智能前照灯系统(AFS)概论

智能前照灯系统(AFS)概论

苏长青

(天津斯坦雷电气有限公司 天津 300457)

摘 要:自适应前照灯系统又称智能前照灯系统(Adaptive Front-lighting System,简称AFS),是一种智能灯光调节系统。而这种智能系统能够根据车辆的行驶状况以及天气等诸多因素,改变其自身的光束状态从而达到优化照明的目的。关键词:智能前照灯系统 传感器 AFS中图分类号:U463.65文献标识码:A文章编号:1672-3791(2013)04(c)-0006-02

上个世纪80年代,人们在驾车时为了其光线,这也就是智能前照灯系统(AFS)。

寻求更为稳定和安全的行驶,对前照灯系智能前照灯系统(Adaptive Front-统提出了更高的要求,因此氙气大灯(HIDlighting System,简称AFS)是一种智能的灯放电灯)应运而生。HID放电灯的使用较之光调节系统。通过感知驾驶员操作、车辆行以往的卤素车灯,具有较高的亮度和较远驶状态、路面变化以及天气环境等信息,的投射范围。到了上个世纪末,LED作为新AFS自动控制前照灯实时进行上下左右照型光源被更广泛的应运在车灯上,LED凭明角度的调整,为驾驶员提供最佳道路照借自身的体积小、寿命长、低热量等诸多优明效果。

点逐渐受到更多人们的喜爱。但是,不论是智能前照灯系统的四大组成部分:传氙气灯还是LED光源,只能工作在一种模感器组(车速传感器、车身高度传感器、方式下。然而,随着驾驶环境的复杂程度以及向盘转角传感器、雨量传感器、光敏传感器天气条件的影响,尤其在夜晚发生交通事等)、传输通路(CAN总线)、处理单元和执行故的概率越来越高。所以,需要一种前照机构(步进电机等)。

灯,能够满足随着驾驶环境的改变而改变

智能前照灯系统工作的基本原理是:

图1 AFS工作原理图

图26科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION

中央处理器通过传输通路、传感器组采集车速、转向、道路状况等信息(其实AFS与汽车上的传感器信息共享),并进行处理分析,给执行机构发出指令,执行机构做出相应动作,同时反馈电路给中央处理器信息,进行不断的修正,达到预期的效果(如图1)。

智能前照灯系统能够显著改善各种路况下的照明效果,提高夜间行车的安全性,按其系统功能主要分为以下几种情况。

(1)乡村道路模式(Class C):基本光型模式。

(2)高速公路模式(Class E):高速路上照射距离更远,灯光更汇聚,亮度更强。

(3)城市道路模式(Class V):在城市道路上,将左灯光轴向左下方旋转(车辆靠右行驶),提高驾驶员左侧人行道上的照明。

(4)恶劣天气模式(Class W):雨/雪/雾天时,通过压低、分散前照灯的照明角度,防止在车前形成聚光,减小光线通过地面积水反射对迎面车辆造成眩光的效应,同时提高驾驶员近前方和左右侧的照明,保证行车安全。

(5)大灯随动转向(Bending Mode):根据车速、方向盘转角以及横摆角速度,动态调整前照灯旋转角度,保证弯道安全照明范围。(如图2)

目前汽车所采用的智能前照灯系统基本采用投射器单元作为光学组件,并配以HID放电灯做为光源。人们之所以越来越钟爱氙气灯光源,也正是因为相比之前的卤素光源具有高亮度和更远的照射范围,这

样也就正好符合智能前照灯系统的需求,在道路条件复杂多变的情况下以及天气条件等诸多因素的影响从而获得更好的照明条件。

随着现代科技的发展,人们对行车安全重要性备受关注。能源的节省和智能化将成为汽车AFS前照灯的发展趋势。发光二极管光源的AFS系统正逐步作为被研究的对象。

相对于传统的智能前照灯系统,氙气灯作为光源,需要十分复杂的驱动电路(又称电子镇流器),用于激发光源。但是LED只需要恒定的电路来进行控制,降低了驱动成本,从而降低前照灯整体的制造成本,并

(下转8页)

.com.cn. All Rights Reserved.科技资讯2013 NO.12SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION高 新 技 术

段在地图中就会变得很小,既不利于地图标注,也不利于用户对路线的整体认识和了解。在本文提出的”有效认知”简化原则下,为使组成路线的所有路段在一定的视野范围内都清晰可见,需要对路段长度进行不等比例尺的简化,即对长距离路段进行长度压缩,而对短距离路段进行放大,见图2(c)。这样形成的路线简化图2(c)既能满足用户对导航的认知需求,同时也符合移动终端的屏幕限制,使用户在小视野范围内最大限度掌握整体路线情况。

另外,简化过程要删除路线中对导航认知没有较大意义的形状细节,保留路线中有重要认知价值的节点,并且尽可能将两重要节点间的路段简化成直线段,如图2(b)是删除了原始道路形状细节的简化直线图。

2.2.3地标搜索

地标搜索根据计算出的最佳路径LAB检索路线经过的地名地标和地标等级,如图3,并找出距离出发点A和目的地B最近的最高等级地标ai,bi,向用户提供Aai间的详细路线图和biB间的详细路线图。

Aai间和biB间这两区域的详细地图对用户导航认知很关键,因为对于城市地名而言,由于不同地名在交通网络、历史事件以及旅游价值等多方面重要性不同,导致人们对不同等级的地名有不同的熟知度,所以人们对不同等级的地标位置和周围环境有不同的认知度和熟悉度。例如,居民不可能熟悉所居城市的任何角落,尤其是对像北京、上海这样的大都市更是如此,外出办事打出租车,常常是司机也不熟悉所去单位的具体位置。下面举几个例子来说明问题。

