一种新型双层车灯装置及其控制方法与流程

本发明属于汽车安全领域，尤其涉及一种新型双层车灯装置及其控制方法。

背景技术：

众多道路交通事故统计分析表明，夜间行车事故的发生率比白天高1.5倍，因此夜间行车安全倍受重视。

由于在夜间，当车辆处于转弯行驶状态时，弯道内侧存在大面积盲区，为夜间安全行驶埋下隐患，因此近年来出现了自适应前照灯系统，它能根据前轮转向方向与车速，自动调整两个近光灯的照射方向，使两个近光灯照射弯道内侧，从而减少弯道内侧存在的盲区，提高车辆夜间行驶的安全性。然而在自适应前照灯系统调整两个近光灯照射方向的同时，会降低车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，增加其它区域的盲区。

此外，由于夜间能见度差，一方面，驾驶员以及车外行人、骑车人等交通参与者的视野严重受限，会大大降低在危险路段的行车安全性；另一方面，当车辆处于低速直线行驶状态或停止状态，驾驶员寻找道路出口或观察道路周边时，难以清晰识别路况信息，极易引发交通事故。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明提供一种新型双层车灯装置及其控制方法，有效提高车辆行车安全性，避免交通事故发生。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

本发明所述的一种新型双层车灯装置包括左近光灯系统、右近光灯系统、左远光灯系统、右远光灯系统、车速传感器、总开关、方向盘转角传感器、红外夜视摄像机、控制器(简称“ecu”)。

所述左近光灯系统、右近光灯系统关于车辆纵向中心面对称安装于车辆前端的左、右两侧。所述左远光灯系统、右远光灯系统关于车辆纵向中心面对称安装于车辆前端的左、右两侧。左近光灯系统位于左远光灯系统的左侧，右近光灯系统位于右远光灯系统的右侧。

左近光灯系统为双层结构，分为上、下两层，其包括灯座a、灯座b、近光灯a、近光灯b、伺服电机a、伺服电机b、车灯转角传感器a。灯座a位于上层，灯座b位于下层，灯座a安装于灯座b的上方。近光灯a、近光灯b分别安装于灯座a、灯座b中，近光灯a、近光灯b分别为上层近光灯、下层近光灯。车灯转角传感器a安装于灯座a中。伺服电机a、伺服电机b前端分别与灯座a、灯座b相连，其后端与车身相连，伺服电机a、伺服电机b分别用于在水平方向上转动灯座a、灯座b，从而调整近光灯a、近光灯b的水平角度。车灯转角传感器a用于实时探测近光灯a的转动方向与转动角度。

右近光灯系统为双层结构，分为上、下两层，其包括灯座c、灯座d、近光灯c、近光灯d、伺服电机c、伺服电机d、车灯转角传感器b。灯座c位于上层，灯座d位于下层，灯座c安装于灯座d的上方。近光灯c、近光灯d分别安装于灯座c、灯座d中，近光灯c、近光灯d分别为上层近光灯、下层近光灯。车灯转角传感器b安装于灯座c中。伺服电机c、伺服电机d前端分别与灯座c、灯座d相连，其后端与车身相连，伺服电机c、伺服电机d分别用于在水平方向上转动灯座c、灯座d，从而调整近光灯c、近光灯d的水平角度。车灯转角传感器b用于实时探测近光灯c的转动方向与转动角度。

左远光灯系统包括远光灯a、灯座e，远光灯a安装于灯座e中。右远光灯系统包括远光灯b、灯座f，远光灯b安装于灯座f中。灯座e、灯座f的后端与车身相连。

所述车速传感器安装于车轮轴上，用于实时探测车辆的行驶速度。

所述方向盘转角传感器安装于方向盘下方的转向管柱内，用于实时探测方向盘的转动方向与转动角度。

所述红外夜视摄像机安装于驾驶室的顶部前端，用于实时拍摄驾驶员的面部特征信息。红外夜视摄像机与水平面的夹角，红外夜视摄像机的左右位置可调，因此其适用于处于不同乘坐位置的驾驶员。

所述ecu是整个装置的核心，可以整合在车辆的中央控制器中。ecu以不同端口分别连接近光灯a、近光灯b、近光灯c、近光灯d、远光灯a、远光灯b、伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、伺服电机d、车灯转角传感器a、车灯转角传感器b、车速传感器、方向盘转角传感器、红外夜视摄像机、总开关。ecu接收车灯转角传感器a、车灯转角传感器b、车速传感器、方向盘转角传感器、红外夜视摄像机获取的探测信息。ecu对四个近光灯、两个远光灯、四个伺服电机、红外夜视摄像机起控制作用。

