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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(huì)出現(xiàn)。
在整個(gè)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(jì)更好的前車燈，似乎有點(diǎn)不合時(shí)宜。畢竟，自動(dòng)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(gè)人物，見動(dòng)畫片《The Jetsons》)降臨的同時(shí)，在黑暗中提高道路能見度可能是個(gè)不錯(cuò)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(shí)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(shí)，ADB可自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，使車燈內(nèi)的單個(gè)LED變暗或?qū)⒐馐蛳潞蜋M向移動(dòng)。
“你可以始終開啟遠(yuǎn)光，以提供最大照明，”同時(shí)ADB會(huì)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(jì)的照明?！?/p>
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?！艾F(xiàn)在，我們甚至收到了來自中國的ADB報(bào)價(jià)請求，”他補(bǔ)充說。
圖1：矩陣大燈“蔽除”掉駛近的車輛，同時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)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(dòng)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(huì)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(jì)2018年美國將“放行”ADB，最遲會(huì)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(huì)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(dòng)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?！?/p>
在去年由汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)發(fā)布的 《用于ADB的測試程序、性能要求和設(shè)計(jì)指南》的報(bào)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(dòng)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(dòng)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(shí)別和定位成為可能，并且主動(dòng)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(shí)，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(jì)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?！?/p>
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(gè)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(gè)像素等于一個(gè)LED)。他說：“我們現(xiàn)在有一系列方案，從20個(gè)LED的矩陣到84個(gè)LED的矩陣。例如，2017年11月27~30日在LA AutoMobility展會(huì)上推出的奔馳2018 C級轎跑車配備了采用Lumileds 的84個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)單獨(dú)的微鏡每秒鐘可偏轉(zhuǎn)5,000次。根據(jù)各個(gè)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(gè)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(shí)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(huì)(ISAL)的貿(mào)易展會(huì)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(shí)，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(shí)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(jì)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(shí)間表時(shí)，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(shí)，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(jià)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(dòng)器?！睔W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(dòng)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(shí)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(dòng)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(gè)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(shí)間來接納ADB時(shí)，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?！?/p>
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(gè)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(cuò)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(shí)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(dòng)作?！?/p>
Magney同意?！叭绻麤]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?！彼赋觯骸叭绻跀z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(huì)出現(xiàn)任何問題?！?/p>
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(huì)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?！?/p>
然而，就把前車燈變成一個(gè)巨大的激光雷達(dá)而言，“這可能是近期的一個(gè)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(dòng)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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