汽车自适应前照灯系统的研究与设计(附件)【字数：11066】
.摘 要旧车型中汽车前照灯无法转动，在一些特定行驶条件中，会引起视野上的盲区，从而引发事故，据统计绝大多数的车祸都是由于此原因。为此，让汽车前照灯于行驶过程中在一定的角度内转动，使前照灯的照明范围可以覆盖盲区，这样提出了名为汽车自适应前照灯的系统（简称AFS系统）。 汽车的前照灯自适应系统主要由中央控制单元、传感器、驱动执行器等原件组成，系统数据的传输是通过CAN和LIN总线来完成。对控制策略及测试系统的控制和测试，根据车速和方向盘的转角得出前照灯的转角，和所要求的性能指标对比，符合自适应前照灯系统的转动误差范围的要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1AFS系统的研究意义 1
1.2AFS系统的国内外现状 2
1.3AFS系统的结构设计目标 3
第二章 AFS系统的控制原理和控制策略 4
2.1 AFS系统的控制原理 4
2.2 AFS系统的控制策略 4
第三章 AFS系统结构设计 6
3.1 AFS系统的结构原理 6
3.2 AFS系统传感器的选型 6
3.2.1方向盘转角传感器的选型 6
3.2.2 速度传感器的选型 9
3.3 AFS系统中央控制单元 10
3.3.1 控制器单片机的选型 10
3.3.2 AFS系统的接口设计 12
3.3.3 AFS系统的驱动执行单元的选型 13
第四章 AFS系统的程序设计 15
4.1 编程语言的选用 15
4.2 主要程序的编写过程 15
第五章 AFS系统的结构设计实验方案 18
5.1 实验的原理和目的 18
5.2 实验的步骤 18
5.3 实验结果 19
第六章 结论 23
6.1 AFS系统的结构设计问题分析 23
6.2 AFS系统的结构设计改进方案 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
第一章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
绪论
1.1AFS系统的研究意义
经济的飞速发展推动着科学技术的进步，与此同时消费者对车辆安全性能的要求也日益提升。而汽车前照灯系统对汽车安全保障有着重要作用，前照灯系统的改善可以让车辆在行驶的过程中更加的安全，欧洲相关机构做过类似的调查，在调查中司机最想要提升的照明条件中，弯道照明排在第三【1】，以对汽车自适应前照灯系统的研究和设计是现在车辆发展的一种必然趋势。
在买车的过程中，首当其冲的问题就是汽车的安全性能，而现在市场上大多数车辆仍然在使用不可自动调节的前照灯，在行驶中很容易出现视野的盲区，造成事故。2010年奔驰也做了调查，夜间行车是车辆的总长度的20％的距离，但几乎所有死亡事件的四分之一都发生在晚上【2】，虽然夜间行车时间只有白天行车距离的五分之一，但其中有快三分之一的致死事故发生在夜间行车过程中。汽车自适应前照灯系统可以随着车辆的驾驶情况调整前照灯的角度，减少驾驶过程中视野的盲区，让驾驶者能更好的分析路况和作出反应，规避事故。与汽车自适应前照灯系统相比，普通前照灯只能在一个固定的状态下工作，而汽车自适应前照灯系统能根据差异车速、方向盘转角以及路线情况自动调整前照灯的工作角度和模式，来迎合实际的车辆行驶情况。如图11所示，由于大灯照射在地面的亮区范围比较窄，其形状呈现长椭形[3],未装有汽车前照灯系统的普通车辆在驶入弯道时，前照灯不会随车辆的转弯而转动角度，在汽车转弯一侧会存在一个盲区，可能引发安全事故。而装有汽车自适应前照灯系统的车辆，在进入弯道时，AFS系统会根据外部的环境和车辆的行驶状态自动做出调整，从而使前照灯向弯道内侧偏转，照亮普通前照灯在行驶过程中的视野盲区,提高驾驶的安全性。
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图11 AFS和普通前照灯对比图
