一种基于遮挡风险预测的联网式智能前照灯系统及控制方法与流程

本发明属于汽车照明及车联网，具体涉及一种基于遮挡风险预测的联网式智能前照灯系统及控制方法。

背景技术：

1、汽车前照灯是车辆夜间行驶及低照度环境下保证道路可视性的重要组成部分。随着汽车电子技术的发展，传统固定式近光灯、远光灯逐渐发展为自适应前照灯系统以及矩阵式led前照灯。

2、现有矩阵式led前照灯通常由多个能够分别进行控制的led灯珠组成，通过车辆前方摄像头、毫米波雷达等传感器检测前方车辆、行人或者道路环境，再根据检测结果调整不同led灯珠的开启状态或者亮度，以改变前照灯的照射区域。例如，当检测到对向车辆时，可以降低对应区域的照明亮度，以避免产生眩光；当车辆进入弯道时，可以根据车辆转向状态改变灯光分布。

3、然而，现有智能前照灯的控制通常依赖于本车自身的环境传感器。在城市交叉路口、山区弯道、大型车辆前后、道路坡顶等环境中，由于建筑物、绿化带、山体、大型车辆或者其他遮挡物的存在，本车前向摄像头等环境传感器可能无法提前检测到位于遮挡物后方的行人、自行车、非机动车或者其他车辆。

4、当风险目标从遮挡物后方进入本车直接感知范围以后，现有系统才能对其进行识别并调整前照灯，此时车辆与风险目标之间的距离已经缩短，留给驾驶员进行观察和反应的时间有限。

5、随着车联网技术的发展，车辆可以通过车联网通信方式获得其他联网车辆或者路侧感知设备采集的环境目标信息。因此，即使本车自身尚未直接检测到某一目标，其他联网车辆或者路侧感知设备也可能已经提前检测到该目标。

6、但是，如果仅将远端检测的目标位置直接用于控制本车前照灯，还存在以下问题：

7、其一，远端目标信息从生成到本车接收存在一定时间差，运动目标的位置可能已经发生改变；

8、其二，被遮挡的目标当前所在位置可能同时处于前照灯无法直接照射的位置，例如目标位于建筑物或者大型车辆后方，直接将灯光指向目标当前位置不能产生有效照明；

9、其三，远端目标不一定会进入本车的行驶区域，如果对所有远端目标均进行提前照明，容易产生无效照明；

10、其四，在提前增强道路照明的同时，还需要考虑前方车辆和对向车辆，避免增强照明区域对其他驾驶员产生眩光；

11、其五，当遮挡目标由远端感知状态转变为本车直接感知状态以后，需要保持灯光照射区域的连续性。

12、因此，有必要提供一种联网式智能前照灯系统，在本车自身尚未直接感知到遮挡目标时，利用远端目标信息预测该目标脱离遮挡的位置，并提前照亮对应道路区域。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种基于遮挡风险预测的联网式智能前照灯系统及控制方法。其核心在于：先利用车联网获得本车暂时不可见目标的远端目标信息，再结合本车道路环境信息判断目标是否处于遮挡状态及是否可能与本车后续行驶发生关联，进而预测目标脱离遮挡的位置，并将该位置及其后续可能经过的道路区域转换为矩阵式led前照灯的具体灯珠控制区域。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于遮挡风险预测的联网式智能前照灯系统，包括前向环境传感器、车联网通信器、车辆状态采集器、前照灯控制器以及矩阵式led前照灯。前向环境传感器用于获取本车前方的道路环境信息；车联网通信器用于接收其他联网车辆或路侧感知设备发送的远端目标信息；车辆状态采集器用于获取本车行驶状态；前照灯控制器用于对上述信息进行融合处理并输出照明控制指令；矩阵式led前照灯根据照明控制指令形成与目标预计出现区域相对应的局部照明。

3、矩阵式led前照灯包括led光源板、设置于led光源板上的多个呈矩阵排列的led灯珠以及与各led灯珠连接的led驱动电路。各led灯珠能够由led驱动电路分别进行点亮、熄灭或亮度调节，使前照灯能够按道路空间位置形成分区照明，并为后续将道路预照明区域转换为具体灯珠控制动作提供执行基础。

4、远端目标信息至少包括远端目标的位置、运动速度、运动方向以及信息生成时间。远端目标可以为行人、自行车、非机动车、机动车或者其他可能影响本车行驶的道路目标。由于远端目标信息从生成、传输至本车控制器处理存在时间差，前照灯控制器根据信息生成时间与当前控制时间之间的时间差，并结合目标的运动速度和运动方向，对远端目标的位置进行运动补偿，获得与当前控制时刻相对应的目标预测位置。由此避免直接使用过时位置造成遮挡判断和预照明位置偏移。

5、进一步地，前照灯控制器根据目标预测位置、远端目标的目标尺寸以及目标位置误差确定预测目标区域。预测目标区域为围绕目标预测位置形成的空间范围，用于表征目标实体尺寸以及通信定位、检测定位和运动预测所带来的不确定范围，而不是仅以单一坐标点作为遮挡判断对象。当预测目标区域位于前向环境传感器的直接感知范围之外，并且由本车朝向预测目标区域的观察方向受到遮挡物阻挡时，将对应远端目标确定为遮挡风险目标。遮挡物既可以为建筑物、墙体、绿化带、山体、道路边坡等固定遮挡物，也可以为货车、公交车、客车等移动遮挡物。

6、进一步地，车辆状态采集器获取本车车速、方向盘转角和车辆航向角，前照灯控制器据此确定本车在设定预测时间范围内可能经过的本车预计行驶区域；同时，根据遮挡风险目标的目标预测位置及其运动状态确定目标预测运动区域。当目标预测运动区域与本车预计行驶区域在设定预测时间范围内发生交叠时，表明该遮挡风险目标具有进入本车后续行驶区域的可能，将其确定为与本车存在行驶风险的遮挡风险目标；对于预测运动区域与本车预计行驶区域无交叠的远端目标，则可不触发针对该目标的预照明。

7、进一步地，对于与本车存在行驶风险的遮挡风险目标，前照灯控制器根据遮挡风险目标的预测运动方向和遮挡物的遮挡边界确定预计暴露位置。预计暴露位置是指遮挡风险目标沿预测运动方向移动后，首次不再受到遮挡物遮挡并能够进入本车观察方向的位置。对于固定遮挡物，可根据其靠近道路一侧的轮廓边界确定遮挡边界；对于移动遮挡物，可根据前向环境传感器持续获得的遮挡物位置及轮廓更新遮挡边界，使预计暴露位置随遮挡物和风险目标的相对运动动态更新。

8、进一步地，前照灯控制器根据预计暴露位置确定道路预照明区域。道路预照明区域以预计暴露位置所在道路区域为起始区域，并沿遮挡风险目标的预测运动方向朝向本车预计行驶区域延伸，以覆盖遮挡风险目标从脱离遮挡到可能进入行驶冲突区域过程中所经过的至少部分道路。道路预照明区域的宽度和延伸范围可以根据目标尺寸、目标位置误差、目标运动速度和目标预测运动区域确定，从而使预照明并非指向仍被实体遮挡的目标当前位置，而是作用于灯光能够提前到达的目标预计出现道路区域。

9、进一步地，前照灯控制器确定矩阵式led前照灯当前能够照射的灯光可达区域，并根据本车前方车辆及对向车辆的位置确定限制照明区域。灯光可达区域用于排除受前照灯安装角度、车身姿态、道路几何关系或实体遮挡影响而实际上无法被灯光覆盖的部分；限制照明区域用于排除可能对前方同向车辆或对向车辆驾驶员产生眩光的方向。道路预照明区域中位于灯光可达区域内且位于限制照明区域外的部分确定为实际预照明区域。

