馮 青
(淄博職業(yè)學(xué)院,山東 淄博 255048)
10款 (即2010年款,以下同)奧迪A8可變照明系統(tǒng)是駕駛員輔助系統(tǒng)中新增的亮點(diǎn),該功能是在遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)而來的。遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)通常稱為自適應(yīng)前照燈系統(tǒng) (Adaptive Front-lighting System,簡稱AFS),在夜間行車時(shí),它能自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前情況下可否接通遠(yuǎn)光燈,并相應(yīng)地接通或關(guān)閉遠(yuǎn)光燈,是純數(shù)字式的工作,直接從近光燈切換為遠(yuǎn)光燈。“可變照明距離”功能可根據(jù)當(dāng)時(shí)的交通情況,對前照燈照明距離 (以下簡稱照程)進(jìn)行無級調(diào)節(jié),使前照燈照程在近光燈和遠(yuǎn)光燈之間變化。
10款?yuàn)W迪A8裝備的可變照明系統(tǒng),采用一個(gè)新型的攝像頭來識(shí)別車前的實(shí)時(shí)亮度,根據(jù)當(dāng)前的交通情況,實(shí)施前照燈照程的無級調(diào)節(jié)。在夜間行車時(shí),保證本車道能獲得足夠的照明;不會(huì)對其他車輛的駕駛員造成眩目;只要交通狀況允許,就將前照燈的照程增大,最大至遠(yuǎn)光燈照程。可變照明系統(tǒng)還能對導(dǎo)航數(shù)據(jù)加以利用。帶導(dǎo)航儀的10款?yuàn)W迪A8能為其可變照明系統(tǒng)提供前方路段信息,使它能更快地識(shí)別所處道路類型并作出反應(yīng)。
可變照明系統(tǒng)的工作邏輯為:減小前照燈照程,最多可降至近光燈的照程;車輛駛過之后,只要交通狀況允許,增大前照燈照程,最多可增大至遠(yuǎn)光燈照程。
由氣體放電燈泡、滾筒和透鏡產(chǎn)生對稱的遠(yuǎn)光照明。
1.1.1 相向車道來車時(shí)的狀態(tài)
相向車道來車時(shí)的狀態(tài)如圖1所示。如果識(shí)別出相向車道來車,那么前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)降低前照燈照程,一直能降到近光燈的照程。這樣就可避免給對面駕駛員造成眩目。當(dāng)對面車輛過去以后,只要交通狀況許可,前照燈照程會(huì)提高,一直能提高到遠(yuǎn)光燈的照程。
1.1.2 前面有車時(shí)的狀態(tài)
前面有車時(shí)的狀態(tài)如圖2所示。與相向車道來車時(shí)的狀態(tài)相似,只不過這時(shí)觀察的是本車前面行駛著的車輛。在這種情況下,前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)也是無級降低前照燈照程,這樣就可避免給前面駕駛員造成眩目。在本車超過前車后,前照燈照程會(huì)提高,一直能提高到遠(yuǎn)光燈的照程。
前照燈處于近光燈工作狀態(tài)時(shí),如果車輛在居民點(diǎn)內(nèi)的路上行駛或者車速較低時(shí),近光燈發(fā)出的是城市燈光;在普通公路行駛時(shí),近光燈發(fā)出的是普通公路燈光;在高速公路行駛時(shí),發(fā)出的是高速公路燈光。普通公路燈光相當(dāng)于沒有 “可變照明距離”功能的車的近光燈發(fā)光狀態(tài)。近光燈到底采用這3種燈光形式中的哪一種,取決于當(dāng)時(shí)的車速。另外,系統(tǒng)是否識(shí)別出居民點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生影響。
要想讓前照燈照程無級調(diào)節(jié)功能工作,必須滿足下述條件:該功能已經(jīng)接通;車燈自動(dòng)切換系統(tǒng)已經(jīng)接通了車燈;攝像頭控制單元J852認(rèn)為周圍足夠黑了;超過了車速的規(guī)定界限值。激活和關(guān)閉前照燈照程無級調(diào)節(jié)功能的車速界限值,取決于是否識(shí)別出城鎮(zhèn)。系統(tǒng)可以明確區(qū)分街路照明燈和其它種類光源,如果攝像頭圖像上識(shí)別出至少兩種不同的街路照明燈,就認(rèn)為這是城鎮(zhèn)。
