于江豪+馮大鵬+王薇

摘要針對(duì)當(dāng)前汽車會(huì)車行駛時(shí)，遠(yuǎn)近光燈使用不當(dāng)問(wèn)題，本文提出了一種基于復(fù)雜環(huán)境下汽車遠(yuǎn)近燈光智能切換系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用的是STM32系列單片機(jī)。結(jié)合采集到的光照量、溫濕度量以及煙霧濃度量，經(jīng)過(guò)程序算法處理將得到的結(jié)果與設(shè)定的閾值比較，確定是否自動(dòng)切換遠(yuǎn)近光燈，有效減少了燈光手動(dòng)切換導(dǎo)致司機(jī)注意力的分散。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)造價(jià)低，體積小，穩(wěn)定性好，能有效提高機(jī)動(dòng)車駕駛安全性。

關(guān)鍵詞汽車遠(yuǎn)近燈光 智能切換 煙霧 濕度

引言

汽車駕駛員在能見(jiàn)度較低時(shí)，通常會(huì)開(kāi)啟遠(yuǎn)光燈。遠(yuǎn)光燈對(duì)對(duì)向而來(lái)的司機(jī)的有效視覺(jué)有很大影響，容易滋生交通事故。目前，汽車遠(yuǎn)近光燈的智能切換系統(tǒng)吸引了較多學(xué)者的研究。國(guó)內(nèi)的研究大多停留在使用光敏傳感器的階段，其缺陷是精度差，測(cè)量不穩(wěn)定。不能減少盲區(qū)、實(shí)現(xiàn)輔助駕駛的目的。對(duì)于復(fù)雜環(huán)境如煙霧、雨霧濕度等，現(xiàn)有汽車燈光切換裝置幾乎沒(méi)有研究。本文采用STM32F103C8T6單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種基于復(fù)雜環(huán)境下的汽車大燈遠(yuǎn)近燈光智能切換系統(tǒng)。

1測(cè)量裝置

1.1光照測(cè)量

對(duì)于光照的測(cè)量需要的是一個(gè)范圍值，而不是一個(gè)精確值。所以只需要保證測(cè)量裝置的靈敏度就能滿足使用要求，為此，我們選定了光照強(qiáng)度傳感器。該傳感器的測(cè)量范圍是0～65536Lx，當(dāng)對(duì)面來(lái)車開(kāi)啟的是遠(yuǎn)光燈時(shí)，傳感器就會(huì)檢測(cè)到該車當(dāng)前的光照量，通過(guò)芯片內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換功能利用程序?qū)⒐庹瘴锢砹哭D(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出并顯示在液晶屏上，當(dāng)光強(qiáng)檢測(cè)值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)繼電器進(jìn)行遠(yuǎn)近光燈切換。

1.2煙霧濃度測(cè)量

煙霧傳感器的設(shè)計(jì)是為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前多發(fā)的霧霾天氣，測(cè)量過(guò)程與光照強(qiáng)度傳感器基本相似。但是煙霧傳感器直接輸出的是數(shù)字量。無(wú)需進(jìn)行程序上的轉(zhuǎn)換，即可讀取。

1.3溫濕度測(cè)量

現(xiàn)行的傳感器沒(méi)有能夠檢測(cè)溫濕度的傳感器，而是通過(guò)檢測(cè)環(huán)境中的溫度與濕度，從而判斷當(dāng)前環(huán)境是否為陰雨天氣，檢測(cè)值通過(guò)算法計(jì)算得到相應(yīng)的結(jié)果，提醒司機(jī)當(dāng)前環(huán)境是否要注意行車安全。

2系統(tǒng)工作原理

在我國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例中規(guī)定，機(jī)動(dòng)車夜間會(huì)車須在兩車相距150米時(shí)互閉遠(yuǎn)光燈，切換為近光燈，進(jìn)行兩車會(huì)車。從而實(shí)現(xiàn)輔助會(huì)車的目的。智能汽車燈光切換的系統(tǒng)的切換電路原理圖如圖1所示，該系統(tǒng)由光強(qiáng)檢測(cè)裝置、煙霧檢測(cè)裝置、溫濕度傳感器以及切換裝置——繼電器組成。

2.1光線檢測(cè)

