前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（AFS）試驗方法研究.doc

前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（AFS）試驗方法研究摘要：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）的配光要求和試驗方法。關(guān)鍵詞：afs；近光；照明模式；配光試驗中圖分類號：u463.65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號：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，人們對前照燈的照明和防眩目的要求越來越高，由于傳統(tǒng)的汽車前照燈在實際的應(yīng)用中存在很多不足，出現(xiàn)了自動適應(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)是目前國際在車燈照明領(lǐng)域最新的技術(shù)之一，同時也是一個和行車安全息息相關(guān)的主動式安全系統(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)境自動改變照明的范圍及效果，對于它的定義及檢測要求也必定與傳統(tǒng)前照燈不同，歐洲1994年啟動了eureka project （eu1403）計劃，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afs形成了一個明確的定義及要求，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，本文將重點介紹依據(jù)ece r123/013版對afs如何進(jìn)行配光試驗。1 afs原理目前開發(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，afs控制單元（ecu）通過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。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)，同時未對對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的是陰雨天氣，地面的積水會將前照燈照在地面上的光線反射至對面會車司機(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，減弱地面可能對會車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強(qiáng)，以避免反射光對車輛前方的駕駛員造成炫目見圖4右。（5）彎道照明模式（t）：傳統(tǒng)前燈的光線因為和車輛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，極易因為司機(jī)對其準(zhǔn)備不足，引發(fā)交通事故。afs前照燈在車輛進(jìn)入彎道時，通過對車輛傳感器提供的轉(zhuǎn)向角、車速等參數(shù)進(jìn)行評估和分析，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)行配光試驗也將成為我們關(guān)注的焦點。3 ece r123配光要求及試驗本文簡要介紹一下afs的c級、v級、e級、w級近光的配光檢測流程及方法，因為遠(yuǎn)光的測試點和傳統(tǒng)前照燈的基本相同，所以本文只介紹近光。3.1 配光試驗設(shè)備本文所使用試驗設(shè)備為德國lmt公司生產(chǎn)的“go-h1400”全自動燈具配光分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由照度傳感器、測試轉(zhuǎn)臺、供電電源、控制顯示系統(tǒng)、工業(yè)控制計算機(jī)等硬件部分組成，試驗轉(zhuǎn)臺用于安裝燈具，可以實現(xiàn)燈具在三個方向的移動以及繞中心的轉(zhuǎn)動，通過設(shè)置工控機(jī)中的系統(tǒng)軟件參數(shù)可以對供電電源、轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制，照度傳感器采集信號后輸出給工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。3.2 配光測試要求3.2.1 afs近光配光屏幕與傳統(tǒng)前照燈相比，afs前照燈相對復(fù)雜一些。ece r123/013中給出了新的配光測試屏幕圖，見圖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，新增了一些測量點、線，下面一一解讀這些點、線和區(qū)域。將afs測試點分為三個部分。（1）沿用傳統(tǒng)前照燈的照明點及防眩點如b50l（防眩點對方駕駛員眼睛位置）、hv（明暗截止線分界點）、50 r（本車道右邊緣距前照燈50 m處的照明點）、75 r（車輛右邊道路距前照燈75 m的點）、50v（車輛正前方50 m的點）、50 l（本車道右邊緣距前照燈50 m的點）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，均是針對不同級別的近光由八個點圍成的多邊形區(qū)域。在iii區(qū)中的一些測量點如s50、s50ll、s50rr、s100、s100ll、s100rr以完成對行車上方道路指示牌的照明。（3）新的測量區(qū)域及點：bll、brr、p點主要是針對行人的測試點，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，近距離的測試區(qū)域可以有效地控制會車駕駛員的眩目。近光最大值在一個矩形區(qū)域內(nèi)，以保證路面中心的足夠亮度。3.2.2 各級別近光的不同配光要求3c級近光為基礎(chǔ)近光，下面分析各級近光與c級近光差異。v級近光適用于城市道路，v級近光開啟條件為：（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10lx；（3）車速不超過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級近光照明的重點。相對c級近光取消了對s50、s50/ll/rr、s100/ll/rr等對上方道路指示牌的要求，取消了p點的最低限值要求，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于c級近光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級近光主要適用于高速公路及沒有行人及岔路的公路，開啟條件為車速大于70 km/h，e級近光還分e1、e2、e3不同模式，車速達(dá)到80 km/h開啟e3模式，車速達(dá)到90 km/h開啟e2模式，車速達(dá)到100 km/h開啟e1模式，車速達(dá)到110 km/h所有e級近光全部打開。