1.2.1 使用城市燈 (圖3)
由氣體放電燈泡、滾筒和透鏡,再加上透鏡略微向外轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生對稱的近距離照明燈。當(dāng)車速在5~50km/h范圍內(nèi)時(shí),城市照明燈就會(huì)亮起;對于配備導(dǎo)航儀的汽車,當(dāng)車速在5~60 km/h范圍內(nèi),而且導(dǎo)航系統(tǒng)掃描到汽車在城市行駛時(shí),城市照明燈就亮起。在使用城市照明燈時(shí),透鏡不可以動(dòng)態(tài)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。
1.2.2 使用高速公路燈 (圖4)
由氣體放電燈泡、滾筒、透鏡和左側(cè)街沿產(chǎn)生不對稱的近光照明。當(dāng)車速在長時(shí)間內(nèi)超過110km/h時(shí),高速公路照明燈就亮起;當(dāng)車速超過130km/h時(shí),高速公路照明燈立即亮起。而配備導(dǎo)航儀的汽車,只要車速超過80 km/h,而且導(dǎo)航儀掃描到是在高速公路上行駛時(shí),高速公路照明燈立即亮起。在使用高速公路照明燈時(shí),透鏡可以動(dòng)態(tài)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向。
1.2.3 使用普通公路燈 (圖5)
如果不滿足使用城市燈的要求,也不滿足使用高速公路燈的要求,那么就把普通公路燈用做近光燈。車輛在倒車或者無法判明當(dāng)前的道路類型 (比如越野行駛)時(shí),也使用普通公路燈。有導(dǎo)航支持的可變照明距離功能將普通公路燈用做近光燈,必須滿足下述前提條件之一:車輛不在建筑區(qū)內(nèi);道路是高速公路或者多車道普通公路;車速高于60km/h。
要想使得有導(dǎo)航支持的可變照明距離功能將普通公路燈再次用做近光燈,必須滿足下述前提條件之一:車輛在多車道普通公路上,或車速低于70km/h。
1.3.1 使用十字路口燈 (圖6)
有導(dǎo)航支持的可變照明距離功能還有十字路口燈。十字路口燈功能是通過接通2個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)向燈來實(shí)現(xiàn)的。該功能使得駕駛員在十字路口處更容易識(shí)別可能的危險(xiǎn)。在到達(dá)十字路口前,該燈會(huì)及時(shí)接通,導(dǎo)航數(shù)據(jù)還能提供十字路口信息。發(fā)現(xiàn)汽車即將經(jīng)過十字路口時(shí),輔助轉(zhuǎn)向燈會(huì)自動(dòng)打開。
十字路口燈總是與別的燈一起亮。在市區(qū)內(nèi)行駛時(shí),該燈與城市燈一同接通;在普通公路上行駛時(shí),與普通公路燈一同接通。只有當(dāng)在下個(gè)路口前的車速低于40km/h時(shí),十字路口燈才會(huì)接通,如圖7所示。要關(guān)閉十字路口燈,必須滿足下述條件之一:車輛加速度超過某一特定值或者車輛距上個(gè)路口超過15m,但距下個(gè)路口超過150m;車輛距上個(gè)路口超過15m,但距下個(gè)路口小于150m且車速超過60km/h。十字路口燈已關(guān)閉狀態(tài)如圖8所示。
1.3.2 隨動(dòng)轉(zhuǎn)向燈 (圖9)
當(dāng)車速在70km/h以下,駕駛員大幅度打轉(zhuǎn)向盤時(shí),或者已打開轉(zhuǎn)向信號燈,且車速在40km/h以下時(shí),一側(cè)的H7白熾燈泡亮起,產(chǎn)生隨動(dòng)轉(zhuǎn)向的照明。同時(shí),普通公路照明燈或者城市照明燈也會(huì)打開。
1.3.3 全天候照明燈 (圖10)
由氣體放電燈泡和透鏡,產(chǎn)生不對稱的近距離全天候照明,漫射范圍小。左側(cè)透鏡能夠稍微向外側(cè)旋轉(zhuǎn),通過降低照明水平高度縮小照程。