(1)大部分人对北京“先农坛体育场”不熟悉,但说到在“天坛公园”附近,可能有大部分人(60%)因知道“天坛公园”位置而明白“先农坛体育场”的大致方位;若“天坛公园”的等级还低,那么说“先农坛体育场”在“前门”正南2公里处,相信有绝大部分人(88%)因知道“前门”位置而明白“先农坛体育场”的大致方位。

(2)同样,“中国评剧大剧院”“木择园”“永定门”,人们熟悉“永定门”或“木挥

园”的具体走法,从而知道“中国评剧大剧院”的位置。

(3)再如,“中国测绘科学研究院”“永定路口”“五棵松”等等,这样的例子在生活中比比皆是。

综上所述,人们对某地名行走路线的熟知度随着地名等级的下降而降低,所以需对地图中的地名进行等级划分,确认路线中用户的认知难点。对地理信息服务系统而言,不仅要给用户整个路线概观简图,而且要将用户的认知难点进行细化表达,充分考虑数据资源和硬件资源的有效利用。

2.2.4计算机制图

为符合人们的用图习惯,地图布局将路线起点设置在屏幕底端,并且路线走向沿着移动终端的长端。因为对于这样的地图,用户使用起来不需要经过思维旋转,就可将地图中的地理空间关系对应于人们头脑中的心像地图,因此,这种地图布局使用起来更加方便,多数导航应用系统采用的是这种地图布局形式。传统的“上北下南左西右东”的地图布局适合于规划,而走向朝上的地图布局由于符合人们的认知使用习惯而更加适合于应用。

2.2.5地图发布

地图发布根据用户需求,将绘制出的简化地图和修饰信息以网页形式传送给移动用户,形成一个最终的网页地图。

有重要认知价值的地理信息,这种经综合制作成的简化概观地图不仅图幅尺寸少,符合移动终端的小屏幕特点而且能满足用户在导航初始阶段对路线整体信息的认知需求。

本系统采用B/S模式,地理数据以ArcGIS形式存储在后台服务器数据库中,并且数据库中的地名和路段都有相应的等级划分。客户端通过输入起点和终点地名对,向服务器请求导航服务。服务器计算从出发地到目的地的最佳路径,以简化图的形式表现整个道路信息,同时将线路中的认知难点发送给用户,这样既减轻了用户的认知负担,也满足了用户的任务需求及网络和硬件条件。该系统有几大部分组成,见图1。完整的服务请求流程为。

(l)根据导航用户输入的出发地A和目的地B地名对,路径查询部分在道路网络数据库中,根据每一路段的方向和权值找出从A到B的最佳路径LAB。(2)根据得到的最佳路径LAB,地标搜索部分在数据库中提取路线LAB经过的所有地名地标集M{Ml,……,Mn}和节点集{a1,,,,, an},并依据地名等级数据库查找出地标集M中各地标的认知等级。(3)道路简化部分根据本文所提出的认知简化原则进行地图简化,形成从出发地A到目的地B的路线认知简线地标信息。(4)为保证移动用户在较小视野范围内最大限度得到有关路线导航信息,计算机制图部分需对地图组成元素进行地图布局形成简化路线地图。(5)最后,系统将地图制作成图片并以网页形式向用户发布。同时传输路线中认知难点区域的细部地图。2.2系统流程

2.2.1最佳路径计算

最佳路径算法非本文的研究重点,因此,最佳路径的计算采用后台服务器平台ArcGIS自带的最佳路径算法,查询起点A到终点B的最佳路径LAB。

2.2.2路线简化

路线简化包含几小部分,如图2所示。倘若按照常规简化原则简化路线长度,即路段具有统一比例尺,那么路线中的短路

.com.cn. All Rights Reserved.化图,地图内容只包含简化路线和沿途路

3 结语

本文主要讲述系统的设计目标和预期成果,介绍系统流程与构成,分析系统中的组成部分以及每一部分的实现功能。

参考文献

[1]夏颖,张曙光,张航.空间数据检索在嵌

入式GSI中的应用[J].计算机应用，2012,22(12):119-123.

[2]余涛平.掌上电脑手机导航电子地图设

计与实现[D].武汉:武汉大学,2009.[3]李鲁群,李成名,林宗坚.一种适合掌上

电脑GSI矢量的栅格存储数据结构的研究[J].计算机应用研究,2012,7:118-220.

(上接6页)

且对于灯具内部空间的设计乃至于灯具整体体积大小的设计上都能起到重要的作用。此外新型的LED光源所具有的长寿命和低功耗的特点是以往光源所不能达到的。

智能前照灯系统作为当代车灯新技术的一项突破,能够消除各种恶略环境条件

对汽车灯具照明带来的负面影响,给出优化的照明方式,使驾驶者能够清楚地观测路况信息,尤其对夜间的弯道行车以及各种复杂路况下的安全行驶起到了保驾护航的作用,同时也大幅度提升了汽车灯具照明的舒适度。随着更多对LED光源以及智能系统的深入研究,智能前照灯系统(AFS)的实际应用势必更加成熟和人性化。

参考文献

[1]崔惠中.智能前照灯系统(AFS)研究现

状综述[J].天津工程师范学院学报,2008,3:47-50.

[2]李旺轩.车辆AFS在车身网路之电控介

绍[J].台湾车辆研究咨询,2005(11).[3]雷雨海.前照灯智能化控制[J].交通科

技与经济,2005(10).

8科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION