Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?

Дизайн адаптивных фар для автомобилей

Design of Adaptive Headlights for Automobile
Priyanka Dubal, Mr. Nanaware J.D

Satara, District-Satara, Maharashtra, India


Самая высокая смертность от дорожно-транспортных происшествий происходит на кривых дорогах в ночное время. Ночное время вождения с обычными фарами особенно опасно. Только 25% езды осуществляется ночью, но в этот период приходится 55% дорожно-транспортных происшествий. Существующие обычные световые системы не обеспечивают освещение в правильном направлении на кривых дорогах. Из-за этого ограничения необходимо понять альтернативное технологическое решение. Целью является улучшение видимости для водителя и, таким образом, достижение значительного повышения безопасности и комфорта вождения. Это требует гибкого переднего света для автомобилей, чтобы освещать дорогу впереди ночью в углу. Адаптивная система переднего освещения (AFS) помогает улучшить видимость водителя в ночное время, что повышает безопасность. AFS (адаптивная система переднего освещения), используемая для обнаружения информации о углу вперед с помощью датчика, который обнаруживает информацию, посылает ее на двигатель для регулировки фар, чтобы получить луч освещения, подходящий для угла. Таким образом, он может избежать «слепого пятна», вызванного фиксированной зоной освещения, когда он входит в угол, и улучшает безопасность вождения.

ВВЕДЕНИЕ

Поскольку статическая фара просто обеспечивает определенные освещенные поля для водителей в ночное время и недостаточна для обслуживания кривых дорог и перекрестка, Advanced Front-Light System (AFS), была предложена многими исследователями и увлекается растущим интересом [1].

Более 80% всех дорожно-транспортных происшествий происходят в темноте и в плохую погоду - убедительная причина для того, чтобы приложить усилия к разработке следующего поколения интеллектуальных систем освещения с многофункциональными поворотными фарами. Цель состоит в том, чтобы улучшить видимость для водителя, тем самым обеспечив значительное повышение безопасности дорожного движения и комфорта вождения. Различные исследования фары с поворотным лучом показали увеличение освещенности точки зрения водителя на 30%, когда транспортное средство превращается в угол. Дополнительное угловое освещение приводит к 58% -ному увеличению способности водителя распознавать препятствие [1].

Текущая статическая фара (https://fara-fonar.ru/catalog/infiniti) обеспечивает освещение в касательном направлении фары без учета угла поворота дороги и расстояния между входящим транспортным средством и предметом транспортного средства. Поэтому водитель подвергается недостаточной освещенности и ненадежности или неполному виду дороги. Поэтому необходимо изучить новые технологии. Адаптивная система переднего освещения (AFS) является инновационной технологией и изучается исследователями по всему миру. AFS контролирует направление прицеливания и распределение освещения низких лучей в зависимости от поворота во время поворота или поворота и расстояния между входящим и подлежащим транспортным средством [1-5].


Рисунок 1: Автомобиль 1 без AFS и Car 2 с AFS

При движении по кривой дороге адаптивная система переднего освещения (AFS) изменит шаблон освещения, чтобы компенсировать кривизну дороги, чтобы улучшить ночную видимость. На рисунке 1 показан автомобиль1 без AFS и car2 с системой AFS. Таким образом, AFS улучшает видимость водителя во время ночного вождения, автоматически поворачивая фару в направлении движения по кривой дороги и расстоянию между двумя автомобилями. [6]

Недавно разработана адаптивная система переднего освещения на базе CCD, которая была лучше традиционной. Этот новый вид AFS использует технологию распознавания изображений CCD для сбора информации угла с определенного расстояния. И затем он настраивает различные углы ближнего света фар в соответствии с собранной информацией о углу. После этого он выполнит предварительную регулировку фар, чтобы обеспечить зону освещенности при входе в угол и избежать появления световой визуальной «мертвой точки». Таким образом, он может адаптироваться к угловому состоянию заранее через CCD [8].

A. Общая проблема:

Общая проблема заключается в разработке системы, которая могла бы использовать условия амилазы для определения ситуаций, при которых адаптивная система освещения дороги могла бы улучшить видимость и тем самым существенно повысить безопасность и / или комфорт для участников дорожного движения. Основная цель этого предлагаемого проекта заключается в том, чтобы обсудить, как можно улучшить нынешние, статические системы освещения автомобилей, сделав их динамичными, более адаптируемыми к постоянно меняющимся дорожным условиям.

B. Конкретные вопросы:

Стандартные фары светятся прямо вперед, независимо от того, в каком направлении движется автомобиль. При движении по кривым они освещают сторону дороги больше, чем сама дорога. предлагается создать систему для обеспечения горизонтального перемещения фары в соответствии с углом поворота дороги, таким образом освещающим в правильном направлении и достигать вертикального перемещения фары в соответствии с расстоянием от входящего транспортного средства или любого объекта, видимость и уменьшение бликов к встречным транспортным средствам в различных сценариях движения.


Рисунок 2: Обычная адаптивная система фары Vs

На рисунке 2 показаны обычные фары, которые подсвечивают больше боковой области, а не дороги, в то время как адаптивная фара освещает дорожную зону больше.

МЕТОДИКА

A. Предлагаемая конструкция:

Проектирование системы, которая может обнаруживать поворот для фар с высокой чувствительностью, а затем обрабатывать выход датчика с помощью микроконтроллера, а затем направлять двигатели, подключенные к головному свету.


Рисунок 3: Блок-схема предлагаемого дизайна

Блок-схема предлагаемой системы адаптивного фронтального освещения показана на рисунке 1. Чтобы получить четкую визуальную информацию о дорогах и препятствиях на дороге в ночное время по изогнутой дороге, необходимо повернуть фару в этом направлении. В этой системе камера (датчик изображения) используется для обнаружения информации о углу и что изображение RGB преобразуется в HSV и из этого изображения мы собираемся рассчитать угол поворота фары, который действует как датчик угла. Эта информация отправляется контроллеру, а блок контроллера обрабатывает входные данные и обновляет ширину PWM. Выход подается на сервомотор, а серводвигатель помогает поворачивать фару горизонтально.

Ультразвуковые датчики (также известные как приемопередатчики, когда они оба отправляют и принимают, но чаще называют преобразователи) работают по принципу, подобному радару или гидролокатору, который оценивает атрибуты цели, интерпретируя эхо-сигналы от радио- или звуковых волн соответственно. Ультразвуковые датчики генерируют высокочастотные звуковые волны и оценивают эхо, которое возвращается датчиком.

Датчики рассчитывают временной интервал между отправкой сигнала и получением эха для определения расстояния до объекта и достижения вертикального перемещения фары в соответствии с расстоянием от входящего транспортного средства или объекта.

B. Требования к оборудованию и программному обеспечению:

1. ПК с MATLAB

2. KEIL

3. Ультразвуковой датчик расстояния

4. Контроллер ARM

5. Серверный двигатель

C. Принцип работы:

C.1. Вертикальный поворот света в ответ на полученное расстояние:

Ультразвуковой датчик имеет два сигнальных штыря. Один - триггер, а второй - эхо. Ультразвуковой модуль должен запускать импульс 10 мкс, чтобы инициировать его работу. В ответ на импульс генерируется эхо-импульс с шириной, пропорциональной расстоянию между транспортными средствами. На эхо-сигнал будет получен импульс. Ширина ON этого сигнала пропорциональна расстоянию препятствия. Если расстояние уменьшается, скорость должна быть уменьшена. Таким образом, программа будет уменьшать ширину ON PWM пропорционально расстоянию от препятствия. Выход, если подача на контроллер и контроллер обновит ширину PWM для поворота фары по вертикали

vertical_servo_pwm = 18000 + (150 - (ultrasonic_cnt - 50)) * 60;

Форма PWM для вертикального серводвигателя зависит от количества ультразвука. Ультразвуковой датчик дает минимальную ширину 50 и максимум 200. Мы сместили нижний предел на 0, вычитая 50 из всех значений. Теперь диапазон становится от 0 до 150. Чтобы сохранить соотношение, когда объект находится на дальнем расстоянии, угол наклона фар приближается, и если объект приближается, тогда фара должна быть опущена, полученное количество вычитается из 150. Умножение 60 приносит этот счет в диапазон тысяч и обеспечивает полный вертикальный ход двигателя. Счет 18000 приносит двигатель в самую нижнюю точку, и любое добавление оставшегося фактора приводит его к верхнему углу на некоторую пропорциональную величину.

