摘 要：由于在夜间行车时，会车时如遇对向车辆开启远光灯，此情况极易造成驾驶员炫目引发交通事故，因此设计一套夜间会车远近光自动控制系统。当光照强度传感器检测到对向车辆光照强度高于某一设定值时，则进行关闭本车远光灯开启近光灯操作，通过装车实验证明，系统基本上能实现会车时距离在150m时实现远近光自动切换操作。
关键词：会车；远近光；自动切换；光照强度传感器；单片机
中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）02-139-03
Abstract： Due to driving at night， when the case of the vehicle to open the headlights， the driver can easily cause traffic accidents caused by dazzling， therefore the design of a meeting at night light automatic control system. When the light intensity sensor detects the vehicle to light intensity is higher than a set value， then close the car headlights opened the operation， through the loading experiment， the distance in 150m when the distance operation light automatically switch the system can basically realize the meeting.
Keywords： each other； Distance light； Automatic switch； Light intensity sensor； Single chip microcomputer
CLC NO.： U467 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）02-139-03
1 研究目的
很多駕驶员在夜间行车时有开远光灯的习惯，以此获得更好的视野，但是却没有在会车前自觉关闭远光，开启近光灯，因此远光灯的高亮度往往造成对向车辆的驾驶员视线不良甚至是炫目，由此导致夜间的交通事故。基于驾驶员的这一不良驾驶习惯，除了在交通执法上加强力度之外，汽车设计专家们也在研究在汽车上安装针对夜间行车会车时能够自动进行远近光切换的装置。
国内外一些汽车企业和研究机构进行了相关方面研究或运用。
美国凯迪拉克汽车装配的前照灯自动变光器件。通过具有光敏电阻的自动变光器作为传感器来实现前照灯自动变光功能，其基本原理是由光照强度传感器检测对方来车的光照强度，随着光照强度的变化，其电阻值相应发生变化，控制模块根据这一信号变化控制远光、近光电路的导通与断开，从而实现远近光的自动变换[1]。
2006年，美国福特公司设计了一辆概念车，这款车中将智能前大灯技术推向了现代化，不仅节能而且环保[2]。
大连市的陈立杰发明的一种汽车灯光自动控制器，“会车灯亮度自动控制器”，专利号：ZLD3213613.7，可实现在两车会车时自动将远光灯转为近光灯。
上海同济大学中德学院英飞凌实验室的吴志红、顾云峰、宫江海、毛明平等几位专家基于英飞凌C167CS微控制器及智能功率器件设计的“基于C167CS及智能功率器件的汽车灯光控制系统设计”高端车用灯光控制模块[3]。
重庆一企业发明的自动开关和变光的智能汽车灯光控制系统，其不仅可实现自动开关照明灯光，还可根据汽车所处环境智能变光，选择开闭仪表灯、近光灯或者远光灯。
通过查阅大量的资料，并进行了前期的理论研究，课题组成员认为设计一个夜间会车远近光自动控制系统是可行的。
2 设计原理
2.1 控制原理
利用光照强度传感器感应前方车辆灯光强度，光照强度传感器依据光电效应工作，入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大[4]。光照强度传感器这一特性接收到对向车辆的灯光强度变化即引起电阻值的变化，从而将光信号转化为电信号，电信号随即送往控制模块进行处理，控制模块接收信号后，按照程序控制远近灯的自动转换。
对加装本系统的车型灯光控制数据格式进行分析，找到开、关远光灯的CAN数据帧开关记录下来，并记录编程。当检测到对向车辆的光照强度达到设定值时，单片机就会发送我们关远光开近光指令；从而实现通过CAN网络的形式达到控制汽车远近灯光切换的动作。
2.2 夜间会车远近光自动控制系统软件部分
软件部分主要分为两块，一块是电源电路控制系统，电源电路主要为单片机系统提供稳定3.3伏电压，确保主控制电路正常工作。如图1所示。
汽车电源ON提供12V电压通过R11限流电阻后，由电容C145滤波，送至78m05三端稳压管后变为5V电压，该电压经过电容C112、C11滤波，再经过TVS6二极管吸能滤波，送至AMS117三端稳压管U4，三端稳压管U4输出3.3V标准稳定电压。该电压再经过电容C5、C6滤波后为单片机等芯片供电。
