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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目利用車路協(xié)同信息改進(jìn)現(xiàn)有汽車車燈控制系統(tǒng)，以提高車燈自適應(yīng)控制的精度。 系統(tǒng)利用路側(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)發(fā)送的車輛前方道路線形信息，結(jié)合汽車運(yùn)行速度，方向盤轉(zhuǎn)角等，提出了一個(gè)新的車燈自適應(yīng)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(zhuǎn)彎過程中能更及時(shí)的看清前方道路障礙物，提高了行車安全性。 項(xiàng)目研究成果可以取代現(xiàn)有的車燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)推廣應(yīng)用于高檔汽車上，具有廣闊的應(yīng)用前景
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著國家車路協(xié)同戰(zhàn)略規(guī)劃的啟動(dòng)，“十二五”期間我國道路智能化、信息化設(shè)施將逐步建立完善。車路協(xié)同通過構(gòu)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(diào)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(duì)于車身固定，不能隨汽車轉(zhuǎn)彎而自動(dòng)調(diào)整照明方向，在夜間轉(zhuǎn)彎時(shí)，彎道內(nèi)側(cè)的視野盲區(qū)容易引發(fā)安全事故。已有的自適應(yīng)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?cè)宿D(zhuǎn)向操作觸發(fā)車燈偏轉(zhuǎn)，使得車燈偏轉(zhuǎn)動(dòng)作帶有明顯的滯后性，不能提供最佳的照明視野。 本項(xiàng)目研究基于車路協(xié)同的汽車前照燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)，在不改變?cè)熊嚐艨刂葡到y(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(shí)結(jié)合行車狀態(tài)信息實(shí)時(shí)計(jì)算出車燈偏轉(zhuǎn)角度，自適應(yīng)調(diào)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(xiàng)目首先提出了基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)構(gòu)架，利用ZigBee無線通信來傳輸路側(cè)裝置采集的道路信息，車載裝置接收到道路信息后，結(jié)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(jìn)的車燈自適應(yīng)控制算法，可以實(shí)時(shí)計(jì)算得到汽車進(jìn)入彎道處每個(gè)位置點(diǎn)的最佳車燈偏轉(zhuǎn)角度，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車燈偏轉(zhuǎn)。最后，在模型小車上進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能提高車燈偏轉(zhuǎn)控制的精度，可推廣應(yīng)用于汽車車燈系統(tǒng)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 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(shí)結(jié)合行車狀態(tài)信息實(shí)時(shí)計(jì)算出車燈偏轉(zhuǎn)角度，自適應(yīng)調(diào)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(yīng)控制系統(tǒng)主要由四個(gè)基本部分組成：1）路側(cè)設(shè)備、2）車載信息接收模塊、3）車載AFS控制模塊、4）車燈偏轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中：路側(cè)設(shè)備存儲(chǔ)彎道線形等道路信息，由無線發(fā)射模塊將該類信息實(shí)時(shí)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(zhuǎn)角度，使燈光覆蓋區(qū)域更加適應(yīng)彎道的變化趨勢(shì)。 創(chuàng)新點(diǎn)： 第一、在傳統(tǒng)汽車車燈控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入車路協(xié)同信息，提出了一種改進(jìn)的車燈自適應(yīng)控制算法，增加了車燈偏轉(zhuǎn)角度計(jì)算的準(zhǔn)確度。 第二、傳統(tǒng)車燈控制系統(tǒng)中，車燈偏轉(zhuǎn)動(dòng)作滯后于駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向操作，帶有明顯的被動(dòng)性。本項(xiàng)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(qū)動(dòng)車燈偏轉(zhuǎn)，主動(dòng)增強(qiáng)駕駛?cè)艘曇啊? 關(guān)鍵技術(shù)： 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(shí)時(shí)計(jì)算出車燈偏轉(zhuǎn)角度，自適應(yīng)調(diào)整燈光照明方向。 第二、依靠道路上的線圈與汽車?yán)锍绦畔?shí)現(xiàn)汽車在彎道中的定位。當(dāng)汽車通過道路上的線圈，以此作為汽車進(jìn)入彎道的起點(diǎn)，結(jié)合提取的汽車?yán)锍绦畔?，可以確定汽車相對(duì)于起點(diǎn)的位置信息。 第三、通過改進(jìn)的車燈自適應(yīng)控制算法，可以準(zhǔn)確計(jì)算汽車進(jìn)入每個(gè)彎道處的最佳車燈偏轉(zhuǎn)角度。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)先進(jìn)性： 本作品通過車路協(xié)同 改進(jìn)現(xiàn)有汽車車燈控制系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)上單一依靠駕駛?cè)宿D(zhuǎn)向操作等行車狀態(tài)信息來驅(qū)動(dòng)車燈偏轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)理念，使汽車燈光覆蓋區(qū)域更加適應(yīng)路面的變化趨勢(shì)，有效減少視野盲區(qū)。 相比現(xiàn)有的AFS，本項(xiàng)目基于車路協(xié)同，實(shí)現(xiàn)“人—車—路”一體化環(huán)境。 技術(shù)性分析說明： 本項(xiàng)目將車路協(xié)同技術(shù)與現(xiàn)有的AFS相結(jié)合，以路側(cè)設(shè)備提供的道路信息直接控制車燈偏轉(zhuǎn)角度，摒棄了現(xiàn)有的AFS對(duì)方向盤轉(zhuǎn)角和車速等一系列信息的依賴，向預(yù)見性AFS邁進(jìn)了一步。 第一、信息采集技術(shù) 1、本系統(tǒng)的無線通信模塊所采用的ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)。 2、路側(cè)設(shè)備安裝在彎道的緩沖區(qū)，可以采取自適應(yīng)休眠與喚醒功能，借鑒現(xiàn)在的門禁系統(tǒng)。 兩者相結(jié)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(shù) 本項(xiàng)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(yùn)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(jī)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- ■模型 ■現(xiàn)場(chǎng)演示 ■圖片 ■錄像 ■樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 市場(chǎng)應(yīng)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(kuò)大駕駛?cè)笋{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(zhǔn)確的問題，因此有著良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 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(chǎng)應(yīng)用前景。 第二，由于“基于車路協(xié)同的汽車車燈自適應(yīng)控制系統(tǒng)”運(yùn)用了兩條并行的冗余系統(tǒng)，使得車燈偏轉(zhuǎn)更加主動(dòng)、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(shù)的應(yīng)用將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)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(yīng)用廣泛，其高效的工作方式以及低廉的技術(shù)成本使得該裝置的實(shí)際應(yīng)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(cái)產(chǎn)安全方面將起到良好的社會(huì)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(xiàng)有關(guān)智能化汽車照明系統(tǒng)的新興技術(shù)。目前，該技術(shù)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(fèi)者青睞，國內(nèi)外各研發(fā)機(jī)構(gòu)和汽車廠家也都十分熱衷于此技術(shù)的研發(fā)與實(shí)際應(yīng)用。 在國內(nèi)，該技術(shù)的研究起步較晚。90年代，AFS（即：自適應(yīng)前燈照明系統(tǒng)）技術(shù)隨著各種傳感技術(shù)的應(yīng)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(chǔ)上使車燈進(jìn)行隨動(dòng)，對(duì)于原先的死角進(jìn)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(dú)特且有效的AFS技術(shù)能力，并且，這些技術(shù)從其AFS的控制原理上來看基本一致。 在國外，該技術(shù)的研究起步較國內(nèi)早，并隨著消費(fèi)者的青睞和各個(gè)汽車廠家的推動(dòng)，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(shí)作近光用，采用投射型放電式前照燈，同時(shí)采用自動(dòng)光軸調(diào)整裝置，能自動(dòng)調(diào)節(jié)光軸上、下、左、右的方向。 法雷奧智能化自適應(yīng)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(shí)自動(dòng)調(diào)整汽車前照大燈光束。 海拉公司于2005年推出智能化自適應(yīng)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?qū)崟r(shí)的識(shí)別出不同的光照條件，然后智能系統(tǒng)根據(jù)需要及時(shí)進(jìn)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(yīng)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(gè)弊端，那就是車燈偏轉(zhuǎn)控制都是被動(dòng)的，也就是只有當(dāng)駕駛?cè)税l(fā)現(xiàn)前方彎道時(shí)，駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤，從而來控制車燈偏轉(zhuǎn)。這樣仍然無法有效地解決汽車彎道行駛時(shí)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(dòng)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(duì)信息進(jìn)行高效處理的算法尤顯重要，就目前來看，還只是一個(gè)概念性的產(chǎn)品，真正進(jìn)入實(shí)用階段仍需一段時(shí)間。
