摘要：针对驾驶员在夜间会车过程中不当或违规使用汽车前照灯，从而导致夜间公路交通事故频发的问题，通过智能切换系统智能、及时的变换灯光，在一定程度上能够有效避免交通事故。系统感知分析对面车辆情况的智能切换远近光灯的系统。该系统能代替驾驶过程中人切换远近光灯的行为，从而避免夜间会车时的人主观的判断失误或不当操作，减少因此造成的交通事故。
关键词：远近光灯；智能切换系统；传感器；交通安全
一、绪论
随着时代发展，汽车已成为人民生活中极其常见且重要的代步工具。但因远、近光灯不及时切换而干扰驾驶员视线引发的交通事故时有发生，约占夜间事故总数的30%，且成上升趋势。另外，驾驶员频繁切换远近光灯容易导致疲劳和注意力不集中，且是否及时变换灯光与驾驶员素质紧密相关，手动切换还是会带来不便和安全隐患。为了避免上述原因引发的交通事故，设计了一种汽车近光灯和远光灯的智能切换系统。该系统还采用了手动操作优先于自动操作的模式，提高了安全系数。
目前，有很多研究机构对汽车远近光灯自动切换进行了研究，有如下方案：
(1）利用简单的电路实现灯光自动切换。但行车过程中外界干扰因素较多，难以考虑全面，且电路工作的稳定性较差。
(2）利用偏振光防炫目。但由于偏振片性能有待提高，尚未达到实用化程度；
(3）红外夜视系统。但不能完全解决远光危害问题，且成本较高。
(4）单色光防眩。通过利用单色光的远光灯来照明。但仅利用一段较窄波长范围的黄光，照射效率低，视野较暗，效果不理想。
(5）利用光敏传感器探测外界光照强度的液晶变光装置。但系统的造价高，液晶面板的耐温特性差，此技术尚不成熟。
(6）利用传感装置感测前方光源的智能变光汽车前照灯。迎面来车时会自动降低前照灯的光照度，会车毕又恢复强光。但因光照度变十分柔和，存在一定的危险，且成本价稍高。
通过对上述技术方案的分析，可以发现解决方案可分为两种：
1.辅助改变灯光的物理特性。但改变灯光的物理特性很难达到理想效果；
2.从根本上调节远近光灯状态。但这种方案易受现有技术的制约，要考虑的因素较多。大部分研究是通过感应外界光照强度来调节远近光灯状态，但复杂且易变化的外界环境对解决方案的执行效果有一定的干扰。通过总结和参考以前的研究，本文提出了一种利用信号发射器发射和采集的系统来控制远近光灯的切换的方案，从而避免了外界复杂的照明环境的干扰。
二、智能切换系统的总体设计
2.1智能切换系统的功能
(1）会车变光。当相向行驶的车辆安装有信号发射器时，可直接通过感应的信号进行远近光灯的智能切换。当双方车辆中有车没有安装信号发射器时，则可通过测量两车间距和车速来判断是否进行远近光
(2）模式选择。驾驶员按下“夜间模式”后车辆启动智能切换系统，若驾驶员想进行手动操作，可直接切换，且手动始终优先于自动，为驾驶员提供双重保障。
(3）距离测量。毫米波发射器向某一方向发射毫米波,同时开始计时,在途中碰到障碍物立即返回,毫米波接收器收到反射波就立即停止计时。毫米波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t,则可算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2。
(4）行驶方向判断。通过毫米波雷达判断两个车是快速接近的，在此前提下，测出两车的间距，通过光传感器判断是会车还是跟随驾驶。
2.2智能切换系统的组成
汽车远近光灯智能切换系统由以下部分组成：光传感器、毫米波雷达、速度传感器、DSP芯片、信号发射器、电磁开关灯。光传感器主要是在会车时感知外界光照强度，并传输给系统，进而判断对方是否由远光灯变成近光灯状态。车速传感器用于采集自车的行驶速度，信号输出端与控制器连接，传输数据。毫米波雷达则多次测定自车与对方物体的距离，将信号发给系统，DSP芯片便进行数据处理，得出本车的速度V自，对方物体的速度V对，相对速度ΔV。根据公式ΔV=｜V自｜-｜V对｜计算，当ΔV=V自时智能系统切换为远光灯；当ΔV＜V自时，切换为近光灯
DSP芯片作为智能切换系统的控制器，对输入端（毫米波雷达、信号发射器、速度传感器）传输的数据进行分析处理，然后控制输出端，进行相应灯光状态的自动切换。智能切换系统工作过程如下：当自车收到对方车辆散发的单一信号时，控制器对所采集到的信号进行处理，切换成相应的灯光状态；若没有采集到对方车辆信号采集到多辆车辆信号时，则控制器对所采集到的信号不做处理，随后分析处理毫米波雷达和速度传感器采集到的数据，切换相应灯光状态。
三、智能切换系统的工作原理
系统主要提供自动开启和手动开启两种系统启动模式。自动模式下，通过光敏传感器和时间限制共同决定何时开启本系统，手动模式下，当驾驶员按下“切换模式”后，智能切换系统开始启动，否则不启动。
若自车的灯光状态为近光灯，则信号发射器发射信号“1”。若自车的灯光状态为远光灯，则信号发射器发射信号“2”，若自车的灯光状态为近光灯和远光灯交替切换，则信号发射器发射信号“3”。
当系统启动后，通过光敏传感器来感应外界光线是否充足，若充足，则开启近光灯，信号发射器散发信号“1”，否则开启远光灯，散发信号“2”。
在行车过程中，若感应到对方来车的单一信号时，收到的信号为“1”或“3”时，则开启近光灯，并散发信号“1”；若收到信号“2”，也开启近光灯，散发信号“1”。在收到信号“2”的情况下通过感应3s内对方发射的信号是否仍为“2”，若是则灯光状态变为远近光灯交替，提醒对方车辆变换近光灯。否则不变换灯光状态。
若感应到多种信号或未收到信号，控制系统对传输的信号数据不作处理。通过分析速度传感器和毫米波雷达传输的数据，比较自己车速和与其他物体的相对速度的大小来调节灯光的状态，并散发相应的信号。
结论:
首本系统通过信号发射器的信号发射和采集以及利用相对速度来判断是否会车来更好地实现远、近光灯的实时准确切换，有效地避免了行车环境变化导致光照强度不同对智能系统的判断干扰的问题。同时自动控制与手动控制自由、自动转换，既提高了控制的准确性，又减少了驾驶员的压力和操作负担。在一定程度上能有效地避免因前照灯转换不当或违规使用的现象，有利于构建和谐的驾驶环境。
参考文献
[1]刘振洲.汽车远光传感与控制系统研究[D].黑龙江硕士学位论文,2009.
[2]戚金凤.汽车灯光智能控制系统的研究[J].科技咨询,2014(18).
论文作者:王庆嫄 赵海霞 张宁（通讯作者）
论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月27期
论文发表时间:2019/6/10
标签：信号论文; 系统论文; 毫米波论文; 智能论文; 远近论文; 发射器论文; 灯光论文; 《知识-力量》2019年8月27期论文;