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[導(dǎo)讀] 歐洲和日本的汽車廠商、一線供應(yīng)商和光源技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)開始涌入新興的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)市場。“前車燈”聽起來也許像是一種比較“古老”的技術(shù),但其

歐洲和日本的汽車廠商、一線供應(yīng)商和光源技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)開始涌入新興的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)市場。“前車燈”聽起來也許像是一種比較“古老”的技術(shù),但其實(shí)如果沒有配備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)汽車的迅速走紅,ADB就不會出現(xiàn)。

在整個科技界向無人駕駛汽車(Robocar)大躍進(jìn)之際,提出如何為人類駕駛員設(shè)計更好的前車燈,似乎有點(diǎn)不合時宜。畢竟,自動駕駛汽車的烏托邦是這樣一種未來:無論誰坐在車內(nèi),他/她無需瞻前顧后,也可安全抵達(dá)目的地。

但眼下,幾乎一半的交通死亡事故發(fā)生在夜間。在我們等待喬治·杰森(未來世界中的一個人物,見動畫片《The Jetsons》)降臨的同時,在黑暗中提高道路能見度可能是個不錯的主意,尤其是現(xiàn)在。

歐洲和日本的汽車廠商、一線供應(yīng)商和光源技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)開始涌入新興的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)市場。

總部位于荷蘭的照明公司Lumileds最近在接受采訪時解釋說,當(dāng)車載攝像頭感應(yīng)到迎面駛/走來的車輛或行人時,ADB可自動調(diào)節(jié)燈光,使車燈內(nèi)的單個LED變暗或?qū)⒐馐蛳潞蜋M向移動。

“你可以始終開啟遠(yuǎn)光,以提供最大照明,”同時ADB會調(diào)節(jié)光束使其照不到迎面駛來的司機(jī),Lumileds的汽車LED全球戰(zhàn)略營銷高級總監(jiān)Dirk Vanderhaeghen表示:“我們正在談?wù)摓榱税踩O(shè)計的照明。”

Vanderhaeghen表示,歐洲的ADB陣營不僅有奧迪和奔馳等高端車供應(yīng)商,歐寶、標(biāo)致和雪鐵龍等緊湊型轎車也即將推出ADB。日本的豐田也是ADB大玩家。“現(xiàn)在,我們甚至收到了來自中國的ADB報價請求,”他補(bǔ)充說。

圖1:矩陣大燈“蔽除”掉駛近的車輛,同時保留照在對面兩車之間的遠(yuǎn)光燈,且遠(yuǎn)光分別照到每輛車的左右兩側(cè)。 (來源:Hella)

Driving Vision News的CEO Hector Fratty(同時還是巴黎的一位汽車照明技術(shù)和市場研究專家)在接受EE TImes的采訪時稱,ADB是“汽車照明領(lǐng)域最大的創(chuàng)新”。盡管配備ADB的汽車目前僅占全球汽車市場1%的份額,F(xiàn)ratty預(yù)計到2025年,將上升至15%。

奇怪的是,ADB對于美國的大多數(shù)司機(jī)來說還很神秘。因?yàn)槁?lián)邦機(jī)動車輛安全標(biāo)準(zhǔn)局(FMVSS)要求獨(dú)立的遠(yuǎn)光和近光設(shè)置,因此,ADB在美國是被禁止的。

Lumileds等技術(shù)供應(yīng)商希望這種情況會很快發(fā)生改變。

ADB目前正接受美國國家高速公路交通安全管理局(NHTSA)的評估,部分供應(yīng)商預(yù)計2018年美國將“放行”ADB,最遲會到2020年放行。

為什么現(xiàn)在推ADB?

“前車燈”聽起來也許像是一種比較“古老”的技術(shù),但其實(shí)如果沒有配備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)汽車的迅速走紅,ADB就不會出現(xiàn)。

Vision Systems Intelligence(VSI)的創(chuàng)始人兼首席顧問Phil Magney告訴說,“我的確對自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈感興趣,盡管它與自動駕駛沒有直接關(guān)系。有趣的是,ADB需要的資源與安全系統(tǒng)所需的相同,尤其是前置攝像頭。”

在去年由汽車工程師協(xié)會(SAE)發(fā)布的 《用于ADB的測試程序、性能要求和設(shè)計指南》的報告中,SAE總結(jié)道:

車輛技術(shù)的最新進(jìn)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對道路照明的主動控制,使得能夠基于來自車輛和/或其周圍的輸入以將部分光束調(diào)暗或關(guān)滅。這與用于車道偏離警告、自動遠(yuǎn)光燈激活和其它功能的技術(shù)的進(jìn)步結(jié)合起來,使得其它車輛道路使用者(vehicle road users)在夜晚的識別和定位成為可能,并且主動限制可能對這些車輛道路使用者帶來不適的眩光。

在被問及ADB需要的技術(shù)時,Magney說:“這些系統(tǒng)采用相當(dāng)復(fù)雜的算法來做出相關(guān)照明決策。所以你需要一款功能強(qiáng)大的ECU來運(yùn)行算法,并執(zhí)行計算。你還需要不同的數(shù)據(jù)傳輸線纜,這主要取決于攝像機(jī)的用途。”

主要參與者,技術(shù)創(chuàng)新

根據(jù)Fratty的說法,ADB市場大約有10個主要玩家。其中包括“四大”汽車照明供應(yīng)商Hella(德國利普施塔特)、Koito Manufacturing(東京)、Valeo(巴黎)和AutomoTIve LighTIng(德國羅伊特林根)。

“ADB非常重要,許多二線供應(yīng)商和照明技術(shù)提供商正在努力提高其方案競爭力,” Fratty說。用于ADB的照明光源技術(shù)正在迅速發(fā)展,他補(bǔ)充說,從機(jī)械屏蔽、LED矩陣光束、DMD、LCD、μAFS和激光掃描開始。

據(jù)Lumileds的Vanderhaeghen介紹,在提高精度方面,照明供應(yīng)商已經(jīng)增加了矩陣LED所使用像素的行數(shù)和列數(shù)(每個像素等于一個LED)。他說:“我們現(xiàn)在有一系列方案,從20個LED的矩陣到84個LED的矩陣。例如,2017年11月27~30日在LA AutoMobility展會上推出的奔馳2018 C級轎跑車配備了采用Lumileds 的84個LED矩陣模塊的LUXEON Neo方案。

為提供更高亮度,一些工程師正在探索數(shù)字微鏡器件(DMD),它可點(diǎn)亮和關(guān)閉其上的一百萬個像素。Vanderhaeghen說,DMD帶來的像素提升,還促進(jìn)了新應(yīng)用的開發(fā)。他指出:“它可以識別路上障礙物的輪廓,甚至可閱讀路標(biāo)。”

圖2:奧迪在其Matrix矩陣激光前車燈中使用了DMD。借助靜電場,每個單獨(dú)的微鏡每秒鐘可偏轉(zhuǎn)5,000次。根據(jù)各個鏡子的設(shè)置將光投射到道路上。

據(jù)Fratty介紹,用于ADB的其它新技術(shù)還包括μAFS。

由德國聯(lián)邦教育和研究部支持的μAFS項(xiàng)目是由歐司朗、戴姆勒、弗勞恩霍夫(Fraunhofer)、海拉(Hella)和英飛凌協(xié)作開發(fā)一種創(chuàng)新型LED芯片,它可“將ADB帶入新層面”。新的LED芯片包含1,024個可單獨(dú)控制的像素。

根據(jù)該德國研究聯(lián)盟,“在目前市場上的自適應(yīng)前車燈中,若干LED組件被并排安裝在前燈中、并且彼此互置其上。需要附加的電子組件來打開和關(guān)閉各燈光段(segment)。由于前車燈的空間有限,所以光段的數(shù)量也有限。”通過使用在μAFS項(xiàng)目下開發(fā)的新方法,“LED的電子激活現(xiàn)在集成在芯片中,從而實(shí)現(xiàn)了更高分辨率,同時還滿足了有限的空間要求,”該聯(lián)盟說。

一年后,歐司朗光電半導(dǎo)體基于μAFS項(xiàng)目完成了世界上第一款混合LED原型,稱為Eviyos。歐司朗將其形容為“向著推出第一款可以上市的智能可控高分辨率LED邁進(jìn)了一大步”。

今年9月下旬,歐司朗專業(yè)照明公司(Osram Specialty LighTIng)在一款展品中整合了該原型LED,并在德國舉辦的國際汽車照明研討會(ISAL)的貿(mào)易展會上展示了該技術(shù)。

圖3:歐司朗基于μAFS研究項(xiàng)目開發(fā)出全球首款混合LED(Eviyos)。作為ADB的理想選擇,該原型將發(fā)光芯片和單像素控制電子這兩種技術(shù)結(jié)合在單一組件中。

接受采訪時,歐司朗的發(fā)言人表示:“許多照明制造商已經(jīng)表達(dá)了對Eviyos的興趣,同時考察該技術(shù)與其它技術(shù),以滿足未來ADB的需求。”不過,她拒絕討論有關(guān)商業(yè)推廣計劃的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