1.2AFS系统的国内外现状
外国对于自适应前照灯研究开始较早，汽车制造发达地区美日欧对汽车前照灯系统的研究已经有了快20年的时间。PREAFS技术于2003年初产生了，ECE、SAE等部门承认了该项技术【4】。随着该系统的飞速发展，汽车在行驶过程中的安全性能得到了提高，同时还降低了安全事故发生的可能。麻聂底麻睿力公司在2003年第一次在车辆上安装了非静态调整灯，为AFS系统奠基【5】，随着该技术的发展，如今越来越多的汽车制造商如奔驰、宝马、雷克萨斯等，都有了适合自己车型的汽车自适应前照灯系统，以此来提高自己车辆的安全性能和市场竞争力。
而在中国，汽车制造业开始相对于国外来说比较晚，技术落后，各方面的配合度也不够，缺少技术和产品的创新，多靠引进国外先进技术。而在汽车自适应前照灯系统上，外国的驾驶习惯和道路环境和我国差别很大，不能不加改变的引进外国系统，需要对这一技术进行深入的研究和探索。虽然受起步晚等因素的限制，但是这几年来我国的AFS系统还是得到了长足的进步。中国车辆销量位于全球前列，照明系统研究也有了一定的成长和创新【6】，而对于AFS系统的研究方向定位为可靠、绿色、舒服，整体虽然和外国有一定差距，但我国的汽车自适应前照灯系统在不断走向正轨。
在研究汽车自适应前照灯系统方面，中国科研学者戎辉、龚进峰[7]等人利用汽车的车身的上下方位、车速以及车轮转角等汽车要素，总结得出了适用于研究汽车前照灯转动的模型，通过模拟汽车前照灯的工作情况，验证系统是否可行，并且达到了预期效果。吉林大学的动态模拟实验室[8]在汽车方向盘上放置传感器，来判断汽车行驶的情况是转弯还是加速，传感器将信号传给ECU，ECU在来通过控制单元控制前照灯的转动，以此来满足汽车在行驶过程需要照明的区域，增强汽车的安全性。
1.3AFS系统的结构设计目标
汽车自适应前照灯系统需要对汽车行驶过程中的实时数据进行监控，因此要有传感器来采集这些信息。这些传感器所获得的信号需要传输到电脑ECU中，让其中的程序对采集来的信号进行放大处理并生成控制信号输出，所以需要中央控制单元。这些输出控制信号需要一个驱动的执行器来执行。所以汽车自适应前照灯系统由传感器、中央控制单元和驱动执行器。对这三个部分进行分别设计，需要选择传感器的型号、编写程序、选择单片机和选择执行器。
目 录
第一章 绪论 1
1.1AFS系统的研究意义 1
1.2AFS系统的国内外现状 2
1.3AFS系统的结构设计目标 3
第二章 AFS系统的控制原理和控制策略 4
2.1 AFS系统的控制原理 4
2.2 AFS系统的控制策略 4
第三章 AFS系统结构设计 6
3.1 AFS系统的结构原理 6
3.2 AFS系统传感器的选型 6
3.2.1方向盘转角传感器的选型 6
3.2.2 速度传感器的选型 9
3.3 AFS系统中央控制单元 10
3.3.1 控制器单片机的选型 10
3.3.2 AFS系统的接口设计 12
3.3.3 AFS系统的驱动执行单元的选型 13
第四章 AFS系统的程序设计 15
4.1 编程语言的选用 15
4.2 主要程序的编写过程 15
第五章 AFS系统的结构设计实验方案 18
5.1 实验的原理和目的 18
5.2 实验的步骤 18
5.3 实验结果 19
第六章 结论 23
6.1 AFS系统的结构设计问题分析 23
6.2 AFS系统的结构设计改进方案 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
第一章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
绪论
1.1AFS系统的研究意义
经济的飞速发展推动着科学技术的进步，与此同时消费者对车辆安全性能的要求也日益提升。而汽车前照灯系统对汽车安全保障有着重要作用，前照灯系统的改善可以让车辆在行驶的过程中更加的安全，欧洲相关机构做过类似的调查，在调查中司机最想要提升的照明条件中，弯道照明排在第三【1】，以对汽车自适应前照灯系统的研究和设计是现在车辆发展的一种必然趋势。
