一种基于路况自适应的全场景光型调节系统及方法与流程

本发明涉及 机动车前照灯智能控制 ，更具体地，涉及一种基于路况自适应的全场景光型调节系统及方法，该系统整合了adb自适应远光、弯道补光（近光辅助+远光辅助）、多路况识别、多因子加权优先级仲裁、光通量预算动态分配、imu姿态补偿融合等多种智能照明控制功能。适用于配备近光灯、adb矩阵远光灯、近光辅助照明单元和远光辅助照明单元的智能车辆，包括但不限于乘用车、商用车辆以及二轮机动车辆，特别适用于在弯道行驶中横滚角变化幅度较大的二轮车辆。

背景技术：

1、现代车灯智能控制方案可分为以下三类，如下表1所示：表1 现有技术方案与本发明技术问题对比

2、

adb自适应远光

海拉、马瑞利、法雷奥；cn108569190a（星宇）

对向来车/行人防眩目，分区亮度调节

仅解决远光防眩目，不涉及弯道补光协同

afs弯道补光

afs随动转向、角灯补光

弯道内侧补光

仅解决弯道照明，不涉及adb远光协同

路况自适应

特斯拉、奔驰智能大灯；cn117948564a

城市/高速多模式切换

仅基础光型调节，缺乏多场景优先级仲裁

3、经检索发现，现有技术存在以下具体技术问题：

4、（1）三类方案相互独立，未实现协同 ：adb、弯道补光、路况自适应通常作为独立功能模块开发。例如cn108569190a（星宇）公开的矩阵式led自适应前照灯控制系统，仅涉及adb分区控制与会车/跟车防眩目，未公开与弯道补光（近光辅助+远光辅助）的协同控制机制。

5、（2）场景覆盖不完整且识别机制简单 ：cn117948564a公开了独立行驶/对向错车/同向并行/非标准车辆/行人混合5种工作模式，cn118665325a公开了基于摄像头+雷达融合的弯道/直道+行人/车辆分类，但上述方案均未给出多场景同时触发时如何仲裁、如何切换、如何避免光型突变的具体机制。

6、（3）多场景优先级仲裁机制缺失 ：现有技术（如cn118665325a）仅公开了基于置信度的目标筛选机制，未公开多驾驶场景同时触发时的动态优先级计算方法，更未公开基于眩目风险、碰撞风险、能见度改善的多因子加权优先级仲裁机制。

7、（4）光通量分配仅停留在分区级，未上升至层间联动 ：cn115580954a公开了基于影响因子矩阵influence_matrix[m][k]的各led灯珠目标亮度计算方法，cn112594647a公开了多目标亮度融合与"取最小亮度"规则，但上述方案的亮度重新分配仅发生在同一层级内的各led灯珠之间，未公开总光通量预算在基础层、增强层、智能层三个层级之间的动态分配机制，也未公开分配比例随场景优先级切换而联动的机制。

8、（5）缺乏姿态补偿机制 ：cn115805862a利用相机检测车道线位置/消失点计算弯道俯仰/偏航调节角度，cn118977644a（嘉利）利用道路弯曲指数+车速+环境光进行控制，但上述方案均未公开利用imu横滚角θ、俯仰角φ对adb暗区水平位置和弯道补光方向进行实时姿态补偿的机制。特别是对于横滚角变化幅度远超乘用车（乘用车过弯横滚角通常为5°-8°，二轮车辆可达30°-45°）的二轮车辆，缺乏姿态补偿将导致adb暗区错位、补光方向偏离弯道内侧，严重影响安全性。

9、（6）场景切换过渡粗糙 ：现有技术未公开按切换方向（高优先级→低优先级 vs低优先级→高优先级）区分的非对称混合切换策略，光型突变易引起驾驶员不适或响应不及时。

10、参考《在多种路况中近光灯、远光灯以及防眩光远光灯的眩光对比》（ifal 2020）：

11、• 十字路口场景下，防眩光远光（adb）的平均照度是远光灯的约10倍，远高于近光灯；

12、• 两车相对行驶场景下，距离150m处adb与近光照度仅偏移0.1lx，但280m和130m处adb有显著优势；

13、• adb在避免眩目其他道路使用者的同时，最大化本车驾驶员的视野。

14、该文献表明： adb+路况识别+多场景协同控制 是车灯智能控制的发展方向，但亟需解决多场景优先级仲裁、层间光通量联动、姿态补偿等技术问题。

15、现有技术存在"三类方案独立未协同""多场景优先级仲裁机制缺失""光通量分配仅分区级未层间联动""缺乏imu姿态补偿""场景切换过渡粗糙"等技术问题，亟需一种整合adb+弯道补光+路况自适应，并具备多因子加权优先级仲裁、光通量预算动态分配、imu姿态补偿融合的全场景光型调节系统。

