前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（AFS）試驗(yàn)方法研究.doc

前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（AFS）試驗(yàn)方法研究摘要：介紹了前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（adaptive front-lighting systems， 以下簡(jiǎn)稱afs）的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了afs的法規(guī)ece r123/01關(guān)于機(jī)動(dòng)車自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)（afs）認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定中不同afs照明模式（c、 v、 e、w）的配光要求和試驗(yàn)方法。關(guān)鍵詞：afs；近光；照明模式；配光試驗(yàn)中圖分類號(hào)：u463.65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1005-2550（2013）02-0067-06汽車前照燈是保證汽車安全行駛的重要部件，在交通密度急劇增大的今天，人們對(duì)前照燈的照明和防眩目的要求越來(lái)越高，由于傳統(tǒng)的汽車前照燈在實(shí)際的應(yīng)用中存在很多不足，出現(xiàn)了自動(dòng)適應(yīng)車輛行駛狀態(tài)的前照燈系統(tǒng)前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（afs），afs前照燈系統(tǒng)是目前國(guó)際在車燈照明領(lǐng)域最新的技術(shù)之一，同時(shí)也是一個(gè)和行車安全息息相關(guān)的主動(dòng)式安全系統(tǒng)。afs系統(tǒng)具有多種能適應(yīng)于不同外界環(huán)境的照明模式，能根據(jù)汽車所處的不同狀態(tài)及環(huán)境自動(dòng)改變照明的范圍及效果，對(duì)于它的定義及檢測(cè)要求也必定與傳統(tǒng)前照燈不同，歐洲1994年啟動(dòng)了eureka project （eu1403）計(jì)劃，聯(lián)合多家知名廠家研究afs及相應(yīng)法規(guī)，2007年ece r123法規(guī)00版發(fā)布，至此對(duì)afs形成了一個(gè)明確的定義及要求，隨著afs的發(fā)展，該標(biāo)準(zhǔn)也在不停的改進(jìn)和完善，2009年3月允許將led光源作為afs的光源，2010年發(fā)布了01版，本文將重點(diǎn)介紹依據(jù)ece r123/013版對(duì)afs如何進(jìn)行配光試驗(yàn)。1 afs原理目前開(kāi)發(fā)的afs一般是由傳感器組、can總線、afs控制單元（ecu）和執(zhí)行器組成。從圖1我們看到當(dāng)車輛進(jìn)入彎道或其他特殊的道路狀況時(shí)，afs控制單元（ecu）通過(guò)can總線從方向盤轉(zhuǎn)角、速度、車身高度、環(huán)境照度、環(huán)境濕度等傳感器組分別獲得轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)角度、車速、車身傾斜角度、道路照明情況、雨量大小等信息，控制單元對(duì)這些信息進(jìn)行控制算法處理，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行改變汽車前照燈的照射角度及照射范圍。2 afs照明模式afs照明模式及實(shí)現(xiàn)條件包括以下幾種1，2：（1）鄉(xiāng)村照明模式（c）：適合于普通鄉(xiāng)村道路上行駛的車輛，類似于普通的近光燈。作為默認(rèn)的基本照明模式。（2）城市道理照明模式（v）：城市中一般有路燈照明、但道路復(fù)雜、交錯(cuò)。afs在考慮到車輛市區(qū)行駛速度受到限制的情況下，可以產(chǎn)生如圖2所示的比較寬闊的光型，道路左側(cè)區(qū)域的照度得以增強(qiáng)，同時(shí)未對(duì)對(duì)面駕駛員或其它道路使用者產(chǎn)生額外眩光，有效地避免了與岔路中突然出現(xiàn)的行人、車輛可能發(fā)生的交通事故。