在买车的过程中，首当其冲的问题就是汽车的安全性能，而现在市场上大多数车辆仍然在使用不可自动调节的前照灯，在行驶中很容易出现视野的盲区，造成事故。2010年奔驰也做了调查，夜间行车是车辆的总长度的20％的距离，但几乎所有死亡事件的四分之一都发生在晚上【2】，虽然夜间行车时间只有白天行车距离的五分之一，但其中有快三分之一的致死事故发生在夜间行车过程中。汽车自适应前照灯系统可以随着车辆的驾驶情况调整前照灯的角度，减少驾驶过程中视野的盲区，让驾驶者能更好的分析路况和作出反应，规避事故。与汽车自适应前照灯系统相比，普通前照灯只能在一个固定的状态下工作，而汽车自适应前照灯系统能根据差异车速、方向盘转角以及路线情况自动调整前照灯的工作角度和模式，来迎合实际的车辆行驶情况。如图11所示，由于大灯照射在地面的亮区范围比较窄，其形状呈现长椭形[3],未装有汽车前照灯系统的普通车辆在驶入弯道时，前照灯不会随车辆的转弯而转动角度，在汽车转弯一侧会存在一个盲区，可能引发安全事故。而装有汽车自适应前照灯系统的车辆，在进入弯道时，AFS系统会根据外部的环境和车辆的行驶状态自动做出调整，从而使前照灯向弯道内侧偏转，照亮普通前照灯在行驶过程中的视野盲区,提高驾驶的安全性。
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图11 AFS和普通前照灯对比图
1.2AFS系统的国内外现状
外国对于自适应前照灯研究开始较早，汽车制造发达地区美日欧对汽车前照灯系统的研究已经有了快20年的时间。PREAFS技术于2003年初产生了，ECE、SAE等部门承认了该项技术【4】。随着该系统的飞速发展，汽车在行驶过程中的安全性能得到了提高，同时还降低了安全事故发生的可能。麻聂底麻睿力公司在2003年第一次在车辆上安装了非静态调整灯，为AFS系统奠基【5】，随着该技术的发展，如今越来越多的汽车制造商如奔驰、宝马、雷克萨斯等，都有了适合自己车型的汽车自适应前照灯系统，以此来提高自己车辆的安全性能和市场竞争力。
而在中国，汽车制造业开始相对于国外来说比较晚，技术落后，各方面的配合度也不够，缺少技术和产品的创新，多靠引进国外先进技术。而在汽车自适应前照灯系统上，外国的驾驶习惯和道路环境和我国差别很大，不能不加改变的引进外国系统，需要对这一技术进行深入的研究和探索。虽然受起步晚等因素的限制，但是这几年来我国的AFS系统还是得到了长足的进步。中国车辆销量位于全球前列，照明系统研究也有了一定的成长和创新【6】，而对于AFS系统的研究方向定位为可靠、绿色、舒服，整体虽然和外国有一定差距，但我国的汽车自适应前照灯系统在不断走向正轨。
在研究汽车自适应前照灯系统方面，中国科研学者戎辉、龚进峰[7]等人利用汽车的车身的上下方位、车速以及车轮转角等汽车要素，总结得出了适用于研究汽车前照灯转动的模型，通过模拟汽车前照灯的工作情况，验证系统是否可行，并且达到了预期效果。吉林大学的动态模拟实验室[8]在汽车方向盘上放置传感器，来判断汽车行驶的情况是转弯还是加速，传感器将信号传给ECU，ECU在来通过控制单元控制前照灯的转动，以此来满足汽车在行驶过程需要照明的区域，增强汽车的安全性。
1.3AFS系统的结构设计目标
汽车自适应前照灯系统需要对汽车行驶过程中的实时数据进行监控，因此要有传感器来采集这些信息。这些传感器所获得的信号需要传输到电脑ECU中，让其中的程序对采集来的信号进行放大处理并生成控制信号输出，所以需要中央控制单元。这些输出控制信号需要一个驱动的执行器来执行。所以汽车自适应前照灯系统由传感器、中央控制单元和驱动执行器。对这三个部分进行分别设计，需要选择传感器的型号、编写程序、选择单片机和选择执行器。
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