當(dāng)系統(tǒng)會(huì)開(kāi)始工作時(shí)，光照強(qiáng)度傳感器會(huì)不斷的檢測(cè)對(duì)面來(lái)車的光線強(qiáng)弱。將光照信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示屏上。

2.2溫濕度檢測(cè)

為了模擬方便，使用了環(huán)境中的濕度值來(lái)模擬雨天。溫濕度傳感器也會(huì)將環(huán)境中的溫度及濕度進(jìn)行檢測(cè)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出并與設(shè)定閾值進(jìn)行比較。

2.3煙霧檢測(cè)

煙霧檢測(cè)傳感器是將煙霧濃度的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而感知環(huán)境中煙霧濃度，根據(jù)編寫(xiě)的算法程序使得處理芯片判定是否為大霧天氣。從而給出是否要切換為近光燈，起到提醒司機(jī)減速慢行的效果。

單片機(jī)結(jié)合采集到的光照量、溫濕度量以及煙霧濃度量經(jīng)過(guò)程序算法處理將得到的結(jié)果與設(shè)定的閡值比較，通過(guò)比較的結(jié)果，單片機(jī)會(huì)向繼電器發(fā)出一個(gè)是否切換的指令信號(hào)。煙霧傳感器繼電器根據(jù)信號(hào)的不同進(jìn)行燈光模式的切換。當(dāng)汽車相互遠(yuǎn)離的時(shí)候光強(qiáng)減弱，單片機(jī)也會(huì)發(fā)出指令信號(hào)從而控制繼電器將燈光切換為遠(yuǎn)光，以此達(dá)到近光燈會(huì)車的目的。

3裝置特點(diǎn)

該系統(tǒng)采用多路傳感器從不同的角度進(jìn)行檢測(cè)，將采集到的數(shù)據(jù)同時(shí)傳回到單片機(jī)進(jìn)行處理，最終由單片機(jī)傳出切換的命令。

3.1成本低，結(jié)構(gòu)小

該系統(tǒng)使用的是STM32系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)體積小，使用方便，編程例程成熟。在硬件制作上外接設(shè)備要求低，原理圖簡(jiǎn)單。元件的購(gòu)買成本低，總體的電路體積小。

3.2穩(wěn)定性

c語(yǔ)言在編程方面，簡(jiǎn)單方便。穩(wěn)定性較好，是優(yōu)先選擇。該系統(tǒng)的程序?yàn)槿縞語(yǔ)言編寫(xiě)。占用芯片內(nèi)存小，運(yùn)行速度快，響應(yīng)快速。

3.3不足

（1）精度。在現(xiàn)有的傳感器的使用上，對(duì)于測(cè)量需要來(lái)說(shuō)，存在著兩方面的誤差，一方面是由于實(shí)用的芯片的制造工藝導(dǎo)致的；另一方面是由于在實(shí)際測(cè)量中使用時(shí)存在著誤差。

（2）雙車。在使用光照強(qiáng)度傳感器的時(shí)候如果要達(dá)到兩車同時(shí)切換燈光的目的，則需要兩車同時(shí)裝上該切換系統(tǒng)。因此在這個(gè)方面該系統(tǒng)具有局限性。如若本車裝上了該系統(tǒng)，對(duì)向來(lái)車沒(méi)有裝該系統(tǒng)，那么也會(huì)造成自己的車是近光，對(duì)向來(lái)車是遠(yuǎn)光。這樣也會(huì)給自己的行車視線造成影響。

4總結(jié)

單片機(jī)智能燈光切換裝置在一定程度上減少了駕駛員對(duì)燈光的調(diào)整次數(shù)，減少了會(huì)車事故的發(fā)生，減輕對(duì)向來(lái)車對(duì)司機(jī)造成的眩目情況。極大地減少了司機(jī)注意力的分散（如圖2、圖3）。

相對(duì)于手動(dòng)切換，該裝置提高了燈光切換的靈敏度。在安全、智能等有效提高駕駛的安全性與智能化。但是，該裝置的設(shè)計(jì)研究還在初級(jí)階段，向市場(chǎng)推廣還需要針對(duì)具體車型做適應(yīng)性修改，根據(jù)具體地域環(huán)境情況進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、完善功能。