（4）惡劣天氣照明模式（w）：惡劣天氣照明模式主要針對(duì)的是陰雨天氣，地面的積水會(huì)將前照燈照在地面上的光線反射至對(duì)面會(huì)車司機(jī)的眼睛中，使其目眩，進(jìn)而可能造成交通事故。afs前照燈發(fā)出特殊光型，減弱地面可能對(duì)會(huì)車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強(qiáng)，以避免反射光對(duì)車輛前方的駕駛員造成炫目見(jiàn)圖4右。（5）彎道照明模式（t）：傳統(tǒng)前燈的光線因?yàn)楹蛙囕v行駛方向保持著一致，所以不可避免的存在照明的暗區(qū)。一旦在彎道上存在障礙物，極易因?yàn)樗緳C(jī)對(duì)其準(zhǔn)備不足，引發(fā)交通事故。afs前照燈在車輛進(jìn)入彎道時(shí)，通過(guò)對(duì)車輛傳感器提供的轉(zhuǎn)向角、車速等參數(shù)進(jìn)行評(píng)估和分析，采用水平旋轉(zhuǎn)近光燈或增加附加光源的方法，給彎道及交叉路口以足夠的照明，見(jiàn)圖5。隨著多種afs照明模式的出現(xiàn)，如何根據(jù)afs前照燈的配光要求進(jìn)行配光試驗(yàn)也將成為我們關(guān)注的焦點(diǎn)。3 ece r123配光要求及試驗(yàn)本文簡(jiǎn)要介紹一下afs的c級(jí)、v級(jí)、e級(jí)、w級(jí)近光的配光檢測(cè)流程及方法，因?yàn)檫h(yuǎn)光的測(cè)試點(diǎn)和傳統(tǒng)前照燈的基本相同，所以本文只介紹近光。3.1 配光試驗(yàn)設(shè)備本文所使用試驗(yàn)設(shè)備為德國(guó)lmt公司生產(chǎn)的“go-h1400”全自動(dòng)燈具配光分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由照度傳感器、測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)、供電電源、控制顯示系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等硬件部分組成，試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)用于安裝燈具，可以實(shí)現(xiàn)燈具在三個(gè)方向的移動(dòng)以及繞中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)設(shè)置工控機(jī)中的系統(tǒng)軟件參數(shù)可以對(duì)供電電源、轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制，照度傳感器采集信號(hào)后輸出給工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。3.2 配光測(cè)試要求3.2.1 afs近光配光屏幕與傳統(tǒng)前照燈相比，afs前照燈相對(duì)復(fù)雜一些。ece r123/013中給出了新的配光測(cè)試屏幕圖，見(jiàn)圖6，為了適應(yīng)不同的路面及環(huán)境條件，標(biāo)準(zhǔn)中改變了一些區(qū)域的范圍，新增了一些測(cè)量點(diǎn)、線，下面一一解讀這些點(diǎn)、線和區(qū)域。將afs測(cè)試點(diǎn)分為三個(gè)部分。（1）沿用傳統(tǒng)前照燈的照明點(diǎn)及防眩點(diǎn)如b50l（防眩點(diǎn)對(duì)方駕駛員眼睛位置）、hv（明暗截止線分界點(diǎn)）、50 r（本車道右邊緣距前照燈50 m處的照明點(diǎn)）、75 r（車輛右邊道路距前照燈75 m的點(diǎn)）、50v（車輛正前方50 m的點(diǎn)）、50 l（本車道右邊緣距前照燈50 m的點(diǎn)）等。（2）iii區(qū)（明暗截止線上方的車燈防眩區(qū)）分iii a和iii b，均是針對(duì)不同級(jí)別的近光由八個(gè)點(diǎn)圍成的多邊形區(qū)域。在iii區(qū)中的一些測(cè)量點(diǎn)如s50、s50ll、s50rr、s100、s100ll、s100rr以完成對(duì)行車上方道路指示牌的照明。