还有一块是主控电路板（单片机），主要实现接收电阻信号，转变成电信号，对比系统设定的远近光切换数据，达到该值（145/cd）则将远光切换成近光。低于该值（145/cd）则保持远光或从近光切换成远光。如图2单片机控制模块电路。本模块通过光照强度传感器采集到对向车辆灯光照射过来的光线强度，单片机通过发送CAN数据帧到汽车的CAN网络，对对向车辆灯光亮度进行测量，经分析可以间接估算对向车辆与本车之间的距离，当光强大于一定值（145/cd），车辆灯光控制模块接收到该关闭远光灯开启近光灯的CAN数据指令，执行关远光，开近光的动作，完成远近灯光的切换。
图2单片机控制模块电路由U9--单片机STM32F103 VET6、U8--CAN收发器J1050、Y1-晶振电路、电源电路、U10-光照强度传感器构成。U9--单片机STM32F103VET6负责读取U10-光照强度传感器的采集信息，并对光强度信息进行分析后判断是否关远光开近光，如果符合此条件，则U9--单片机STM32F103VET6和通过内置的CAN控制器和U8--CAN收发器J1050向汽车的车载网络发送关远光开近光的CAN指令，当原车的灯光控制单元接收到该控制指令后就执行关远光开近光的操作，实现自动切换远近灯光的功能。
2.3 夜间会车远近光自动控制系统硬件部分
图3为夜间会车远近光自动切换控制系统，图中红色线为1号ACC电源线，用途是给系统提供电量保持正常工作；黑色线为2号搭铁线，为系统与车身搭铁形成回路，搭铁位置为汽车驾驶室车身内部；3号为系统自动控制切换開关，可以实现驾驶员自动或手动控制本系统的工作；4号为本系统的保险，保障电量过大或过小时切断本系统与汽车点烟器接头处的连接；5号紫色线为控制模块CAN-H（高电压），6号白色线为控制模块CAN-L（低电压），两条线分别连接汽车OBD诊断接头，实现对汽车远近光的自动控制；7号为主控电路板即单片机控制模块，实现接收8号光照强度传感器的信号，进行光信号转变为电信号的处理，并根据系统设定的远近光切换的设定值判断是否达到切换标准，如果达到则控制模块通过OBD向汽车远近光控制电路发送切换指令，完成操作。
3 装车实验
3.1 测试原理
1）测试车辆：两台马自达CX5（1号测试车为安装远近光自动控制系统的测试车辆，2号测试车为模拟对向来车光照）。
2）测试灯类型：氙气大灯。
3）测试地点：南宁宏基工业园。
实验1：将夜间汽车会车远近光自动控制系统安装于汽车上，光照强度传感器用夹子安装于汽车挡风玻璃后车内后视镜位置，再通过另一台车辆模拟对向来车，在测试车辆前方50米处进行前方正负30°角的光强度模拟测试，模拟夜间一般路况下的会车情况，获得一组测试数据。
实验2：再进行测试车辆正前方30米至150米会车情况对向车辆光照强度测试，通过模拟测试获得150米距离内对向车辆灯光的强度，也获得一组数据。通过数据设定150米控制模块切换远近光的光强度信号，由此获得对应的电信号，确定会车距离150米左右时开关近光灯的CAN数据帧，并记录编程，对比原车开、关远近光的CAN数据帧，当光照强度传感器采集到的光强度高于设定值时，控制模块执行关远光、开近光的操作，当采集到的光强度低于设定值时，控制模块执行关近光、开远光的操作，实现远近光自动切换。
3.2 测试数据
实验1测试距离：汽车正前方 50M1号测试车辆前方50m处，2号测试车模拟会车车辆在前方正负30度角的范围内（测试角度范围达到60°）进行光照强度测试，每相隔5°测试一个数据，分别测试两次，计算得出表1中平均值（平均光照强度）。
实验2测试距离：汽车正前方 30m——150m测试1号测试车辆前方，2号测试车模拟会车车辆在前方30m-150m范围内进行光照强度测试，每相隔10m测试一个数据，分别测试两次，主要取100m-150m的距离为主要光照强度数值，计算得出表2中平均值（平均光照强度）。
3.3 测试结果分析
由两个实验测试结果分析，在测试车辆前方正负30°范围内测试光强度，模拟车辆在直路或弯道会车，正负30°范围包括了正常的弯道，由测试数据分析，测试车辆内的光照强度传感器均能正常获取到会车时对向车辆的灯光。
测试车辆前方30m-150m光照强度测试，获取到了会车车辆在不同间隔距离车灯的光照强度，用于确定相隔150m处对向车辆灯光的一般强度，光照强度为145/cd，将此数据作为控制模块控制远近光切换的基本信号，当检测到光照强度高于145/cd时，控制模块发出指令开启近光模式，低于145/cd执行开远光的操作。
本项目设计的夜间会车远近光自动控制系统设计了一个切换开关，方便驾驶员选择手动或自动切换模式，在无路灯的高速公路、一级公路、二级公路或乡间道路，无路灯的干扰，可以选择自动控制模式；在市区道路有路灯的情况下可以选择手动模式，由驾驶员自己进行远近光切换控制，因此该系统比较灵活。
由测试结果得知，本系统基本上能实现会车时距离在150m时实现远近光自动切换操作。由于测试车辆安装的是氙气灯，亮度较高，设定150m处检测到的光照强度值145/cd，但有些汽车的车灯亮度下降或者安装的是卤素大灯，则光照强度有所下降，因此，检测到光照强度达到145/cd的距离比氙气灯距离要短，因此允许出现有些车辆在100m-150m的会车距离内实现远近光的切换。
参考文献
[1] 夏银桥.吴亮.李莫，传感器技术及应用[J]，华中科技大学出版，2011.02.
[2] 刘孝恩，汽车前照灯自动变光技术[J]，光电技术运用，2010.04，45- 47.
[3] 孙召，冯仁斌.用单片机实现汽车远近灯光自动控制系统的设计[J]，电子技术，2012.10，23.
[4] 李全彬.朱明.邱琴茜.汽车远近光灯智能切换系统设计[J]，现代电子技术，2015.10，146-148.