技术实现思路

1、本发明要解决的核心技术问题是：

2、如何整合adb自适应、弯道近光辅助、弯道远光辅助、路况自适应等多种光型调节功能到一个统一的协同控制系统中，并提供多场景同时触发时的动态优先级仲裁机制、总光通量预算在三层间的动态分配机制、以及基于imu姿态角的adb暗区与补光方向实时补偿机制，从而实现8种典型驾驶场景下的全场景光型自适应调节。

3、本技术提供了一种基于路况自适应的全场景光型调节系统，包括三层光型分级架构：

4、基础层——近光灯led： 所有场景默认开启，提供基础照明（截止线下方）。

5、增强层——弯道补光（近光辅助+远光辅助）： 当系统识别到弯道或非直行路况时，按需开启近光辅助（截止线下方拓宽）和/或远光辅助（截止线上方拓展远光两侧）。

6、智能层——adb自适应远光灯矩阵： 当系统识别到对向来车/前车/行人时，adb矩阵进行分区亮度动态重新分配（含暗区避让+亮度补偿转移）。

7、三层之间的协同逻辑：

8、• 基础层恒定开启；

9、• 增强层根据弯道强度（横滚角θ）分级开启；

10、• 智能层根据前方目标动态调节；

11、• 三层可叠加——例如山路急弯+无对向来车：近光+近光辅助+远光辅助+adb全功率协同工作。

12、具体系统整体架构如下表2所示

13、表2 全场景光型调节系统的模块组成及功能表

14、

执行层

近光灯led

基础层照明

近光辅助led×2（左右侧）

增强层-弯道近场补光（截止线下方）

远光辅助led×2（左右侧）

增强层-弯道远场补光（截止线上方两侧）

adb矩阵led×n分区

智能层-自适应远光

感知层

imu

检测横滚角θ、俯仰角φ

车速传感器

检测车速v

摄像头

检测对向来车、行人、车道线、能见度

毫米波雷达

检测前方车辆距离/相对速度

雨量传感器+gps

天气/道路类型识别

决策层（控制器）

场景识别单元

综合感知数据识别当前驾驶场景

多因子加权优先级仲裁单元

多场景同时触发时计算加权优先级得分p并排序

光通量预算分配单元

总预算c_total在三层间按优先级场景动态分配

姿态补偿单元

imu姿态角对adb暗区位置与补光方向实时补偿

驱动层

led驱动电路

多通道恒流驱动+pwm调光

15、本技术还提供了一种基于路况自适应的全场景光型调节方法，应用于包括基础照明层、增强照明层和智能照明层的车辆照明系统，所述方法包括：获取车辆行驶状态和道路环境信息，确定同时满足的至少一个照明场景；针对各所述照明场景，基于场景风险因子计算对应的场景优先级；按照所述场景优先级，对所述基础照明层、增强照明层和智能照明层的光通量配额进行约束分配，并对各照明层中的多个发光分区进行光型合成，得到目标光型；根据所述目标光型控制各所述发光分区的发光状态。

16、优选地，所述场景风险因子至少包括目标危险度、碰撞风险度和道路环境复杂度；所述场景优先级由各场景风险因子经加权处理得到，并用于确定多个照明场景的执行顺序。

17、优选地，所述对光通量配额进行约束分配，包括：为各照明层分别设置优先级相关的光通量预算，并在第一照明层的光通量需求增大时，基于所述光通量预算限制其余照明层的可用光通量，使所述车辆照明系统的总光通量处于预设范围内。

18、优选地，所述光型合成包括：分别获取多个照明场景对应的分区亮度向量；针对属于多个照明场景的同一发光分区，依据所述场景优先级和所述光通量配额确定该发光分区的目标亮度，以避免多个照明场景对该发光分区的控制冲突。

19、优选地，所述车辆行驶状态包括车辆姿态；所述方法还包括：基于所述车辆姿态确定光型偏移量，并基于所述光型偏移量对所述目标光型进行姿态补偿，使目标照明区域与车辆实际行驶方向对应。

20、优选地，所述照明场景的切换包括：当待切换场景的场景优先级高于当前场景的场景优先级时，以抢占式切换策略执行切换；当待切换场景的场景优先级不高于当前场景的场景优先级时，以渐变式切换策略执行切换。

21、优选地，所述姿态补偿包括根据横滚角调整弯道内侧发光分区的亮度，并根据横滚角和偏航角对所述目标光型的中心方向进行偏移。

22、当多个驾驶场景同时触发时，对每个被触发场景计算加权优先级得分 p：

23、其中：

24、• g_眩目：该场景的眩目风险增益（取值0~g_max）；

25、• g_碰撞：该场景的碰撞风险增益（按相对碰撞概率取值）；

26、• g_能见度：该场景对驾驶员前方能见度的改善增益；

27、• w1、w2、w3为预设权重，且 w1 > w2 > w3 > 0（眩目风险权重最高，安全第一原则）。

28、按 p 值由高到低确定场景执行顺序。

29、该机制使同一场景在不同工况下可获得不同优先级，例如对向来车在直道下g_眩目取标准值，在弯道下因视野受限g_眩目取更大值，从而动态调整优先级，这是现有技术未公开的动态仲裁机制。