前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)僅在裝有自適應(yīng)車燈和氙氣高級前照燈的10款?yuàn)W迪A8車輛上配置。
氙氣前照燈外形如圖11所示,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12所示。
如圖13所示,升級版氙氣前照燈燈泡配置:駐車燈,20個(gè)LED變光,4W;日間行車燈,20個(gè)LED,11W;轉(zhuǎn)向燈,白熾燈泡 (PSY24W);近光燈、遠(yuǎn)光燈,氣體放電燈泡 (D3S),35W;霧燈及動(dòng)態(tài)隨動(dòng)轉(zhuǎn)向燈,白熾燈泡H7(使用壽命長),55W;側(cè)燈 (僅針對北美市場),3個(gè)LED,大約1W。
車燈旋轉(zhuǎn)開關(guān)必須在位置AUTO;必須在MMI上已經(jīng)激活了遠(yuǎn)光燈自動(dòng)系統(tǒng);向前輕推轉(zhuǎn)向燈撥桿即可接通前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng);向后輕拉轉(zhuǎn)向燈撥桿即可關(guān)閉前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng);再次向前推轉(zhuǎn)向燈撥桿 (見圖14)即手動(dòng)開啟遠(yuǎn)光燈。組合儀表上顯示前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)已接通(見圖15)。
前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)由3部分組成,如圖16所示。當(dāng)前交通狀況由控制單元J852內(nèi)的攝像頭來偵知,并在該控制單元內(nèi)的運(yùn)算器中進(jìn)行分析處理。圖像處理軟件會(huì)在攝像頭的圖像中搜尋光源。該控制單元內(nèi)的軟件將識(shí)別出的光源分為幾類:前照燈,尾燈,路燈,不相關(guān)的其它光源。如果能準(zhǔn)確判斷出光源,那么控制單元J852就會(huì)在攝像頭圖像上確定識(shí)別出的車輛的位置,并估算與本車的距離。這兩個(gè)值通過擴(kuò)展CAN總線被送到前照燈照程調(diào)節(jié)控制單元J745。
2個(gè)氙氣前照燈中裝有輥輪,用于調(diào)節(jié)照程。輥輪上有相應(yīng)的輪廓形狀,伺服電動(dòng)機(jī)工作使得輥輪轉(zhuǎn)動(dòng),就可以根據(jù)需要來獲得所要求的照明,用這種方法可以調(diào)節(jié)前照燈的照程。輥輪及伺服電動(dòng)機(jī)如圖17所示。
如果這2個(gè)輥輪處于其調(diào)節(jié)范圍的下止點(diǎn)位置,那么氙氣前照燈發(fā)出的就是城市燈光。在這種城市燈光狀態(tài),這2個(gè)氙氣燈還略微向外偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)。如果2個(gè)輥輪處于其調(diào)節(jié)范圍的上止點(diǎn)位置,那么車道就由遠(yuǎn)光燈來照亮。如果這2個(gè)輥輪處于其調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的其它2個(gè)位置,那么前照燈就發(fā)出普通公路燈光和高速公路燈光。控制單元J745根據(jù)被識(shí)別出車輛的位置和距離這2個(gè)輸入量,來確定輥輪應(yīng)在的位置。輥輪需要采用的位置信息通過專用CAN總線被傳送到2個(gè)前照燈。前照燈電子系統(tǒng)根據(jù)J745的指令來啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)開始工作,于是車道就會(huì)根據(jù)實(shí)際的交通狀況獲得理想的照明。
如圖18所示,前照燈照程無級調(diào)節(jié)系統(tǒng)與相關(guān)系統(tǒng)之間進(jìn)行通信,其主要相關(guān)系統(tǒng)功用如下。
