CN109795400B - 一种车辆远近灯智能无级调控装置及调控方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种车辆远近灯智能无级调控装置及调控方法，无级调控装置包括环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置和主控制器，所述环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置分别与主控制器连接，所述主控制器与车辆上的前照灯连接，主控器根据计算出的远光灯变为近光灯时所需的时间，设定相应的光强和角度的变化关系调控远光灯的光强，通过光强的变换调控远光灯的照射角度，实现了车辆远近灯的智能无级调控，能够减少由于驾驶员的操作不当而造成的事故。

Description

一种车辆远近灯智能无级调控装置及调控方法

技术领域

本公开涉及车辆相关技术领域，具体的说，是涉及一种车辆远近灯智能无级调控装置及调控方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着经济的发展和社会的进步，机动车成为人们日常代步的工具，而每年的车祸数也在随着机动车数量的增加而增加，其中又有很大一部分车祸事故是由于远近灯的使用不当而造成的。在夜间行驶过程中，尤其是两车会车时，如果驾驶员没有及时将远光灯切换为近光灯，或者直接不进行切换，会导致其对面车辆的驾驶员短暂致盲，从而增大发生车祸的可能性。而这种现象不只出现在机动车会车时，还会出现在非机动车与机动车相遇和行人与机动车相遇时。因为驾驶员的对远近灯的使用不当，导致对面非机动车的驾驶员和行人短暂致盲，从而增大了车祸发生的概率。

并且随着车联网技术与产业的发展，无人驾驶技术已成为行业发展的趋势。在整个大的行业发展背景下，远近灯自动调控也成为汽车技术发展过程中必须解决的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种车辆远近灯智能无级调控装置及调控方法，根据计算出的远光灯变为近光灯时所需的时间，设定相应的光强的变化关系及角度的变化关系，从而调控远光灯的光强，通过光强的变换调控远光灯的照射角度，实现了车辆远近灯的智能无级调控，能够减少由于驾驶员的操作不当而造成的事故。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种车辆远近灯智能无级调控方法，包括如下步骤：

采集当前车辆行驶的当前环境数据，根据环境数据控制开启远光灯或近光灯，如果开启了远光灯执行下一步；

判断当前车辆的前方是否有其他车辆或行人，如果没有，远光灯亮；否则执行下一步；

判断当前车辆的车速是否小于车辆开近光灯的规定车速，如果是，切换为近光灯，否则执行下一步；

采集当前车辆和前方车辆或行人相对距离和行驶速度，如果相对距离大于设定距离，执行下一步；否则，切换为近光灯；

根据采集的相对距离和行驶速度，计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔Δt；

根据获得的时间间隔Δt建立远光灯光强与时间的变化函数以及远光灯角度与远光灯光强的变化函数，对远光灯的光强和角度按照变化函数进行无级调控。

进一步的，远光灯光强与时间的变化函数和远光灯角度与远光灯光强的变化函数都为线性函数。

进一步的，远光灯角度与远光灯光强的变化函数为：

其中，Э为远光灯的照射角度，Э_远为当车辆前照灯为远光灯时的光照角度，Э_近车辆前照灯为近光灯时的光照角度，I为远光灯光强，I_远为当车辆前照灯为远光灯时的单灯光照强度，I_近车辆前照灯为近光灯时的单灯光照强度。

进一步的，远光灯光强与时间的变化函数为：

I＝σ₁*t+I_近

其中，I为远光灯光强，t是时间，

I_远为当车辆前照灯为远光灯时的单灯光照强度，I_近车辆前照灯为近光灯时的单灯光照强度，Δt为当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔。

进一步的，所述环境数据包括天气能见度和外界光照强度，根据环境数据控制开启远光灯或近光灯的方法具体为：

当天气能见度小于50米，或者外界光照强度小于0.3cd且不低于0.2cd，开启近光灯；

当天气能见度不低于50米，并且外界光照强度不低于0.3cd，关闭前照灯；

当外界光照强度低于0.2cd，开启远光灯。

进一步的，根据采集的相对距离和行驶速度，计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔Δt的方法具体为：

根据采集的数据确定当前车辆和前方车辆的运动状态；

根据确定的运动状态计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔Δt。

一种车辆远近灯智能无级调控装置，包括环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置和主控制器，所述环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置分别与主控制器连接，所述主控制器与车辆上的前照灯连接，所述主控制器执行程序实现上述的一种车辆远近灯智能无级调控方法的步骤。

进一步的，所述环境检测传感器包括能见度检测仪和照度仪，所述能见度检测仪和照度仪分别与主控制器连接。

进一步的，所述测速测距装置包括激光雷达和毫米波雷达，所述激光雷达和毫米波雷达分别与主控制器连接。

一种车辆，包括上述一种车辆远近灯智能无级调控装置。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开提出了一种车辆远近灯智能无级调控装置及调控方法，根据计算出的远光灯变为近光灯时所需的时间，设定相应的光强的变化关系调控远光灯的光强，设定相应的角度与光强的变化关系，通过光强的变换调控远光灯的照射角度，实现了车辆远近灯的智能无级调控，能够减少由于驾驶员的操作不当而造成的事故。

(2)本申请进一步的将车辆远近灯的智能无级调控采用线性函数进行调控，调控方法简单易行，对装置的数据处理能够要求不高，可大范围推广。

(3)本公开的无级调控装置采用激光雷达和毫米波雷达结合采集车辆相对速度和距离，根据实际的天气情况进行调控激光雷达和毫米波雷达的工作，采集数据准确，不受天气情况的制约和设备本身的制约，提高装置工作的稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的装置的框图；

图2是本公开的实施例的方法流程图；

图3是本公开的实施例的远光灯为两个时远近灯的光强与角度之间的关系图；

图4是本公开的实施例的远光灯为两个时远近灯的光强与角度之间的关系图；

图5是激光雷达测定相对距离与相对速度的原理图；

图6是本实施例车辆行驶示意图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

机动车在夜间行驶时，按照国家有关法律规定，在开启路灯或者其它照明较好的道路上行车不应开启远光灯。开启远光灯的车辆应该在会车前150米之前切换至近光灯，以便双方驾驶员能准确判断车的方向和位置，从而确保双方能顺利安全行车。同时，在有雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度情况下行驶时，需使用近光灯。当机动车的车速低于30公里/小时，机动车需使用近光灯，当机动车的车速高于30公里/小时，机动车需使用远光灯。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种车辆远近灯智能无级调控装置，包括环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置和主控制器，所述环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置分别与主控制器连接。所述主控制器与车辆上的前照灯连接用于实现前照灯的远近灯的无极调控。

环境检测传感器用于测定当前车辆行驶的所处环境的当时当地的天气，根据传感器测定的天气数据，可以包括天气能见度检测仪和照度仪。所述能见度检测仪和照度仪分别与主控制器连接。

天气能见度检测仪检测判断天气实际的空气能见度，当空气能见度低于50米时，直接确定实验车所用的灯光为近光灯，当空气能见度大于等于50米时，再判断光照强度根据光照强度确定是否要开前照灯。

照度仪是用于测定外界光强的仪器，型号可以为照度计DT-1300，晴朗月夜光强为0.2cd，黑夜下的光强为0.001cd。而近光灯单只的光强为0.5cd。当外界光强在0.2cd-0.3cd时，使用的是近光灯，而当外界光强低于0.2cd时，开启远光灯对当前车辆进行远近灯的调控。

红外成像仪用于检测当前车辆的前方是否有机动车、非机动车或者行人。车辆前方包括本车道、相邻车道以及路边，如果监测到前方没有机动车、非机动车或者行人时，则机动车的远光灯一直开启，若检测到机动车的对面有机动车、非机动车或者行人时，需要根据当前车辆与前方的车辆或者行人的距离将远光灯切换为近光灯。从而避免远光灯导致前方的车辆或者行人看不清路况而发生事故。

本公开的测速测距装置可以同时设置激光雷达和毫米波雷达，所述激光雷达和毫米波雷达分别与主控制器连接，通过激光雷达和毫米波雷达同时进行测量从而读取相应的距离、速度及加速度数据，实现了不同天气下的测量以及周边障碍物的检测。