30、设系统总光通量预算为 c_total，按当前最高优先级场景将 c_total 在基础层、增强层、智能层之间按预设比例分配，且所述分配比例随优先级场景切换而动态调整，如下表3所示：表3 不同最高优先级场景下的三层光通量预算分配范围表

31、

对向来车

0.3~0.4

0~0.05

0.55~0.7

雨雾天气

0.35~0.45

0.2~0.3

0.3~0.4

跟车场景

0.3~0.4

0~0.05

0.55~0.7

山路弯道

0.25~0.35

0.25~0.35

0.35~0.45

城市路口转弯

0.4~0.5

0.25~0.35

0.2~0.3

高速公路

0.25~0.35

0~0.05

0.6~0.75

城市道路/直行

0.45~0.55

0~0.05

0.45~0.55

32、该机制区别于cn115580954a的分区级影响因子矩阵：现有技术的预算是"分区级"（各led灯珠之间），本发明的预算是"层间"+"场景联动"的双重维度，且引入了优先级联动机制。

33、根据imu实时输出的横滚角θ和俯仰角φ，对adb矩阵暗区的水平位置和增强层补光方向进行实时姿态补偿：

34、其中 k1、k2、k3 为预设耦合系数；当 |θ| > 预设横滚阈值时，启用增强层补光方向主动补偿。

35、对于二轮车辆，过弯横滚角可达30°-45°，远超乘用车5°-8°。缺乏姿态补偿将导致adb暗区错位（暗区未能对准对向来车）和补光方向偏离弯道内侧。本发明的姿态补偿机制对二轮车辆具有显著技术意义。

36、当场景由高优先级切换至低优先级时，各灯光单元亮度按s型曲线在第一预设时长（t1，如500ms）内渐变过渡；当场景由低优先级切换至高优先级时，各灯光单元在第二预设时长（t2，如50ms）内完成抢占式切换，t1 > t2。s曲线插值函数为：

37、其中 t 为过渡时间，t 为对应预设时长，l_start、l_end 为切换前后亮度。

38、该非对称混合切换策略避免了：低→高时延迟响应（影响安全）；高→低时光型突变（引起驾驶员不适）。

39、当多个驾驶场景同时触发时，对每个adb分区执行分区级光型合成：

40、其中 l_i,sj 为场景j对第i分区要求的亮度，f 为以各场景优先级得分 p_sj 为权重的合成函数。

41、该算法解决了"单一优先级执行丢失其他场景有效光型需求"的技术问题。例如山路弯道+对向来车同时触发时，弯道内侧补光与对向暗区可在不同分区同时满足，而非简单按最高优先级执行单一场景。

42、如下表4展示了8种场景的分级控制策略

43、表4 八种典型驾驶场景的三层光型协同控制策略表

44、

① 直行路面

on

off / off

off或on（避让）

0.5/0/0.5

② 城市道路

on（暗）

off / off

off或部分亮

0.5/0/0.5

③ 高速公路

on

off / off

on（中心增强）

0.3/0/0.7

④ 山路弯道

on

on（内侧）/ on（内侧急弯）

on（无对向全功率）

0.3/0.3/0.4

⑤ 城市路口转弯

on

on（转弯侧）/ off

off

0.45/0.3/0.25

⑥ 跟车场景

on

off / off

on（前方暗区+两侧补偿）

0.35/0/0.65

⑦ 对向来车

on

off / off

on（梯度暗区）

0.35/0/0.65

⑧ 雨雾天气

on

on / off（上方减亮）

on（上方减暗区）

0.4/0.25/0.35

45、本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述所述的方法。

46、本发明相比现有技术具有以下有益效果：

47、• 三层协同架构首次整合 ：基础层+增强层+智能层独立可控且协同工作，覆盖所有典型光型调节子系统，区别于现有单一adb/单一弯道控制方案。

48、• 多因子加权优先级仲裁 ：解决多场景同时触发时的动态优先级计算问题，同一场景在不同工况下获得不同优先级，避免静态优先级排序的局限性。

49、• 层间光通量预算动态分配 ：将光通量分配从现有技术的"分区级"上升至"层间+场景联动"双重维度，最大化光通量利用率。

50、• imu姿态补偿融合 ：特别适用于横滚角变化大的二轮车辆，解决adb暗区错位与补光方向偏离弯道内侧的安全性问题。

51、• 非对称混合切换策略 ：低→高抢占式快速响应保障安全，高→低s曲线渐变避免光型突变引起驾驶员不适。

52、• 分区级光型合成 ：多场景同时触发时在分区级合成最终光型，避免单一优先级执行丢失其他场景有效光型需求。

53、• 8种场景全覆盖 ：覆盖直行/城市/高速/山路/路口/跟车/会车/雨雾等全部典型驾驶场景。

54、• 多源融合鲁棒性 ：6类传感器融合，摄像头失效时imu+车速+雷达仍可维持基本控制功能。