C.2.Камера с сервоприводом для горизонтального поворота передних фар:


Рисунок 4: PWM (широтно-импульсная модуляция)

На рисунке 5 показаны четыре разных сигнала PWM. Один из них - выход PWM с рабочим циклом 25%. То есть сигнал подается на 25% от периода и с других 75%. Далее показана мощность PWM при рабочих нагрузках 50%, 75% и 100% соответственно. Эти три выхода PWM кодируют три разных значения аналогового сигнала: 10%, 50% и 90% от полной силы.

Блок контроллера обрабатывает входной сигнал от камеры и обновляет ширину PWM. Выход подается на сервомотор. Это, в свою очередь, помогает поворачивать фару горизонтально. Сервомотор нуждается в импульсе PWM в 20 мс, мин при времени 1 мс и макс. 2 мс. Согласно ширине ON сервомотор pwm будет иметь угол поворота, указанный на рис. 4.

На рисунке 5 показаны четыре разных сигнала PWM. Один из них - выход PWM с рабочим циклом 25%. То есть сигнал подается на 25% от периода и с других 75%. Далее показана мощность PWM при рабочих нагрузках 50%, 75% и 100% соответственно. Эти три выхода PWM кодируют три разных значения аналогового сигнала: 10%, 50% и 90% от полной силы.


Рисунок 5: Выходы PWM

C. Программная блок-схема

Программное обеспечение Philips для флэш-памяти позволяет загружать и выполнять код. Инструмент Keil от ARM (для ARM7 (LPC2148) Программное обеспечение μVision4 используется для целей компиляции. На рис.6 приведена программная блок-схема предлагаемой системы.

ВЫВОДЫ

Существующие обычные световые системы не обеспечивают освещение в правильном направлении на кривых дорогах. Из-за этого ограничения необходимо понять альтернативное технологическое решение. В этой статье предлагается новая система, основанная на использовании камеры в качестве входного датчика для регулировки горизонтального вращения фары, и эта недавно предложенная адаптивная передняя система освещения (AFS) помогает улучшить видимость водителя в ночное время, что позволяет повысить безопасность. В будущей работе основное внимание уделяется разработке комплексной системы AFS, которая может быть пригодна для сложных дорожных условий, в том числе связанных с этой статьей, таких как дорожная поверхностная вода, угол, шоссе, сельская дорога и городская дорога и так далее.

Использованные источники

[1]  Meftah Hrairi and Anwar B. Abu Bakar, “Development of an Adaptive Headlamp Systems”, IEEE Transaction on Computer and Communication Engineering (ICCCE 2010), 11-13 May 2010

[2]  Shaji Alakkat, Santosh Patel B.J.,A.C.Meti, “Development and Implementation of Control Algorithm For Adaptive Front Light System of a Car”, SASTECH, Volume 7, No1, April 2008

[3] Masanori Motoki, Hiroshi Hashimoto and Tamotsu Hirao, “Study On Visibility and Discomfort Glare of Adaptive Front Lighting System (AFS) For Motorcycles”, Japan  Automobile Research Institute, Motoki 1, Paper Number 09-0385

[4] T. Hacıbekir, S. Karaman, E. Kural, E.S. Öztürk, M. Demirci and B. Aksun Güvenç, “Adaptive Headlight System Design Using Hardware-In-The-Loop Simulation”, Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Control Applications Munich, Germany, October 4-6, 2006

[5] Guo Dong, Wang Hongpei, Gao Song and Wang Jing, “Study On Adaptive Front Lighting System Of Automobile Based On Microcontroller” IEEE Transaction on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering (TMEE), International Conference 2011

[6] Sneh al Parhad, “Development of Automotive Adaptive Front Lighting System”, Proceedings of IRF International Conference, 5th & 6th February 2014 ,Pune India. ISBN: 978-93-82702-56-6

[7] C .K Chan, W.E.Cheng, S. Lho and T.M. Fung, “Simulation of the Control Method for the Adaptive Front Lighting System,” IEEE Transaction on Power Electronics Systems and Applications, 2009

[8] Fengqun Guo, Hui Xiao and Shouzhi Tang, “Research of Modeling and Simulation on Adaptive Front-Lighting System for Corner Based on CCD” 25th Chinese Control and Decision Conference (CCDC) IEEE, 2013