汽车远近光灯智能切换系统设计

汽车远近光灯智能切换系统设计 摘 要, 夜间行驶的车辆相会时,很多驾驶员由于 疏忽或者缺乏会车常识而不进行远近光灯的切换,带来了很 大的安全隐患。结合光电检测技术、坡路检测技术、路况智 能检测技术,设计实现了汽车远近光灯智能切换系统。试验 表明,该系统可以灵敏地实现夜间行驶在坡路、拱桥、人行 横道等路段时的自动远近光交替闪烁功能,在会车时也可以 准确地实现远近光灯的切换 关键词, 车前灯, 智能切换, 路况检测, 坡路检测 中图分类号, TN911?34, TP273 文献标识码, A 文 章编号, 1004?373X,2015,19?0146?03 Abstract, Since many drivers do not switch their far and near light of headlights due to their negligence or lack of the meeting common sense in the process of night driving, which may cause serious security risk, an intelligent headlight switching system based on the technologies of photoelectric detection, ramp detection and road condition detection was designed. The experimental results show that the system has the functions of automatic alternating flashing of far and near light when running through ramp, arch bridge and pedestrian crossing, and automatic switching of the far and near light when meeting other vehicles, so as to avoid the occurrence of traffic accidents. Keywords, headlight, intelligent switching, road condition detection, ramp detection 0 引 言 根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第五 十九条的规定,机动车在夜间通过急弯、坡路、拱桥、人行 横道或者没有交通信号灯控制的路口时,应当交替使用远近 光灯示意,而司机手动交替会影响车辆的安全行驶,容易引 发交通事故。此外,夜间行驶的车辆相会时,很多驾驶员由 于疏忽或者缺乏会车常识而不进行远近光灯的切换,导致交 通事故的发生。目前,已有许多类似的自动切换,比如 车载雷达[1]系统对目标信息的实时采集,通过ECU微处理 器进行数据信息的处理实现切换,数据处理比较准确,但是 雷达容易受到天气状况的影响以及缺少对静止物体的测试 可能造成对行人的误判,此外,由于雷达性能的问题,系统 的反应时间有较长的延迟,灵敏度有待提高,基于红外技术 [2]的切换系统可以保证在特殊情况下手动装置的优先,系统 的稳定性比较好,但在上坡时不能接收到信号,并且要求相 遇的两车均安装发射与接收器,且红外的有效距离在150, 250 m,可能会造成过早的切换或者被障碍物切断信号的接收与发送,基于单片机的光强检测系统[3?4]的灯光切换系统,时间延迟比较短,但是无法智能判断人行道、十字路口等路况,还有基于图像处理[5]、智能路况识别[6]、机器视觉[7]等实现的远近灯光控制方案,通过对路口、路况、道路照明情况等进行智能判断,实现自动切换,但上述过多的依赖外部条件,如交通标志图像清晰、视野开阔等,限制了系统功能的发挥 为了解决上述设计方案的不足,本文设计了一套新的智能切换系统。本系统可以实现坡道检测、自动对人行横道及十字路口进行判定,并根据检测和判定结果实现远近光灯的智能切换,从而为驾驶员保驾护航 1 硬件设计 智能切换系统主要由坡道检测系统、图像采集系统、光电检测系统、单片机处理中心、切换电路和显示系统组成,如图1所示 1.1 坡道检测系统 坡道检测安置在汽车底盘,初始化位置与水平面平行。坡道系统装置如图2所示,当处于上坡,或下坡,时,系统装置与水平面有一定夹角,如图3所示。电解质为保持与地面水平,会使得电路导通,从而传递信号给单片机,经单片机处理,反馈系统做出响应,以确定是否交替使用远近光灯。 