优选的，在白天和夜晚，所述红外夜视摄像机都能够清晰拍摄驾驶员的面部特征信息。

一种新型双层车灯装置的控制方法，包括以下步骤：

(1)当驾驶员按下总开关后，ecu决定本发明所述的一种新型双层车灯装置开始工作；

(2)在车辆行驶过程中，方向盘转角传感器实时探测方向盘的转动方向与转动角度，并将探测信息发送至ecu，ecu根据此探测信息，计算出前轮相对于车辆纵向中心面的转向方向与转向角度。当前轮相对于车辆纵向中心面，向左或向右转向超过15度时，即判定车辆处于向左或向右转弯行驶状态；当前轮与车辆纵向中心面平行时，即判定车辆处于直线行驶状态；其它情况下，则判定车辆处于其它行驶状态；

(3)当车辆处于向左转弯行驶状态时，ecu根据前轮相对于车辆纵向中心面的转向角度，以及车速传感器实时探测的车辆行驶速度信息，驱动伺服电机a向弯道内侧、水平转动灯座a，从而使得近光灯a向弯道内侧水平转动；车灯转角传感器a实时探测近光灯a的转动角度，并将探测信息发送至ecu，ecu根据此探测信息，驱动伺服电机b水平转动灯座b，同时驱动伺服电机d水平转动灯座d，从而使得近光灯b、近光灯d水平转动；最终照亮左侧弯道内侧的盲区，同时确保车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，最大程度地避免盲区；

(4)当车辆处于向右转弯行驶状态时，ecu根据前轮相对于车辆纵向中心面的转向角度，以及车速传感器实时探测的车辆行驶速度信息，驱动伺服电机c向弯道内侧、水平转动灯座c，从而使得近光灯c向弯道内侧水平转动；车灯转角传感器b实时探测近光灯c的转动角度，并将探测信息发送至ecu，ecu根据此探测信息，驱动伺服电机d水平转动灯座d，同时驱动伺服电机b水平转动灯座b，从而使得近光灯d、近光灯b水平转动；最终照亮右侧弯道内侧的盲区，同时确保车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，最大程度地避免盲区；

(5)当车辆处于低速直线行驶状态或停止状态时，ecu根据红外夜视摄像机实时拍摄的驾驶员面部特征信息，利用图像处理技术，判断驾驶员头部相对于其矢状面向左或向右的实时转动角度a。若转动角度a超过5度时，ecu驱动伺服电机b、伺服电机d分别依据驾驶员头部的转动角度a，水平转动灯座b、灯座d，从而使得近光灯b、近光灯d随着驾驶员头部的转动而水平转动，便于驾驶员清晰观察车辆前侧方、侧面路况，获取更多的路况信息，提高行车安全性；

(6)依据路边信号指令或驾驶员预先设定，当车辆即将行驶通过较为危险路段时，ecu控制远光灯a、远光灯b闪烁1次；当车辆即将行驶通过十分危险路段或事故多发路段时，ecu控制远光灯a、远光灯b闪烁3次；以便提醒驾驶员、车外行人、骑车人等交通参与者注意安全，最大程度地避免交通事故发生；

(7)当车辆行驶结束后，驾驶员关闭总开关，ecu决定本发明所述的一种新型双层车灯装置终止工作。

优选的，所述步骤(1)中，本发明所述的一种新型双层车灯装置开始工作后，红外夜视摄像机自动开启；所述步骤(3)中，当车辆处于向左转弯行驶状态时，前轮的转向角度与车辆的行驶速度决定灯座a(近光灯a)的转动角度；灯座a(近光灯a)的转动角度决定灯座b(近光灯b)、灯座d(近光灯d)的转动方向与转动角度；其具体对应关系根据试验或仿真测得；所述步骤(4)中，当车辆处于向右转弯行驶状态时，前轮的转向角度与车辆的行驶速度决定灯座c(近光灯c)的转动角度；灯座c(近光灯c)的转动角度决定灯座d(近光灯d)、灯座b(近光灯b)的转动方向与转动角度；其具体对应关系根据试验或仿真测得；所述步骤(5)中，当ecu根据车速传感器实时探测的车辆行驶速度信息，若车速低于10km/h时，即判定车辆处于低速行驶状态，若车速为0时，即判定车辆处于停止状态；所述步骤(7)中，当本发明所述的一种新型双层车灯装置终止工作时，红外夜视摄像机自动关闭。

优选的，仅在夜晚或光线较暗时，本发明所述的近光灯a、近光灯b、近光灯c、近光灯d才开启；远光灯a、远光灯b才闪烁；伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、伺服电机d才工作。

优选的，当灯座a(近光灯a)、灯座b(近光灯b)、灯座c(近光灯c)、灯座d(近光灯d)处于原始位置时，各自的纵向中心面均与车辆纵向中心面平行；当车辆处于向左转弯行驶状态时，或直线行驶状态时，或其它行驶状态时，ecu驱动伺服电机c，使得灯座c(近光灯c)处于原始位置；当车辆处于向右转弯行驶状态时，或直线行驶状态时，或其它行驶状态时，ecu驱动伺服电机a，使得灯座a(近光灯a)处于原始位置；当车辆处于非低速(车速高于或等于10km/h)直线行驶状态时，或其它行驶状态时，ecu驱动伺服电机a、伺服电机b、伺服电机c、伺服电机d，分别使得灯座a(近光灯a)、灯座b(近光灯b)、灯座c(近光灯c)、灯座d(近光灯d)处于原始位置；当车辆处于低速直线行驶状态时，ecu驱动伺服电机a、伺服电机c，分别使得灯座a(近光灯a)、灯座c(近光灯c)处于原始位置。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种新型双层车灯装置，当车辆处于转弯行驶状态时，能够根据前轮的转向方向、转向角度以及车辆的行驶速度，调整近光灯的转动方向与转动角度，从而照亮弯道内侧的盲区，同时确保车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，最大程度地避免盲区；当车辆处于低速直线行驶状态或停止状态时，两个下层近光灯随着驾驶员头部的转动而水平转动，从而便于驾驶员观察车辆前侧方、侧面路况，获取更多的路况信息，提高行车安全性；当车辆即将行驶通过危险路段时，两个远光灯自动闪烁，从而提醒驾驶员、车外行人等注意安全，最大程度地避免交通事故发生。

附图说明

图1为本发明所述的一种新型双层车灯装置的结构示意图；

图2为灯座a、灯座b、灯座c、灯座d、灯座e、灯座f、近光灯a、近光灯b、近光灯c、近光灯d、远光灯a、远光灯b的结构示意图；

图中标号名称为：1、灯座a；2、灯座b；3、灯座c；4、灯座d；5、灯座e；6、灯座f；7、近光灯a；8、近光灯b；9、近光灯c；10、近光灯d；11、远光灯a；12、远光灯b；13、伺服电机a；14、伺服电机b；15、伺服电机c；16、伺服电机d；17、车灯转角传感器a；18、车灯转角传感器b；19、车速传感器；20、方向盘转角传感器；21、红外夜视摄像机；22、总开关；23、ecu。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1，2所示，一种新型双层车灯装置，由左近光灯系统、右近光灯系统、左远光灯系统、右远光灯系统、车速传感器19、方向盘转角传感器20、红外夜视摄像机21、总开关22、ecu23组成。

所述左近光灯系统、右近光灯系统关于车辆纵向中心面对称安装于车辆前端的左、右两侧。所述左远光灯系统、右远光灯系统关于车辆纵向中心面对称安装于车辆前端的左、右两侧。左近光灯系统位于左远光灯系统的左侧，右近光灯系统位于右远光灯系统的右侧。

左近光灯系统为双层结构，分为上、下两层，其包括灯座a1、灯座b2、近光灯a7、近光灯b8、伺服电机a13、伺服电机b14、车灯转角传感器a17。灯座a1位于上层，灯座b2位于下层，灯座a1安装于灯座b2的上方。近光灯a7、近光灯b8分别安装于灯座a1、灯座b2中，近光灯a7、近光灯b8分别为上层近光灯、下层近光灯。车灯转角传感器a17安装于灯座a1中。伺服电机a13、伺服电机b14前端分别与灯座a1、灯座b2相连，其后端与车身相连，伺服电机a13、伺服电机b14分别用于在水平方向上转动灯座a1、灯座b2，从而调整近光灯a7、近光灯b8的水平角度。车灯转角传感器a17用于实时探测近光灯a7的转动方向与转动角度。

右近光灯系统为双层结构，分为上、下两层，其包括灯座c3、灯座d4、近光灯c9、近光灯d10、伺服电机c15、伺服电机d16、车灯转角传感器b18。灯座c3位于上层，灯座d4位于下层，灯座c3安装于灯座d4的上方。近光灯c9、近光灯d10分别安装于灯座c3、灯座d4中，近光灯c9、近光灯d10分别为上层近光灯、下层近光灯。车灯转角传感器b18安装于灯座c3中。伺服电机c15、伺服电机d16前端分别与灯座c3、灯座d4相连，其后端与车身相连，伺服电机c15、伺服电机d16分别用于在水平方向上转动灯座c3、灯座d4，从而调整近光灯c9、近光灯d10的水平角度。车灯转角传感器b18用于实时探测近光灯c9的转动方向与转动角度。

左远光灯系统包括灯座e5、远光灯a11，远光灯a11安装于灯座e5中。右远光灯系统包括灯座f6、远光灯b12，远光灯b12安装于灯座f6中。灯座e5、灯座f6的后端与车身相连。