（3）新的測(cè)量區(qū)域及點(diǎn)：bll、brr、p點(diǎn)主要是針對(duì)行人的測(cè)試點(diǎn)，使原有的照明區(qū)域更寬，線段10和20代表車輛前方10米內(nèi)和20米內(nèi)的照明區(qū)域，近距離的測(cè)試區(qū)域可以有效地控制會(huì)車駕駛員的眩目。近光最大值在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，以保證路面中心的足夠亮度。3.2.2 各級(jí)別近光的不同配光要求3c級(jí)近光為基礎(chǔ)近光，下面分析各級(jí)近光與c級(jí)近光差異。v級(jí)近光適用于城市道路，v級(jí)近光開(kāi)啟條件為：（1）車輛在城市道路或配備有路燈等固定照明的道路上行駛，且車速不超過(guò)60 km/h；（2）路面亮度達(dá)到1 cd/m2、水平路面亮度持續(xù)超過(guò)10lx；（3）車速不超過(guò)50 km/h。在有交叉路口、交通復(fù)雜的城市道路上，近距離的行人和車輛成為v級(jí)近光照明的重點(diǎn)。相對(duì)c級(jí)近光取消了對(duì)s50、s50/ll/rr、s100/ll/rr等對(duì)上方道路指示牌的要求，取消了p點(diǎn)的最低限值要求，取消了75r的要求增加了50r的要求，emax最低照度值只有c級(jí)的一半，br、brr、bll取統(tǒng)一限值，旨在將emax區(qū)域的光均勻分布到車輛前方的近距離范圍內(nèi)。明暗截止線初始水平部分位置相對(duì)于c級(jí)近光0.57d變?yōu)?.57d1.3d之間，也可以理解為增強(qiáng)近距離的大面積的照明。e級(jí)近光主要適用于高速公路及沒(méi)有行人及岔路的公路，開(kāi)啟條件為車速大于70 km/h，e級(jí)近光還分e1、e2、e3不同模式，車速達(dá)到80 km/h開(kāi)啟e3模式，車速達(dá)到90 km/h開(kāi)啟e2模式，車速達(dá)到100 km/h開(kāi)啟e1模式，車速達(dá)到110 km/h所有e級(jí)近光全部打開(kāi)。e級(jí)近光開(kāi)啟時(shí)車速相對(duì)較快，所以制動(dòng)距離就較遠(yuǎn)，因此遠(yuǎn)距離的照明顯得至關(guān)重要，相對(duì)于c級(jí)近光，一些遠(yuǎn)距離照明點(diǎn)如75r、50v、50l的下限要求增加，明暗截止線的水平位置隨著不同e1、e2、e3模式要求分別為不高于0.34d、0.45d、0.57d，與c級(jí)近光相比均有所上升，對(duì)應(yīng)最大照度值也逐漸放寬70500cd、61700cd、52900cd。除此之外，iii區(qū)的下邊界也提高了0.34。所以e級(jí)近光的照射重點(diǎn)就是增大前照燈的照射距離。w級(jí)近光模式主要適用于雨天行車、w級(jí)近光更類似于e級(jí)近光，與其有相同的iii區(qū)范圍和限值，相同的明暗截止線要求，但w級(jí)近光對(duì)75r及emax的要求更高。同時(shí)對(duì)左右道路邊緣點(diǎn)25ll和25rr的限值從1 180 cd提升到3 400 cd，要求更寬照明同時(shí)，為了防止近距離地面積水的反射，對(duì)線段20和線段10及以下要求更嚴(yán)格，以減輕對(duì)會(huì)車駕駛員眼睛的眩目。近光彎道模式測(cè)試要求3如下：（1）對(duì)不同類別（1類或2類）的彎道照明模式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)符合ece r123/013附錄3中表1-b的要求和原近光的明暗截止線位置要求。（2）最大照度emax應(yīng)位于表1所規(guī)定的矩形區(qū)內(nèi)（不進(jìn)行附加的水平再照準(zhǔn)）。（3）當(dāng)t信號(hào)對(duì)應(yīng)車輛向左（或向右）最小轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)、系統(tǒng)h-h線至h-h線以下2和系統(tǒng)基準(zhǔn)軸左（或右）10至45所形成的區(qū)域內(nèi)，有一點(diǎn)或多點(diǎn)的光度值至少為2 500 cd。