基本信息
- 項目名稱：
- 基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目利用車路協(xié)同信息改進現(xiàn)有汽車車燈控制系統(tǒng)，以提高車燈自適應控制的精度。 系統(tǒng)利用路側設備實時發(fā)送的車輛前方道路線形信息，結合汽車運行速度，方向盤轉角等，提出了一個新的車燈自適應控制算法。該算法可以更大限度地減少視野盲區(qū)。整套系統(tǒng)使駕駛者在轉彎過程中能更及時的看清前方道路障礙物，提高了行車安全性。 項目研究成果可以取代現(xiàn)有的車燈自適應控制系統(tǒng)推廣應用于高檔汽車上，具有廣闊的應用前景
- 詳細介紹：
- 隨著國家車路協(xié)同戰(zhàn)略規(guī)劃的啟動，“十二五”期間我國道路智能化、信息化設施將逐步建立完善。車路協(xié)同通過構建“人-車-路”一體化環(huán)境，為解決日益突出的交通安全問題提供了有力支撐。調查表明，汽車車燈照明條件不足是造成夜間交通事故的重要原因之一。傳統(tǒng)的汽車車燈相對于車身固定，不能隨汽車轉彎而自動調整照明方向，在夜間轉彎時，彎道內(nèi)側的視野盲區(qū)容易引發(fā)安全事故。已有的自適應前照燈控制系統(tǒng)（Adaptive Front-lighting System, AFS）由于沒有車路協(xié)同信息，僅僅利用車載狀態(tài)感知裝置，由駕駛人轉向操作觸發(fā)車燈偏轉，使得車燈偏轉動作帶有明顯的滯后性，不能提供最佳的照明視野。 本項目研究基于車路協(xié)同的汽車前照燈自適應控制系統(tǒng)，在不改變原有車燈控制系統(tǒng)執(zhí)行機構的情況下，利用車路協(xié)同裝置將彎道曲率等道路信息提前傳輸給汽車，同時結合行車狀態(tài)信息實時計算出車燈偏轉角度，自適應調整燈光照明方向，徹底消除視野盲區(qū)，提高行車安全性。 本項目首先提出了基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應控制系統(tǒng)構架，利用ZigBee無線通信來傳輸路側裝置采集的道路信息，車載裝置接收到道路信息后，結合從CAN總線獲取的車速、里程等行車狀態(tài)信息，提出了一種改進的車燈自適應控制算法，可以實時計算得到汽車進入彎道處每個位置點的最佳車燈偏轉角度，由步進電機驅動車燈偏轉。最后，在模型小車上進行了試驗，結果表明本項目設計的系統(tǒng)能提高車燈偏轉控制的精度，可推廣應用于汽車車燈系統(tǒng)，具有一定的實用價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品研究目的： 利用車路協(xié)同裝置將彎道曲率等道路信息提前傳輸給汽車，同時結合行車狀態(tài)信息實時計算出車燈偏轉角度，自適應調整燈光照明方向。 作品研究基本思路： 基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應控制系統(tǒng)主要由四個基本部分組成：1）路側設備、2）車載信息接收模塊、3）車載AFS控制模塊、4）車燈偏轉執(zhí)行機構。其中：路側設備存儲彎道線形等道路信息，由無線發(fā)射模塊將該類信息實時發(fā)送給汽車；車載信息接收模塊將接收到的道路信息傳送給車載AFS控制模塊；車載AFS控制模塊綜合處理道路信息與行車狀態(tài)信息后，精確控制車燈偏轉角度，使燈光覆蓋區(qū)域更加適應彎道的變化趨勢。 創(chuàng)新點： 第一、在傳統(tǒng)汽車車燈控制系統(tǒng)的基礎上引入車路協(xié)同信息，提出了一種改進的車燈自適應控制算法，增加了車燈偏轉角度計算的準確度。 第二、傳統(tǒng)車燈控制系統(tǒng)中，車燈偏轉動作滯后于駕駛人轉向操作，帶有明顯的被動性。本項目研究利用車路協(xié)同將道路信息提前傳輸給車載裝置，由道路信息驅動車燈偏轉，主動增強駕駛人視野。 關鍵技術： 第一、利用車路協(xié)同裝置將彎道信息提前傳輸給汽車，綜合行車狀態(tài)信息實時計算出車燈偏轉角度，自適應調整燈光照明方向。 第二、依靠道路上的線圈與汽車里程信息實現(xiàn)汽車在彎道中的定位。當汽車通過道路上的線圈，以此作為汽車進入彎道的起點，結合提取的汽車里程信息，可以確定汽車相對于起點的位置信息。 第三、通過改進的車燈自適應控制算法，可以準確計算汽車進入每個彎道處的最佳車燈偏轉角度。
科學性、先進性