对于装置所采用的结构,通过一段漏洞绝缘体隔板,可以有效防止刚启动或突然刹车时由于惯性造成的液体倾斜,避免单片机处理中心的错误识别,电解质选用高浓度的NaCl溶液,不但具有导电性强、不易挥发、无毒无害的特点,而且凝固点较低,便于在寒冷的冬天使用 故将支架安装在中间处,支架的高度为[h,]隔板的宽度为[b。]由于目前大多数地下车库的坡道角度为9?,故设角度大于9?时为坡道,所以当坡角大于9?时智能切换远近光灯,根据所求得的直线斜率以及直线方程,容易求得当隔板的长度为[2a5cos9?]时,导通的反应时间最快。隔板的张角为[162?]。根据隔板的张角及长度计算出电极2的高度为距离液面[a25tan9?]处 通过上述的参数设定可知,当汽车处于上下坡时,溶液面为保持与道路面的平行,会相对于装置底部形成倾斜面,从而导通电极实现远近光灯的交替使用。当汽车行驶至平整路面时,溶液通过漏洞漏回到下方自动切断电源 1.2 图像采集系统 图像采集系统主要使用针孔式摄像头实时采集路况,安装位置选择在左右前方的车灯处,这样夜间车灯打开时,可以为摄像头提供照明,有利于图像采集,提高精确度。采集到的图像传输给单片机,并利用人行道和十字路口的斑马线特点,通过单片机对图像进行智能处理,做出相应的判断, 并将判定结果输送至反馈系统进行灯光的切换控制。 1.3 光电传感系统 采用光电二极管作为光传感器,接收对面的汽车发出的灯光,将其转化为电信号,进行A/D转化,处理后送至反馈系统。在实地测试中发现,直接使用光电二极管,受路灯等其他光源的影响较大,效果不理想。为此,本系统将光电二极管置于圆锥形器物的尖端,这样不仅有效防止了路灯灯光的影响,而且对直射而来的灯光起到了一定的聚合作用,灵敏度和准确度都有了明显的提升。实验结果表明,接收到的光强强度与两车之间的距离以及远近光灯的工作情况基本符合表1的关系 1.4 单片机处理控制中心 单片机处理控制中心选用STC公司研发的STC89C52单片机,它是低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8 KB的可编程FLASH存储器,内置51内核,工作频率范围在0,40 MHz,具有通用I/O口32个,中断源8个,通用异步通信口1个,有ISP/IAP,无需专用编程器/仿真器,且功能与普通的51单片机完全兼容 1.5 反馈系统 反馈系统包括远近光灯继电器以及图像显示。通过接收单片机处理控制中心输出的信号指令,对继电器开关进行调整,从而完成远近光灯的切换,并在显示屏上显示当前的实 时路况。为应对特殊路况下反馈系统无法工作的情况,本系统又加入了两个应急开关,可以由用户很方便地实现手动控制,提高了系统的应急应变能力,如图5所示 2 系统#工作流程# 本系统在开始运行后,首先进行初始化,然后持续进行光电检测、坡路检测和图像检测。光电检测模块对接收到的对面来光光照度进行判断,如果超过设定值,>6 Lx,,接着判断远光灯是否为开启状态,如果远光灯开启则关闭远光灯开启近光灯,如果远光灯未开启则继续进行光电检测,坡路检测模块判断前方是否为坡路,如果是则交替使用远近光灯,如果不是则返回继续进行坡路检测,图像检测模块判断前方是否为人行横道或十字路口,如果是就交替使用远近光灯,如果不是就返回继续进行图像检测。通过不间断的循环,实现全程的智能远近光灯的切换,具体流程如图6所示。另外,在切换电路中,也加入了应急防护措施,即对于一些特殊的情况,可以由司机进行手动切换,以达到万无一失的效果 3 结 语 夜间汽车行驶时,驾驶员对灯光的要求很高,如果不能够有效及时地调整灯光,会带来很大的安全隐患。本文通过对前方车辆灯光的检测、坡道的检测以及人行横道和十字路口的自动判定,通过单片机控制中心自动做出相应的灯光切 换操作,系统方便实用、成本低,具有很好的市场应用前景。下一步,将考虑增加声音提示模块,在远近灯光切换的同时,通过语音提示司机本系统已经实施的操作 参考文献 [1] 高岩,舒强,郑楚清.汽车远近光灯自动切换系统设计[J].汽车实用技术,2012,4,,18?21. [2] 常荣俊.一种汽车远近灯光智能切换系统的设计[J].湖北汽车工业学院学报,2010,24,2,,77?78. [3] 李明,吴彬,李旭.远近光灯变换自动控制系统研究[J].拖拉机与农用运输车,2007,34,1,,72?73. [4] 邹祖军,冯进良,郭奕辰,等.汽车大灯远近光自动切换系统[J].仪器仪表用户,2011,18,3,,20?22. [5] 程结园,张涛.基于图像处理的智能车辆系统[J].物联网技术,2014,4,6,,45?47. [6] 邓长春.智能路况识别系统设计[J].微计算机信息,2007,26,,279?281. [7] 王海,蔡英凤,戴华平.基于机器视觉的汽车远近光灯的自适应切换算法[J].科学技术与,2014,14,5,,133?136.