴霾也会影响驾驶员的视野，前挡上的水珠及污渍除了会使驾驶员的可视范围下降，还会由于折射使距离失真。

综合上述问题，为驾驶员在恶劣环境下或夜间行车时能够准确及时得到前方道路和照明信息，要求前大灯照明系统能随着路况信息的变化而不断调整光的照射角度，汽车前大灯随动转向系统（Adaptive Front-lighting System，简称AFS）便应运而生。 2 汽车AFS的功能及类型 2.1 汽车AFS的功能

汽车AFS有多种功能，比如它能自动调节各种近光模式，包括：默认照明模式、高速公路照明模式、乡村道路照明模式、城镇道路照明模式、恶劣天气照明模式。另外，还有动态转角辅助照明（又称弯道照明）和大灯高度自动调节功能。 2.2 汽车AFS的类型

①高速公路照明模式；②乡村道路照明模式； ③城镇道路照明模式；④雾霾天气照明模式；

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⑤阴雨天气照明模式；⑥沙尘暴天气照明模式； ⑦弯道照明模式；⑧坡道照明模式。

综上：汽车随动照明系统所能呈现出的照明模式有若干种，就系统控制而言，无非是通过细微的改变灯泡的原始位置，达到智能照明的效果，所以本设计主要针对其中一种照明模式进行设计与规划，即：弯道照明模式。 3 汽车AFS系统设计方案选择 3.1 方案一

基本组成：汽车自适应前照灯左右转向计算机控制系统由Coter-M3 LPC1752构成主控部分，接受车速信号和转向信号并处理各种信号，完成前照灯左右转向的控制。系统可以分为以下部分，即车速信号采集部分、转向信号采集部分、中央控制单位、驱动执行单元。硬件系统由Coter-M3 LPC1752、电源电路、车速信号检测电路、转向信号检测电路、步进电机控制左右转向电路组成。

工作原理：利用速度传感器和方向盘传感器确定车辆的行驶状态，把检测到的信号转化为电信号，并输入到单片机进行判断处理，进而发出相应的指令控制前照灯做出相应的调整，从而实现前照灯的随动转向功能。 3.2 方案二

基本组成：AFS硬件系统由AFS控制模块、车身传感器以及执行机构等组成，系统通过传感器了解转向系统的动作特性、车身姿态的变化和发动机的运行状况，传达给ECU并且ECU根据内置控制模块进行计算分析，判断汽车当前的行驶状态，传达给执行机构并对前大灯近光照射角度进行调整。

工作原理：启用汽车随动转向系统，当汽车进入弯道或在其他情况下进入转弯模式时，驾驶者会转动方向盘，此时汽车速度等也发生变化，汽车ECU会自动捕捉这些信号，通过传感器采集到的信号，传达给汽车前大灯照明系统的控制单元，控制单元通过内置的控制算法计算出近光灯调整的角度，最后传达给步进电机完成角度偏转。汽车该系统在夜间行车效果对照图，如图1为不具有汽车随动转向功能的汽车行驶图，如图2具有汽车随动转向功能的汽车行驶图，通过该组图片的对照可明显地看出汽车此系统能够增大视野范围。

以上两种方案相比较，方案一的设计中仍存在一些缺陷和技术问题，控制过于复杂，可靠性较低，方案二随着传感器的增加以及控制系统的全面，使工作更加稳定，角度调整的精确度更佳，安全性更好。故由于方案二更为优等合理一些。 4 结束语

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本设计在汽车前大灯随动转向系统的理论、控制及其设计仿真等方面进行了细致的研究，在了解了AFS系统的法律法规、组合与基本原理和功能的基础上，分析了AFS系统的控制策略，建立了其控制系统的电路仿真，验证了AFS前大灯随动转向系统在转向模式行车安全方面的优越性。

因为个人专业知识的限制，设计时间短及设计范围比较小，所以系统的许多可开发的功能未能在实践中实现。要想实现更全面的自适应前大灯的智能化，需要做以下方面改进： 车身纵倾调光，系统能够根据车辆负载和加速度的变化自动调整前大灯的投射俯仰角度，确保其投射高度在合适的范围，既达到良好的照明效果，又不会对迎面车辆的司机造成炫目。 当环境光线逐渐变暗时，自动开前大灯，当驶出阴暗区域后，延迟数秒后自动关闭汽车前大灯等。 参考文献

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