车辆行驶过程中在进行车灯切换时，常规的做法是通过驾驶员的目测进行前照灯的近光灯和远光灯的切换，切换时的位置是不精确的，容易导致事故。

本公开提出了一种用于调控车辆远近灯的智能无级调控方法，如图2所示，包括如下步骤：

步骤1、采集当前车辆行驶的当前环境数据，根据环境数据控制开启远光灯或近光灯，如果开启了远光灯执行下一步；

步骤2、判断当前车辆的前方是否有其他车辆或行人，如果没有，远光灯亮；否则执行下一步；

步骤3、判断当前车辆的车速是否小于车辆开近光灯的规定车速，如果是，切换为近光灯，否则执行下一步；

规定车速根据相关交通法规设定，现行交通法当机动车的车速低于30公里/小时，机动车需使用近光灯，当机动车的车速高于30公里/小时，机动车需使用远光灯，可以设定规定车速为30公里/小时上下一定范围内的数值，或者为30公里/小时。

步骤4、采集当前车辆和前方车辆或行人相对距离和行驶速度，如果相对距离大于设定距离，执行下一步；否则，切换为近光灯；

步骤5、根据采集的相对距离和行驶速度，计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔Δt；

步骤4和步骤5中的设定距离根据相关规定设定，开启远光灯的车辆应该在会车前150米之前切换至近光灯，可以将设定距离设定为150米，或者设定为小于150米的数值。当相关规定更改设定值根据相关规定更改。本实施例以设定为150米为例进行说明。

步骤6、根据获得的时间间隔Δt建立远光灯光强与时间的变化函数以及远光灯角度与远光灯光强的变化函数，对远光灯的光强和角度按照变化函数进行无级调控。

步骤1中当检测了环境数据包括天气能见度W和外界光照强度H，根据环境数据控制开启远光灯或近光灯的方法具体可以为：

当天气能见度小于50米，或者外界光照强度小于0.3cd且不低于0.2cd，开启近光灯；

当天气能见度不低于50米，并且外界光照强度不低于0.3cd，关闭前照灯；

当外界光照强度低于0.2cd，开启远光灯。

即：当W＜50米，或0.2cd≤H＜0.3cd，开启近光灯；

当W≥50米，且H≥0.3cd，关闭前照灯；

当H＜0.2cd，开启远光灯。

通过步骤1确定了当前车辆的行使环境是否需要开启前照灯，当开启了前照灯才启动红外检测仪和测速测距装置，用于检测前方是否有行人或者车辆和检测车辆的行驶情况，既能够节能又能够提高控制器的处理速度。

如果监测到对面没有机动车、非机动车或者行人时，则机动车的远光灯一直开启，但若检测到机动车的对面有机动车、非机动车或者行人时，需根据激光雷达和毫米波雷达的使用条件测定当前车辆与其前方的机动车、非机动车或者行人的距离的相对速度以及相对距离。根据测量的基本数据确定当其距离150米时所需的时间。

激光雷达使用时在雨、雪、雾等极端天气下性能较差，而毫米波雷达使用时其探测距离受到频段损耗的直接制约，并且对周边的障碍物无法进行精确的建模。因此可根据激光雷达和毫米波雷达的局限条件进行调控。具体的可以在在雨雪雾等极端天气下用毫米波雷达，在其他情况下使用激光雷达。根据天气能见度检测仪检测的数据确定天气情况，设定天气能见度的阈值，在天气能见度小于设定的阈值时采用毫米波雷达检测相对速度和距离，在天气能见度较好是使用激光雷达进行检测，也可以控制激光雷达和毫米波雷达同时检测数据。

激光雷达可以采用相位测距法，也称光束调制遥测法，激光雷达相位法测距是利用发射的调制光和被目标反射的接受光之间光强的相位差包含的距离信息来实现被测距离的测量。回波的延迟产生了相位的延迟，测出相位差就得到了目标距离。

激光雷达回波信号的功率为：

P_r为回波信号功率，P_t为激光雷达发射功率，K是发射光束的分布函数，T_a1T_a2分别是激光雷达发射***到目标和目标到接收***的大气透过率，η_tη_r分别是发射***和接收***的透过率，θ_t为发射激光的发散角，R₁R₂分别是发射***到目标和目标到接收***的距离，Γ为目标的雷达截面，D_r为接收孔径。

