随着汽车工业的不断发展，人们对行车主动安全的迫切要求，世界各国汽车生产厂商对汽车的智能化研究投入了许多精力。为了提高夜间行车安全，针对传统前照灯存在的照明不足以及会车时给迎面行车驾驶员带来眩目等许多不足问题，汽车自适应前照灯的研究便受到了高度的重视。
本论文首先研究分析了汽车自适应照明控制系统国内外的发展现状以及发展趋势。根据前照灯照明系统的实现功能以及目前的相关法律法规，提出了系统的总体设计方案。依据车辆参数建立智能前照灯的水平偏转以及高度调整的数学模型，得出车辆行驶参数与车灯偏转角的定量关系。最后详细研究了汽车智能前照灯控制系统的控制策略。
一、背景
随着汽车产业的不断扩大，人均保有量的显著增加，重大交通事故的频繁发生，越来越多的人们对汽车带来的弊端产生了强烈的忧患意识，因此，汽车的交通安全成为当今世界最为关注的一大主题。
据公安部交通管理局的统计，2009年，全国共发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9.1亿元，2010年，全国共发生道路交通事故3906164起，同比上升35.9%。2011年，全国共接报涉及人员伤亡的道路交通事故210812起，共造成62387人死亡，其中营运客货车辆肇事50296起，占23.9%，造成20648人死亡，占33.1%。全国共发生一次死亡10人以上的特大交通事故27起，造成451人死亡，其中营运客货车肇事的事故23起，造成390人死亡，分别占85.1%和86.5%。针对现有汽车照明系统存在的照明不足以及眩光等问题，本论文研究了汽车智能前照灯控制系统，它的功能是根据车辆的行驶状况以及所处的环境提供合理的照明光束，为驾驶员提供最佳的视野范围。是一个和行车安全息息相关的主动式安全系统，同时也是未来汽车照明系统的主要发展方向。
二、汽车智能前照灯照明控制系统的总体设计
（一）AFS系统的功能
AFS（Adaptive frontlight system）自适应照明系统，主要是根据车速传感器，方向盘转角传感器，车身纵横倾斜传感器，悬架压缩传感器，光检测传感器等来检测车辆的行驶状况，道路状况，把检测到得信号转换为电信号，传给电子控制单元进行处理判断，电子控制单元根据相应的控制策略，来驱动旋转电机或调高电机等执行机构使得车灯实现左右水平偏转或高度调整，从而实现车灯的自动控制。与传统的汽车照明系统相比，AFS依据道路状况以及气候环境的变化，具体采用着不同的照明模式，体现着相应的AFS功能。
（二）AFS系统的总体构成
AFS智能控制系统主要由四大部分组成，即传感器组、传输电路；AFS控制单元、驱动机构。其工作原理是：AFS系统主要是根据车速传感器，方向盘转角传感器，车身高度传感器，悬架压缩传感器，光检测传感器等来检测车辆的行驶状况，道路状况，把检测到得信号转换为电信号，通过传输通路传给AFS电子控制单元进行处理判断，电子控制单元根据相应的算法以及控制策略，来控制旋转电机或调高电机驱动执行机构使得车灯实现左右水平偏转或高度调整，从而实现车灯的自动控制。AFS系统的总体结构如图所示。
三、AFS设计需求及数学模型的建立
汽车在实际行驶过程中，其行驶工况相当复杂而且不具预测性，因此，AFS在设计过程中，要满足各种工况以及路况的需求比较复杂而且任务艰巨。因此，汽车的数学模型以及仿真的设计显得尤为重要，从满足汽车的智能照明功能的需求出发，各种照明模式主要涉及到前照灯的左右偏转调光以及垂直方向上的调光。
（一）汽车AFS系统设计需求
车辆夜间行驶时，为满足车辆在各种行驶状况都能到较好的照明效果，确保安全行驶，我们首先从车灯的左右偏转调光以及车灯的垂直俯仰调光设计需求出发。
（二）AFS数学模型的建立
AFS系统的数学模型的建立是用来描述车辆行驶状况与实际照明需求的关系，使得可以输出最佳照明光束，为驾驶员提供良好的照明视野，数学模型的建立是试验台进行仿真分析的基础。由此可见，建立正确合理的数学模型是非常重要的一个环节，因此用数学分析的方法分别建立了汽车前照灯灯水平方向和垂直方向的数学模型。
四、控制策略的研究
在前面章节中，我们建立了汽车前照灯水平偏转以及垂直偏转的数学模型，并基于所建立的数学模型。目前，传统的控制系统，对数学模型的建立要求较高，及要求有精确的传递函数或状态方程。而在实现汽车前照灯控制过程中，不仅是我们所建立数学模型中的车速、方向盘转角与车灯的定量关系，还需考虑振动这一重要因素。因此在控制过程中，控制方法的选取对其输出精度以及响应特性有着很大的影响。
五、结论
本论文通过对国内外智能前照灯控制系统的深入分析研究，得出了以下几点结论：
（一）根据本系统的设计需求分析，构建了AFS系统的整体布置方案，选取了本系统中所涉及到得各种传感器、驱动步进电机以及基于MC 912XEPMAL单片机的电子控制单元。
（二）建立了智能前照灯的水平偏转以及高度调整的数学模型，并借助labview软件环境对其进行仿真分析，得出了车辆行驶参数与车灯偏转角的定量关系。
（三）对车灯的水平偏转以及车灯俯仰高度调整采用了模糊控制策略，将模糊算法置于MC 912XEPMAL单片机中对步进电机进行控制。
（四）分析智能前照灯的模糊控制策略，并与传统的计算机控制对比分析，得出模糊控制策略更更能实现有效实时的控制需求。
汽车AFS智能照明系统是提高夜间行车安全的重要研究方向，要求对车灯的控制实时精确有效。就目前国内自主研发的智能照明系统而言，AFS智能系统的研究依然处于初级阶段。为使AFS智能控制系统具有完善的技术体系，需要经过长时间的试验分析。
参考文献：
[1]车辆右转弯速度的预报方法的研究.[2006-02-28].
[2]王旭东.汽车电子控制装置与应用[M].北京：机械工业出版社，2007.
[3]齐志鹏 汽车传感器和执行器的原理与检修[M].北京：人民邮电出版社，2002
作者简介：
1、杨彬彬，三一快而居有限公司电气工程师，硕士。
2、贾培峰，上海汽车集团股份有限公司技术中心机械工程师，硕士。