1)攝像頭控制單元J852 在攝像頭圖像上搜尋前照燈和尾燈,并將識(shí)別出的車輛的位置和距離信息放到總線上。
2)前照燈照程調(diào)節(jié)控制單元J745 根據(jù)攝像頭控制單元J852的數(shù)據(jù)和導(dǎo)航信息,確定出前照燈的最佳燈光分配方式,并計(jì)算出實(shí)現(xiàn)這種方式需要2個(gè)滾輪處于什么位置。這些信息被送往氙氣前照燈,啟動(dòng)2個(gè)靜態(tài)轉(zhuǎn)彎燈 (這2個(gè)燈還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)十字路口燈功能)。
3)信息電子控制單元J794 J794內(nèi)集成有導(dǎo)航單元,將選中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)放到總線上。用戶可以手動(dòng)激活或者關(guān)閉旅行模式。
4)供電控制單元J519 根據(jù)多個(gè)控制單元的信息 (燈開關(guān)位置等)確定 “可變照明距離”功能的接通狀態(tài),并把信息放到總線上。
5)轉(zhuǎn)向柱電子控制單元J527 讀取轉(zhuǎn)向燈撥桿位置,并將信息放到總線上。通過轉(zhuǎn)向燈撥桿可接通和關(guān)閉 “可變照明距離”功能。
6)組合儀表控制單元J285 在顯示屏上顯示“可變照明距離”功能的信息文本和警告文本;顯示接通狀態(tài)。
7)ABS控制單元J104 將當(dāng)前車速信息放到總線上。
8)數(shù)據(jù)總線診斷接口J533 是不同數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)之間的接口。
10款?yuàn)W迪A8的攝像頭控制單元J852用于取代以前的車道保持輔助系統(tǒng)控制單元J759??刂茊卧狫852內(nèi)的攝像頭可識(shí)別反向和前方的道路使用者。圖像處理控制單元J851是個(gè)全新的控制單元。控制單元J851和J852是10款?yuàn)W迪A8的圖像處理系統(tǒng)的核心元件,可實(shí)現(xiàn)車道保持功能、可變照明距離功能。
如圖19所示,連接攝像頭控制單元J852的一共有8條線:2條擴(kuò)展CAN總線,用于與其它控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;2條總線,用于連接圖像處理控制單元J851 (LVDS); 接J851的2條總線 (LVDS), 一條屏蔽線,一條導(dǎo)線 (接車道保持輔助系統(tǒng)的前風(fēng)擋玻璃加熱器Z67);2條供電線:15號線和31號線。
前照燈照明距離調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)周邊環(huán)境情況調(diào)整遠(yuǎn)光燈的光束。通過內(nèi)后視鏡固定座上的攝像頭可以捕捉其它車輛的光源。對近光燈的照明距離和寬度由遠(yuǎn)光燈進(jìn)行無級補(bǔ)充。根據(jù)前行車輛或?qū)Ψ杰嚨纴碥嚨木嚯x,系統(tǒng)控制遠(yuǎn)光燈的增開和關(guān)閉。
前照燈照明距離調(diào)節(jié)裝置只是一項(xiàng)駕駛員輔助功能。在以下情形時(shí),駕駛員應(yīng)檢查行車燈及根據(jù)光線和視野情況手動(dòng)開啟行車燈,進(jìn)行手動(dòng)干預(yù):不良天氣條件,如有霧、嚴(yán)重積霜或雪花或積水飛揚(yáng);在來車道部分被遮蔽時(shí),如在高速公路上;行人或騎自行車的人照明不足時(shí);在狹窄的彎道和上下陡坡時(shí);在市區(qū)內(nèi)照明不佳地段;當(dāng)受到標(biāo)志牌等的強(qiáng)烈反射時(shí);如果在前擋風(fēng)玻璃上感應(yīng)器部位結(jié)了水汽、受到污染、結(jié)冰或被標(biāo)貼覆蓋時(shí)。
[1]SSP461_A8'10駕駛員輔助系統(tǒng)_CN[Z].
[2]SSP456_A8'10_整車介紹[Z].
[3]SSP434_奧迪遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)[Z].