e級近光開啟時車速相對較快，所以制動距離就較遠(yuǎn)，因此遠(yuǎn)距離的照明顯得至關(guān)重要，相對于c級近光，一些遠(yuǎn)距離照明點如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級近光相比均有所上升，對應(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級近光的照射重點就是增大前照燈的照射距離。w級近光模式主要適用于雨天行車、w級近光更類似于e級近光，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級近光對75r及emax的要求更高。同時對左右道路邊緣點25ll和25rr的限值從1 180 cd提升到3 400 cd，要求更寬照明同時，為了防止近距離地面積水的反射，對線段20和線段10及以下要求更嚴(yán)格，以減輕對會車駕駛員眼睛的眩目。近光彎道模式測試要求3如下：（1）對不同類別（1類或2類）的彎道照明模式進(jìn)行測量時，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信號對應(yīng)車輛向左（或向右）最小轉(zhuǎn)彎半徑時、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)，有一點或多點的光度值至少為2 500 cd。（4）對于1類彎道照明模式，如果光束橫向移動或照度發(fā)生變化處于失效狀態(tài)時，系統(tǒng)必須可以切換到原先近光的照明模式，或者處于以下狀態(tài)，即iib區(qū)域中所產(chǎn)生的光度值不超過1 300 cd，emax區(qū)域中有一點至少為3 400 cd，但下面的情況除外，如果相對于系統(tǒng)基準(zhǔn)軸向左移動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880 cd。3.2.3 不同級別近光的調(diào)整從圖7看到某前照燈的核心部分由光學(xué)投射單元及兩個步進(jìn)電機(jī)組成，用于實現(xiàn)燈具的上下和左右旋轉(zhuǎn)所需角度。上下調(diào)整可以實現(xiàn)截止線的垂直調(diào)整，左右調(diào)整以實現(xiàn)彎道照明功能，在試驗時不同級別近光的調(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 配光測試流程3.3.1 燈具照準(zhǔn)由于燈具檢測時放于轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，并且使用25 m處的傳感器進(jìn)行測量，因此在檢測時應(yīng)將燈具基準(zhǔn)中心與轉(zhuǎn)臺中心對中照準(zhǔn)，將燈具按“裝車位置”固定于轉(zhuǎn)臺上，上下、前后移動轉(zhuǎn)臺使投射到燈具上的激光點對準(zhǔn)燈具的基準(zhǔn)中心，完成上下、前后對中照準(zhǔn)，之后將轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)90度，再一次前后移動轉(zhuǎn)臺完成燈具左右方向的對中照準(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線a。在折線下面0.2d應(yīng)該與線a相交，見圖8。對于應(yīng)用氣體放電光源的前照燈，未經(jīng)過30 min或更長時間點燈的系統(tǒng)，接通4 s后，c類近光的50 v點至少達(dá)到3 100 cd，除v模式外，其它模式每側(cè)50 v點至少達(dá)到2 500 cd。對于各級別近光不能單獨照準(zhǔn)的不需要重新照準(zhǔn)，但在配光無法滿足要求的情況下，可相對于初始照準(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)，對于可以單獨照準(zhǔn)調(diào)整的各級別近光明暗截止線的形狀和位置見ece r123/013附錄3中表2。彎道模式下的近光照準(zhǔn)方法，對于法規(guī)規(guī)定的彎道模式1， 即彎道照明通過整體旋轉(zhuǎn)式使光型整體移動，檢測時需先通過控制器將旋轉(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)臺到相同角度再進(jìn)行測試；對于法規(guī)規(guī)定的彎道模式2 即彎道照明通過附加光源或移動部分配光鏡，檢測時只需將附加光源打開或移動部分配光鏡，不需要再對燈具進(jìn)行調(diào)整。3.3.3 近光配光測試對前照燈近光進(jìn)行照準(zhǔn)完成，打開lmt系統(tǒng)測試軟件，編寫測試程序，測試程序分為點的配光值（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）的編寫見圖9，afs光形圖見上圖8，各級配光測試要求見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，對于afs前照燈，因為ece 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系統(tǒng)來對待，afs不同級別的近光也應(yīng)對左右燈綜合考慮，由于同時點亮左右燈進(jìn)行檢測對設(shè)備很難實現(xiàn)，因此法規(guī)規(guī)定“對適用該照明功能或模式的所有照明單元分別進(jìn)行測量，取值為測量值總和的50%”，可以對左、右燈分別試驗然后將測試結(jié)果取平均值，本軟件測試程序分為兩步，首先全屏掃描，將每個獨立的照明單元的幾何可見度角范圍內(nèi)的等照度圖掃描出來，見圖10。第二步，通過系統(tǒng)軟件將所有單元的配光要求的點的配光值擬合計算出來。afs測試程序中可以由左右兩只燈，也可以最多由四只燈擬合，見圖11。3.4 對于采用不同光源的系統(tǒng)試驗要求系統(tǒng)或者部件應(yīng)使用標(biāo)稱電壓12v的無色標(biāo)準(zhǔn)燈絲燈泡檢測，在檢測系統(tǒng)部件的過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，在測量過程中，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)過至少15個循環(huán)的老練后再進(jìn)行配光測量。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，測量值需要進(jìn)行相應(yīng)的修正。對于不可更換光源，所有的測量應(yīng)按額定電壓在6.3v（6v）、13.2v（12v）、28.0 v（24v），或按申請人規(guī)定的電壓進(jìn)行。因為ece r123/01版的測量單位從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)束語通過簡要介紹了afs的系統(tǒng)原理及基本照明模式，對ece r123/01配光要求進(jìn)行了解讀，對afs不同近光模式及彎道模式的試驗方法進(jìn)行了說明。隨著afs的發(fā)展與進(jìn)步