此外,激光掃描正在開發(fā)中,它能夠快速從左到右、從上到下進(jìn)行掃描、開啟和關(guān)閉。

當(dāng)被問到每項(xiàng)新技術(shù)的時間表時,Vanderhaeghen預(yù)測,用于提高分辨率和面向高端ADB的原型(如DMD)應(yīng)該在2019年前后出現(xiàn)。他認(rèn)為激光掃描的問世不用等到2021年。同時,他認(rèn)為LED矩陣很可能作為一種主流技術(shù)占有ADB市場的最大份額。

Fratty認(rèn)為,雖然光源技術(shù)很重要,但價值在于ADB模塊。Fratty表示:“增值來自組合在模塊內(nèi)的電路和驅(qū)動器。”歐司朗、Lumileds和Everlight等公司都在積極參與競爭。

為什么ADB在美國被禁?

Magney告訴我們,美國聯(lián)邦機(jī)動車輛安全(FMVSS)[法規(guī)] 108 “不允許使用‘自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈’系統(tǒng),但允許‘遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)’[通常稱為自適應(yīng)前車燈],目前在豪華車很常見”。

與遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)不同,自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)將調(diào)整光束以遮陰迎面駛來的車輛,同時照亮道路的其余部分。相反,“遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)在近光和遠(yuǎn)光之間動態(tài)切換,并將遮陰照明區(qū)域內(nèi)的某些區(qū)段,”Magney解釋說。“這兩個系統(tǒng)都需要使用能夠讀取和分類迎駛車輛的前置攝像頭。”

當(dāng)被問及為什么美國監(jiān)管機(jī)構(gòu)花了很長時間來接納ADB時,Magney說:“大的阻力來自指定獨(dú)立的遠(yuǎn)光和近光這種表述。安全性、測試和合規(guī)性就基于此。”

雖然美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)還沒有明確,但Magney指出,“他們應(yīng)該在不久的將來更新FMVSS 108”。

另一方面,F(xiàn)ratty則懷疑歐洲-美國這一差距可能源于“商業(yè)政治”。歐洲在汽車照明市場有幾個強(qiáng)大玩家,而美國則落后于日本和歐洲。

照明影響車輛結(jié)構(gòu)

圖4:車內(nèi)使用具有LED矩陣技術(shù)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)的前車燈是如何工作的

ADB前車燈;CAN總線;數(shù)據(jù)處理;汽車導(dǎo)航模塊;前置攝像頭模塊;例如:奔馳2018 CLS Coupe ADB前車燈

如Magney指出的,ADB與車輛安全特性有著錯綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián),在某種意義上是有趣現(xiàn)象。Vanderhaeghen承認(rèn),為了使ADB能夠使用車載攝像頭,兩者需密切配合。 ADB中的LED需要根據(jù)攝像頭處理的圖像進(jìn)行開啟和關(guān)閉。他說:“數(shù)據(jù)一經(jīng)編碼和識別,就需要發(fā)送到前車燈系統(tǒng),比如說通過CAN總線,以便將其轉(zhuǎn)換為在LED矩陣上開啟和關(guān)閉的動作。”

Magney同意。“如果沒有前置攝像頭和一些智能功能,你就無法使用自適應(yīng)前車燈。”他指出:“如果在攝像頭模塊中完成處理,那么就可以通過CAN總線發(fā)送控制信號,而不會出現(xiàn)任何問題。”

但是,如果攝像頭(如特斯拉內(nèi)的)需要關(guān)照許多事,則“你必須有一條高通量電纜”將攝像頭連接到處理域。Magney列出了千兆位多媒體串行鏈路(GMSL)、FPD-Link和GB以太網(wǎng)選項(xiàng)。

如果激光雷達(dá)和前車燈集成在一起,對ADB來說有什么優(yōu)勢?或者我們不久就會看到視覺/前車燈系統(tǒng)的整合?

Magney說:“前車燈模塊是放置傳感器的好地方,因?yàn)樗艿奖Wo(hù)并保持清潔,且靠近支持電子。”

然而,就把前車燈變成一個巨大的激光雷達(dá)而言,“這可能是近期的一個長遠(yuǎn)目標(biāo)”,他指出。另一方面,他補(bǔ)充道:“如果車輛是沒有司機(jī)的自動駕駛車,那么你就不需要所有的流明......在這點(diǎn)上,激光前車燈本質(zhì)上就是激光雷達(dá)發(fā)射器”。

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