（4）對(duì)于1類彎道照明模式，如果光束橫向移動(dòng)或照度發(fā)生變化處于失效狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)必須可以切換到原先近光的照明模式，或者處于以下?tīng)顟B(tài)，即iib區(qū)域中所產(chǎn)生的光度值不超過(guò)1 300 cd，emax區(qū)域中有一點(diǎn)至少為3 400 cd，但下面的情況除外，如果相對(duì)于系統(tǒng)基準(zhǔn)軸向左移動(dòng)5，從h-h線向上3，和向左大于5，向上0.57的區(qū)域內(nèi)光度值均不超過(guò)880 cd。3.2.3 不同級(jí)別近光的調(diào)整從圖7看到某前照燈的核心部分由光學(xué)投射單元及兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)組成，用于實(shí)現(xiàn)燈具的上下和左右旋轉(zhuǎn)所需角度。上下調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)截止線的垂直調(diào)整，左右調(diào)整以實(shí)現(xiàn)彎道照明功能，在試驗(yàn)時(shí)不同級(jí)別近光的調(diào)整可根據(jù)生廠商定義上下左右調(diào)整截止線位置。3.3 配光測(cè)試流程3.3.1 燈具照準(zhǔn)由于燈具檢測(cè)時(shí)放于轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且使用25 m處的傳感器進(jìn)行測(cè)量，因此在檢測(cè)時(shí)應(yīng)將燈具基準(zhǔn)中心與轉(zhuǎn)臺(tái)中心對(duì)中照準(zhǔn)，將燈具按“裝車位置”固定于轉(zhuǎn)臺(tái)上，上下、前后移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)使投射到燈具上的激光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)燈具的基準(zhǔn)中心，完成上下、前后對(duì)中照準(zhǔn)，之后將轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)90度，再一次前后移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)完成燈具左右方向的對(duì)中照準(zhǔn)，至此照準(zhǔn)完成。3.3.2 近光明暗截止線的照準(zhǔn)要求近光截止線的目視照準(zhǔn)，照準(zhǔn)前將系統(tǒng)設(shè)置在中性狀態(tài)即c級(jí)狀態(tài)：近光應(yīng)有清晰的明暗截止線右側(cè)交通為向左平直的水平部分，向右呈向上的肘扁部分。（1）垂直校準(zhǔn)，截止線的水平部分對(duì)準(zhǔn)h-h下25 cm的橫線。（2）水平校準(zhǔn)，從右向左，調(diào)整到0.2d的線上折線不能超過(guò)線a。在折線下面0.2d應(yīng)該與線a相交，見(jiàn)圖8。對(duì)于應(yīng)用氣體放電光源的前照燈，未經(jīng)過(guò)30 min或更長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)燈的系統(tǒng)，接通4 s后，c類近光的50 v點(diǎn)至少達(dá)到3 100 cd，除v模式外，其它模式每側(cè)50 v點(diǎn)至少達(dá)到2 500 cd。對(duì)于各級(jí)別近光不能單獨(dú)照準(zhǔn)的不需要重新照準(zhǔn)，但在配光無(wú)法滿足要求的情況下，可相對(duì)于初始照準(zhǔn)位置，在左右0.5和垂直0.2的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于可以單獨(dú)照準(zhǔn)調(diào)整的各級(jí)別近光明暗截止線的形狀和位置見(jiàn)ece r123/013附錄3中表2。彎道模式下的近光照準(zhǔn)方法，對(duì)于法規(guī)規(guī)定的彎道模式1， 即彎道照明通過(guò)整體旋轉(zhuǎn)式使光型整體移動(dòng)，檢測(cè)時(shí)需先通過(guò)控制器將旋轉(zhuǎn)核心轉(zhuǎn)至彎道照明功能的最大角度位置，然后反方向調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)到相同角度再進(jìn)行測(cè)試；對(duì)于法規(guī)規(guī)定的彎道模式2 即彎道照明通過(guò)附加光源或移動(dòng)部分配光鏡，檢測(cè)時(shí)只需將附加光源打開(kāi)或移動(dòng)部分配光鏡，不需要再對(duì)燈具進(jìn)行調(diào)整。