卢进12105020483
摘要：日前汽车市场蓬勃发展，关于汽车的新技术日新月异，尤其在汽车车灯方面，随着技术的日趋成熟，车灯亮度不断地提高，为夜间行车提供了可靠保障。但随之也带来了一定的问题，应车灯亮度太高，导致对面行驶的汽车驾驶员可见度降低，不能很好的判断路况，并且长时间的高亮度给司机带来了视觉疲劳，导致车祸的发生。
本设计思路根据现有传感器理论，利用光敏传感器构成控制电路，控制汽车前车灯的自动转换，达到将车灯亮度控制在一个安全适宜的范围内的目的。
1引言
汽车传感器随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学技术、经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域中的作用也日益显著。在工业生产自动化、能源、交通等方面所开发的各种传感器，不仅代替了人的感官功能，并且在检测人的感官所不能感受的参数方面创造了十分有利的条件。
其在汽车行业的作用也日益重要，利用传感器制作的智能汽车就综合了汽车行业与传感器行业的优点，其通过安装在汽车前端的传感器，以一定的周期扫描，将扫描的结果经过信号处理后，自动判断前方障碍物，从而驱动汽车本身动力装置等实现自动控制。这只是传感器在汽车行业的一个应用，随着科技的不断进步，越来越多的汽车问题得以借用传感器技术得以解决。
汽车前照灯是安全驾驶重要的一环，人们对前照灯的各方面要求越来越高，然而传统的前照灯只具有近光和远光2种固定照明模式，不能满足客户需求。
如汽车在转弯时，由于传统前照灯的照明角度限制，存在照明暗区，会影响司机对弯道上障碍物的判断；雨天行驶时，地面的积水会反射迎面车辆前照灯的光线，造成司机眩目等。由于这些问题的存在，使得夜间发生车祸的概率是白天的2倍。为了解决现存的这些问题，一种新的前照灯系统———自适应前照灯
系统(AFS)被提上开发日程。该系统能够根据周边环境的变化适时自动地调整自身的配光方式，提供更适合的照明范围、照明距离和照明角度，提高驾驶的安全性及舒适度。
2AFS技术及功能介绍
AFS由传感器组、传输通路、处理单元和执行机构4部分组成。AFS自1992年起被列为欧共体尤尼卡(EUREKA)的1403号项目，欧洲的各大汽车公司和美国、日本的部分公司都参与了此项目。2003年，意大利玛涅蒂马瑞利车灯公司在汽车上安装了动态调节灯，为AFS奠定了基础。法国的VALEO也开发了自己的AFS。德国Hella公司取得了最为丰硕的成果。目前，不少豪华汽车，诸如宝马W5系、奔驰E级、奥迪A8、凌志R系列等，已经加装了部分功能的AFS系统。国内在AFS上起步较晚，上海小糸车灯有限公司、沈阳北方汽车大灯自动转向器厂和天津欧华汽车研发中心等一些机构在进行自主研发，但还没有批量生产，也缺乏核心知识产权。
2.1AFS的功能
AFS是一种智能式前照灯系统，它能根据周围环境的变化主动对前照灯做出调整以适应环境。下面将针
对不同的环境分几种照明模式对AFS的功能进行详细阐述。
2.2.1默认照明模式
默认模式下，AFS的前照灯不做任何水平与垂直方向的调整，但会根据光敏传感器感知光线的变化而自动打开或关闭前照灯。如当白天车辆穿过隧道和桥梁或遇到恶劣天气时，前照灯会自动打开以补充照明。当黄昏时分，光线强度下降到一定大小时，前照灯也会自动打开，似乎可以感知夜晚的即将到来；相反，当黎明到来，光线强度升高到一定大小时，前照灯会自动关闭。
2.1.2高速公路照明模式
当汽车在公路上行驶发现危险时，司机的第一反应就是制动，司机发现紧急情况到刹车发生制动作用的这段时间称为反应时间，反应时间内车辆以初始速度行驶的距离称为反应距离，从刹车发生制动作用直至汽车停止这段时间内车辆行驶的距离称为制动距离，反应距离和制动距离都与汽车的初始速度成正比。刹车
距离为反应距离与制动距离总和，且刹车距离必须在前照灯的照明区域内才能保证汽车的安全行驶。
车辆在高速公路上行驶时，车速很快，车辆密度相对较低且侧向干扰较少，所以要求前照灯照得更远、更窄，且要求车速越高，光型越长，这样才能提前发现前方障碍物，避免交通事故的发生。当车辆进入高速公路且速度>70km/h 时，AFS通过车速传感器。
车速传感器检测电控汽车的车速，控制电脑用这个输入信号来控制发动机怠速，自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。
或GPS获知此信息，然后通过调高近光灯的水平高度予以实现。而且随着车速的加快，近光灯也会调得越高，以保证能在安全刹车距离之外发现危险。图1为进入高速公路前后的前照灯的灯光光型分布图，从图1中可以看出，AFS工作时车辆的照明效果明显比未工作时好。
图1AFS高速公路模式对比图。
2.1.3乡村照明模式
乡村道路岔路口多，且光线较暗，不便及时发现边缘障碍物。部分道路还凹凸不平、起伏不定，造成车身倾斜，如图2所示，车身倾斜对前照灯照射俯仰角度影响很大。
图2车身倾斜对照明产生的影响
是否进入乡村照明模式由光敏传感器和车身高度传感器或GPS来判断。以右行国家为例，当汽车进入乡村时，左右近光灯的驱动功率均增大，从而增加亮度以补充照明，且右灯的灯光要偏转一定角度，以照射到边缘路面，效果如图3所示。
图3增加亮度补充照明
若遇到起伏不平的路况，则AFS会根据前轴和后轴高度差的变化量来自动调整前照灯的投射俯仰角度，尽量使光轴回复到原先的水平状态，以能达到良好的照明效果，又不会对迎面车辆的司机造成眩目。前照灯需调整的投射俯仰角度可根据文献[4]算出。
2.1.4城市照明模式
对于城市公路来说，照明条件较好，且车流人流密度都明显增大，防止眩目就显得尤为重要。眩光分为直接眩光和反射眩光，这里主要为直接眩光。一般要求，在会车时，射向对面驾驶员的光照强度不要超过1000cd。是否进入城市照明模式由光敏传感器和车速传感器或GPS来进行判断。当光强达到阈值，且车速不超过60km/h时，城市道路照明模式便自动开启，左右近光灯的驱动功率均减小以降低亮度，且前照灯在垂直方向上会向下偏转一定角度，从而降低射进对面驾驶员眼中的光照强度。下图4为进入城市前后的照明效果对比图。
图4进入城市前后的照明效果对比图
2.1.5弯道照明模式
当汽车在弯道上行驶时，因为前照灯的光线和车辆的行驶方向一致，所以不可避免会存在照明暗区，极易因为不能及时发现弯道上的障碍物而引发交通事故。是否进入弯道照明模式由汽车的方向盘转角传感器和车速传感器或GPS来判断。当转向角超过12°并且车速超过30km/h时开始工作，当转向角<9°时停止工作。当AFS获知车辆进入弯道时，前照灯会旋转一定角度，给弯道以足够的照明，效果对比图如图5所示。为了正面照明的需要，AFS并不是同时控制左右近光灯的，如果车辆向右转弯，则右灯向右侧旋转，如果向左转弯，则左灯向左侧旋转。同时，左右近光灯的最大调节角度也是不同的，对于交通法规规定靠右行驶的国家，右侧近光灯变化角度最大为5°，左侧为15°。
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