如图5所示假设发射处与目标的距离为D，激光速度为c，往返的间隔时间为t，则有：

假设f为调制频率，N为光波往返过程的整数周期，Δφ为总的相位差。则间隔时间t还可以表示为：

所以：

定义

为测尺或刻度，

为余尺。

则：D＝L(N+ΔN)。

当光调制频率f确定，则L是已知的，所以只需求出N和ΔN，就可得知目标距离D。ΔN可以通过激光雷达测得，但不能测得N值，因此上面的方程存在多值解即，测距存在多样性。假设我们能预先知道目标距离在一个刻度L之内，如N＝0，此时测距结果将是唯一的:

因此在

距离内，测距值是唯一的。如光调制频率f＝150kHz,则L＝1000m，当被测距离小于1000m时，测距值是唯一的。通过多次测量可以计算出对面车辆的速度和加速度。

毫米波雷达测速度原理与激光雷达测速原理相同。

根据采集的相对距离和行驶速度，计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距150米的时间间隔Δt的方法具体可以为：根据采集的数据确定当前车辆和前方车辆的运动状态；根据确定的运动状态计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距150米的时间间隔Δt。所述运动状态包括车辆的行驶方向、行驶速度、加速度等。

当通过激光雷达与毫米波雷达测完机动车与其对面的机动车、非机动车或者行人的相对距离及相对速度后，根据测定的数据判断当两者相距150米时所需的时间Δt，如图6所示，以当前车辆和前方车辆相对形式为例，具体说明如下：

设自身车辆与对面车辆相距x₁米。对面的车辆的速度为v₁，加速度为a₁；当前车辆的速度为v₂，加速度为a₂；v₂可以根据自身车辆的速度盘读出。

(1)自身和对面速度为匀速时：

(2)自身车辆匀速，对面车辆加速时：

(3)自身车辆匀速，对面车辆减速时：

(4)自身车辆加速，对面车辆匀速时：

(5)自身车辆加速，对面车辆加速时：

(6)自身车辆加速，对面车辆减速时：

(7)自身车辆减速，对面车辆匀速时：

(8)自身车辆减速，对面车辆加速时：

(9)自身车辆减速，对面车辆减速时：

通过上述公式以及激光雷达和毫米波雷达检测的数据就可以算出当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距150米的时间间隔Δt。

本公开的步骤6无级调控为将远光灯的光强与角度设定为随时间平滑变化的函数，可以将远光灯的光强与其角度设置为线性关系，可以将远光灯的光强与时间的关系设置为线性关系。根据实验车与其对面的机动车、非机动车或者行人之间的相对距离以及相对速度得出当两者相距150米时所需的时间，根据计算得出的时间t以及车辆远光灯的个数进行计算，得出远光灯的光强与角度随两者距离的变换，实现远近灯的无级调控。

本实施例的前照灯实现远光灯和近光灯的功能通过调节前照的亮度和角度实现，当角度和亮度符合远光灯的要求时为称为远光灯，当角度和亮度符合近光灯的要求时称为近光灯。远近光灯的使用标准为：远光灯的总光强为224000cd，以光照垂直于地面为0°角，光照照射角度为70°～80°之间。近光灯的总光强为1cd，角度：50°～55°，近光灯为两个时，每个近光灯的光强为0.5cd。

远光灯角度与远光灯光强的变化函数可以为：

其中，Э为远光灯的照射角度，Э_远为当车辆前照灯为远光灯时的光照角度，Э_近车辆前照灯为近光灯时的光照角度，I为远光灯光强，I_远为当车辆前照灯为远光灯时的单灯光照强度，I_近车辆前照灯为近光灯时的单灯光照强度。

远光灯光强与时间的变化函数可以为：

I＝σ₁*t+I_近 (2)

其中，I为远光灯光强，t是时间，

I_远为当车辆前照灯为远光灯时的单灯光照强度，I_近车辆前照灯为近光灯时的单灯光照强度，Δt为当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距150米的时间间隔。

Э_远、Э_近、I_远、I_近是根据当前车辆的远近灯数量和远近光使用标准设定的数值。

如图3所示，当远光灯和近光灯的个数为2个时，远光灯的总光强要求为224000cd，所有远光灯的光照强度之和大于224000cd就符合要求，则每个远光灯的光强可以设定为112000cd，近光灯的总光强为1cd，每个近光灯的光照强度可以为0.5cd，Э_远可以设定为70°～80°之间的任意数值，本实施例设定为80°，Э_近可以设定为50°～55°，本实施例设定为50°，则远光灯的照射角度随着光强的变化为：