10、进一步地，前照灯控制器中预存有各led灯珠与本车前方不同道路投影区域之间的灯光映射关系。该映射关系可在前照灯装车标定或整车标定时获得，用于描述各led灯珠点亮后在本车前方道路上形成的主要投影区域。车辆行驶过程中，前照灯控制器根据本车车身俯仰状态和方向盘转角对道路投影区域进行位置修正，选取修正后的道路投影区域与实际预照明区域存在交叠的led灯珠，并通过led驱动电路调节所选led灯珠的驱动电流或脉宽调制占空比，使实际形成的增强照明区域与实际预照明区域相对应。

11、在预照明过程中，车联网通信器持续接收更新的远端目标信息，前向环境传感器持续检测本车前方道路环境。当遮挡风险目标越过预计暴露位置并进入前向环境传感器的直接感知范围后，前照灯控制器根据前向环境传感器获得的目标位置继续控制对应led灯珠，使控制依据由远端目标预测信息逐步切换为本车直接感知信息，并保持照明区域在切换过程中的连续性。

12、本发明还提供一种基于遮挡风险预测的联网式智能前照灯控制方法，包括以下步骤：s1、通过车联网通信器接收其他联网车辆或路侧感知设备发送的远端目标信息，通过前向环境传感器获取本车前方的道路环境信息，并获取本车行驶状态；s2、根据远端目标信息和道路环境信息确定被遮挡物遮挡且未进入前向环境传感器直接感知范围的遮挡风险目标；s3、根据遮挡风险目标的运动状态以及遮挡物的遮挡边界确定遮挡风险目标预计脱离遮挡的预计暴露位置；s4、根据预计暴露位置确定道路预照明区域；s5、根据矩阵式led前照灯中多个呈矩阵排列的led灯珠与本车前方道路投影区域之间的灯光映射关系，确定与道路预照明区域对应的led灯珠；s6、在遮挡风险目标进入前向环境传感器直接感知范围之前，控制对应led灯珠点亮或提高发光亮度，以对道路预照明区域进行预照明。

13、进一步地，在步骤s2中，根据远端目标信息的信息生成时间与当前控制时间之间的时间差、远端目标的运动速度和运动方向进行运动补偿，获得目标预测位置；再根据目标预测位置、目标尺寸及目标位置误差形成预测目标区域，并结合遮挡物位置判断该预测目标区域是否处于本车直接感知范围之外且受到遮挡。随后，根据本车行驶状态确定本车预计行驶区域，根据目标预测位置和运动状态确定目标预测运动区域，仅在二者于设定预测时间范围内发生交叠时，继续执行针对该目标的预计暴露位置和预照明区域计算。

14、进一步地，在步骤s4中，以预计暴露位置所在道路区域为起始区域，沿遮挡风险目标的预测运动方向朝向本车预计行驶区域延伸形成道路预照明区域；在步骤s5中，将道路预照明区域位于灯光可达区域内且位于限制照明区域外的部分确定为实际预照明区域，根据修正后的led灯珠道路投影区域与实际预照明区域的交叠关系确定对应led灯珠；在执行预照明后，当本车前向环境传感器检测到遮挡风险目标时，继续根据本车直接检测到的目标位置控制对应led灯珠。

15、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

16、通过车联网提前获得本车暂时不可见的风险目标信息，并结合时间补偿、遮挡判断和行驶风险判断，能够在目标进入本车直接感知范围前确定其预计暴露位置；通过将预计暴露位置进一步转换为道路预照明区域，并经灯光可达区域、限制照明区域以及led灯珠道路映射关系进行筛选和执行，可在兼顾防眩的情况下提前照亮风险目标即将出现的道路区域；目标进入本车直接感知范围后继续依据本车检测结果控制灯光，可使联网预测预照明与常规直接感知照明顺畅衔接。