3.3.3 近光配光測(cè)試對(duì)前照燈近光進(jìn)行照準(zhǔn)完成，打開(kāi)lmt系統(tǒng)測(cè)試軟件，編寫測(cè)試程序，測(cè)試程序分為點(diǎn)的配光值（b50l、hv、br、p、s50/ll/rr、s100/ll/rr、50r、75r、50v、50l、25llrr）、線的配光值（brr、bll和w級(jí)近光附加條款中的線段e、f1、f2、f3）及范圍的配光值（iii區(qū)、線段20/10及以下區(qū)域）的編寫見(jiàn)圖9，afs光形圖見(jiàn)上圖8，各級(jí)配光測(cè)試要求見(jiàn)ece r123/013附錄3中表1。普通前照燈其規(guī)定的安裝數(shù)量是兩只，對(duì)于afs前照燈，因?yàn)閑ce r48法規(guī)中規(guī)定afs的安裝數(shù)量是1套，所以其左燈和右燈可以作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)待，afs不同級(jí)別的近光也應(yīng)對(duì)左右燈綜合考慮，由于同時(shí)點(diǎn)亮左右燈進(jìn)行檢測(cè)對(duì)設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)，因此法規(guī)規(guī)定“對(duì)適用該照明功能或模式的所有照明單元分別進(jìn)行測(cè)量，取值為測(cè)量值總和的50%”，可以對(duì)左、右燈分別試驗(yàn)然后將測(cè)試結(jié)果取平均值，本軟件測(cè)試程序分為兩步，首先全屏掃描，將每個(gè)獨(dú)立的照明單元的幾何可見(jiàn)度角范圍內(nèi)的等照度圖掃描出來(lái)，見(jiàn)圖10。第二步，通過(guò)系統(tǒng)軟件將所有單元的配光要求的點(diǎn)的配光值擬合計(jì)算出來(lái)。afs測(cè)試程序中可以由左右兩只燈，也可以最多由四只燈擬合，見(jiàn)圖11。3.4 對(duì)于采用不同光源的系統(tǒng)試驗(yàn)要求系統(tǒng)或者部件應(yīng)使用標(biāo)稱電壓12v的無(wú)色標(biāo)準(zhǔn)燈絲燈泡檢測(cè)，在檢測(cè)系統(tǒng)部件的過(guò)程中加在燈絲燈泡兩端的電壓應(yīng)該使燈絲燈泡獲得ece r 37/03 4中13.2v電壓下的基準(zhǔn)光通量，在測(cè)量過(guò)程中，燈絲燈泡的光通量可能不同于ece r 37中13.2v下的基準(zhǔn)光通量。在此情況下，光強(qiáng)應(yīng)該由標(biāo)準(zhǔn)燈泡的個(gè)別的系數(shù)修正。氣體放電光源：12v系統(tǒng)的加載電壓13.2v。按ece r 99/00 5規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)氣體放電光源，經(jīng)過(guò)至少15個(gè)循環(huán)的老練后再進(jìn)行配光測(cè)量。氣體放電光源的光通量如果不同于r99中規(guī)定的目標(biāo)光通量，這種情況下，測(cè)量值需要進(jìn)行相應(yīng)的修正。對(duì)于不可更換光源，所有的測(cè)量應(yīng)按額定電壓在6.3v（6v）、13.2v（12v）、28.0 v（24v），或按申請(qǐng)人規(guī)定的電壓進(jìn)行。因?yàn)閑ce r123/01版的測(cè)量單位從ece r123/00版中的lux（勒克斯）變成了cd（坎德拉）并進(jìn)行了修正，所以取消了氣體放電光源、不可更換光源的0.7的修正系數(shù)。4 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)簡(jiǎn)要介紹了afs的系統(tǒng)原理及基本照明模式，對(duì)ece r123/01配光要求進(jìn)行了解讀，對(duì)afs不同近光模式及彎道模式的試驗(yàn)方法進(jìn)行了說(shuō)明。隨著afs的發(fā)展與進(jìn)步