则远光灯的光强随着时间变化的为：

I＝σ₁*t+0.5

其中，

如图4所示，当远光灯和近光灯的个数为4个时，则每个远光灯的光强可以设定为56000cd，可以在远光灯进行调节前或调节后关闭其中两个远光灯，最终有两个近光灯亮，每个近光灯的光照强度可以为0.5cd，Э_远可以设定为80°，Э_近可以设定为50°，则远光灯的照射角度随着光强的变化为：

则远光灯的光强随着时间的变化为：

I＝σ₁*t+0.5，其中

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种车辆远近灯智能无级调控方法，其特征是，包括如下步骤：

采集当前车辆行驶的当前环境数据，根据环境数据控制开启远光灯或近光灯，如果开启了远光灯执行下一步；

判断当前车辆的前方是否有其他车辆或行人，如果没有，远光灯亮；否则执行下一步；

判断当前车辆的车速是否小于车辆开近光灯的规定车速，如果是，切换为近光灯，否则执行下一步；

采集当前车辆和前方车辆或行人相对距离和行驶速度，如果相对距离大于设定距离，执行下一步；否则，切换为近光灯；

根据采集的相对距离和行驶速度，计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔Δt；

根据获得的时间间隔Δt建立远光灯光强与时间的变化函数以及远光灯角度与远光灯光强的变化函数，对远光灯的光强和角度按照变化函数进行无级调控。

2.如权利要求1所述的一种车辆远近灯智能无级调控方法，其特征是：远光灯光强与时间的变化函数和远光灯角度与远光灯光强的变化函数都为线性函数。

3.如权利要求2所述的一种车辆远近灯智能无级调控方法，其特征是：远光灯角度与远光灯光强的变化函数为：

其中，Э为远光灯的照射角度，Э_远为当车辆前照灯为远光灯时的光照角度，Э_近车辆前照灯为近光灯时的光照角度，I为远光灯光强，I_远为当车辆前照灯为远光灯时的单灯光照强度，I_近车辆前照灯为近光灯时的单灯光照强度。

4.如权利要求2所述的一种车辆远近灯智能无级调控方法，其特征是：远光灯光强与时间的变化函数为：

I＝σ₁*t+I_近

其中，I为远光灯光强，t是时间，

I_远为当车辆前照灯为远光灯时的单灯光照强度，I_近车辆前照灯为近光灯时的单灯光照强度，Δt为当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔。

5.如权利要求1所述的一种车辆远近灯智能无级调控方法，其特征是：

所述环境数据包括天气能见度和外界光照强度，根据环境数据控制开启远光灯或近光灯的方法具体为：

当天气能见度小于50米，或者外界光照强度小于0.3cd且不低于0.2cd，开启近光灯；

当天气能见度不低于50米，并且外界光照强度不低于0.3cd，关闭前照灯；

当外界光照强度低于0.2cd，开启远光灯。

6.如权利要求1所述的一种车辆远近灯智能无级调控方法，其特征是：根据采集的相对距离和行驶速度，计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔Δt的方法具体为：

根据采集的数据确定当前车辆和前方车辆的运动状态；

根据确定的运动状态计算当前车辆行驶至与前方车辆或行人相距设定距离的时间间隔

Δt。

7.一种车辆远近灯智能无级调控装置，其特征是：包括环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置和主控制器，所述环境检测传感器、红外成像仪、测速测距装置分别与主控制器连接，所述主控制器与车辆上的前照灯连接，所述主控制器执行程序实现如权利要求1-6任一项所述的一种车辆远近灯智能无级调控方法的步骤。

8.如权利要求7所述的一种车辆远近灯智能无级调控装置，其特征是：所述环境检测传感器包括能见度检测仪和照度仪，所述能见度检测仪和照度仪分别与主控制器连接。

9.如权利要求7所述的一种车辆远近灯智能无级调控装置，其特征是：所述测速测距装置包括激光雷达和毫米波雷达，所述激光雷达和毫米波雷达分别与主控制器连接。

10.一种车辆，其特征是：包括如权利要求7-9所述一种车辆远近灯智能无级调控装置。

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