- 作品的科學先進性： 本作品通過車路協(xié)同 改進現(xiàn)有汽車車燈控制系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)上單一依靠駕駛人轉向操作等行車狀態(tài)信息來驅動車燈偏轉的設計理念，使汽車燈光覆蓋區(qū)域更加適應路面的變化趨勢，有效減少視野盲區(qū)。 相比現(xiàn)有的AFS，本項目基于車路協(xié)同，實現(xiàn)“人—車—路”一體化環(huán)境。 技術性分析說明： 本項目將車路協(xié)同技術與現(xiàn)有的AFS相結合，以路側設備提供的道路信息直接控制車燈偏轉角度，摒棄了現(xiàn)有的AFS對方向盤轉角和車速等一系列信息的依賴，向預見性AFS邁進了一步。 第一、信息采集技術 1、本系統(tǒng)的無線通信模塊所采用的ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術。 2、路側設備安裝在彎道的緩沖區(qū)，可以采取自適應休眠與喚醒功能，借鑒現(xiàn)在的門禁系統(tǒng)。 兩者相結合可以展現(xiàn)其節(jié)能高效的優(yōu)越性。 第二、信息處理技術 本項目的車載AFS控制單元核心控制芯片選用飛思卡爾的XS128系列，其運算速度快而穩(wěn)定，是目前做車載電子開發(fā)通常選用的一款單片機。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- ■模型 ■現(xiàn)場演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 市場應用前景分析： 駕駛視野的好壞直接影響到行車安全，而改善道路照明條件是擴大駕駛人駕駛視野盲區(qū)的有效途徑之一。因而，為了降低交通事故的發(fā)生率，減少人員傷亡數(shù)量，提高駕駛的安全性，利用基于車路協(xié)同的汽車車燈控制系統(tǒng)來替代現(xiàn)有的汽車前照大燈的工作方式能有效解決現(xiàn)有車燈控制滯后，角度不準確的問題，因此有著良好的市場應用前景。 經(jīng)濟效益預測： 第一，國內(nèi)汽車保有量日益增長，為該系統(tǒng)的推廣創(chuàng)造了有力條件，該系統(tǒng)將有良好的市場應用前景。 第二，由于“基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應控制系統(tǒng)”運用了兩條并行的冗余系統(tǒng)，使得車燈偏轉更加主動、精確、可靠,更好地減小視野盲區(qū)，更有利于減小彎道交通事故。新型技術的應用將帶來可觀的經(jīng)濟效益。 第三，該裝置中使用的是ZigBee無線通信模塊，目前ZigBee無線通信應用廣泛，其高效的工作方式以及低廉的技術成本使得該裝置的實際應用成為可能。 第四，該系統(tǒng)為保障夜間行車安全提供了新手段，在減少交通事故、保障人民生命財產(chǎn)安全方面將起到良好的社會效益。
同類課題研究水平概述
- 隨著科技的發(fā)展，全世界汽車工業(yè)的研發(fā)部門都在努力開發(fā)智能化的輔助駕駛系統(tǒng)。而“汽車智能前照大燈系統(tǒng)”（AFS，adaptive front-light system）正是一項有關智能化汽車照明系統(tǒng)的新興技術。目前，該技術因其可以極大地提高行車安全性和駕駛舒適性等原因而備受消費者青睞，國內(nèi)外各研發(fā)機構和汽車廠家也都十分熱衷于此技術的研發(fā)與實際應用。 在國內(nèi)，該技術的研究起步較晚。90年代，AFS（即：自適應前燈照明系統(tǒng)）技術隨著各種傳感技術的應用而取得了較快的發(fā)展。它依靠傳感器來獲得汽車在彎道行駛過程中的彎道曲率半徑、車速等信息，并在此基礎上使車燈進行隨動，對于原先的死角進行照明，使道路獲得最合理的配光分布，從而獲得安全舒適的道路照明效果。 經(jīng)過多年的研究和開發(fā)，各大汽車制造商均形成了獨特且有效的AFS技術能力，并且，這些技術從其AFS的控制原理上來看基本一致。 在國外，該技術的研究起步較國內(nèi)早，并隨著消費者的青睞和各個汽車廠家的推動，汽車AFS系統(tǒng)已經(jīng)取得了較大的發(fā)展。 豐田汽車公司推出的HARRIER轎車首次采用了AFS系統(tǒng)，其能在汽車交匯車時作近光用，采用投射型放電式前照燈，同時采用自動光軸調整裝置，能自動調節(jié)光軸上、下、左、右的方向。 法雷奧智能化自適應前照大燈系統(tǒng)，其可以根據(jù)夜間行駛道路的彎道情況，隨時自動調整汽車前照大燈光束。 海拉公司于2005年推出智能化自適應前照燈系統(tǒng)VARILIS，采用特殊的算法程序綜合處理傳感器記錄的數(shù)據(jù)和其他一些來自汽車電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后，便能夠實時的識別出不同的光照條件，然后智能系統(tǒng)根據(jù)需要及時進行照明模式的切換。 福特汽車公司在2006年推出了基于LED汽車自適應前照大燈，它通過安裝在車上的傳感器采集路況信息和環(huán)境信息，經(jīng)過中央控制單元數(shù)據(jù)處理后去控制不同角度LED的亮度。 以上的AFS都存在一個弊端，那就是車燈偏轉控制都是被動的，也就是只有當駕駛人發(fā)現(xiàn)前方彎道時，駕駛人轉動方向盤，從而來控制車燈偏轉。這樣仍然無法有效地解決汽車彎道行駛時減少視野盲區(qū)的目的。 如今，智能化和節(jié)能是大家共同的研究方向。主動式AFS也是目前各大汽車制造商研制開發(fā)新型AFS的主要方向。但由于各類傳感器所提供的信息量非常巨大，一種能對信息進行高效處理的算法尤顯重要，就目前來看，還只是一個概念性的產(chǎn)品，真正進入實用階段仍需一段時間。