车速传感器19安装于车轮轴上，用于实时探测车辆的行驶速度。

方向盘转角传感器20安装于方向盘下方的转向管柱内，用于实时探测方向盘的转动方向与转动角度。

红外夜视摄像机21安装于驾驶室的顶部(roof)前端，用于实时拍摄驾驶员的面部特征信息。红外夜视摄像机与水平面的夹角，红外夜视摄像机的左右位置可调，因此其适用于处于不同乘坐位置的驾驶员。

ecu23以不同端口分别连接近光灯a7、近光灯b8、近光灯c9、近光灯d10、远光灯a11、远光灯b12、伺服电机a13、伺服电机b14、伺服电机c15、伺服电机d16、车灯转角传感器a17、车灯转角传感器b18、车速传感器19、方向盘转角传感器20、红外夜视摄像机21、总开关22。ecu23接受车灯转角传感器a17、车灯转角传感器b18、车速传感器19、方向盘转角传感器20、红外夜视摄像机21获取的探测信息。ecu23对红外夜视摄像机21、四个近光灯、两个远光灯、四个伺服电机起控制作用。

为了达到本发明的保护效果，通过以下控制方法实现：

(1)当驾驶员按下总开关22后，ecu23决定本发明所述的一种新型双层车灯装置开始工作；

(2)在车辆行驶过程中，方向盘转角传感器20实时探测方向盘的转动方向与转动角度，并将探测信息发送至ecu23，ecu23根据此探测信息，计算出前轮相对于车辆纵向中心面的转向方向与转向角度。当前轮相对于车辆纵向中心面，向左或向右转向超过15度时，即判定车辆处于向左或向右转弯行驶状态；当前轮与车辆纵向中心面平行时，即判定车辆处于直线行驶状态；其它情况下，则判定车辆处于其它行驶状态；

(3)当车辆处于向左转弯行驶状态时，ecu23根据前轮相对于车辆纵向中心面的转向角度，以及车速传感器19实时探测的车辆行驶速度信息，驱动伺服电机a13向弯道内侧、水平转动灯座a1，从而使得近光灯a7向弯道内侧水平转动；车灯转角传感器a17实时探测近光灯a7的转动角度，并将探测信息发送至ecu23，ecu23根据此探测信息，驱动伺服电机b14水平转动灯座b2，同时驱动伺服电机d16水平转动灯座d4，从而使得近光灯b8、近光灯d10水平转动；最终照亮左侧弯道内侧的盲区，同时确保车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，最大程度地避免盲区；

(4)当车辆处于向右转弯行驶状态时，ecu23根据前轮相对于车辆纵向中心面的转向角度，以及车速传感器19实时探测的车辆行驶速度信息，驱动伺服电机c15向弯道内侧、水平转动灯座c3，从而使得近光灯c9向弯道内侧水平转动；车灯转角传感器b18实时探测近光灯c9的转动角度，并将探测信息发送至ecu23，ecu23根据此探测信息，驱动伺服电机d16水平转动灯座d4，同时驱动伺服电机b14水平转动灯座b2，从而使得近光灯d10、近光灯b8水平转动；最终照亮右侧弯道内侧的盲区，同时确保车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，最大程度地避免盲区；

(5)当车辆处于低速直线行驶状态或停止状态时，ecu23根据红外夜视摄像机21实时拍摄的驾驶员面部特征信息，利用图像处理技术，判断驾驶员头部相对于其矢状面向左或向右的实时转动角度a。若转动角度a超过5度时，ecu23驱动伺服电机b14、伺服电机d16分别依据驾驶员头部的转动角度a，水平转动灯座b2、灯座d4，从而使得近光灯b8、近光灯d10随着驾驶员头部的转动而水平转动，便于驾驶员清晰观察车辆前侧方、侧面路况，获取更多的路况信息，提高行车安全性；

(6)依据路边信号指令或驾驶员预先设定，当车辆即将行驶通过较为危险路段时，ecu23控制远光灯a11、远光灯b12闪烁1次；当车辆即将行驶通过十分危险路段或事故多发路段时，ecu23控制远光灯a11、远光灯b12闪烁3次；以便提醒驾驶员、车外行人、骑车人等交通参与者注意安全，最大程度地避免交通事故发生；

(7)当车辆行驶结束后，驾驶员关闭总开关22，ecu23决定本发明所述的一种新型双层车灯装置终止工作。

具体的，步骤(1)中，本发明所述的一种新型双层车灯装置开始工作后，红外夜视摄像机21自动开启；步骤(3)中，当车辆处于向左转弯行驶状态时，前轮的转向角度与车辆的行驶速度决定灯座a1(近光灯a7)的转动角度；灯座a1(近光灯a7)的转动角度决定灯座b2(近光灯b8)、灯座d4(近光灯d10)的转动方向与转动角度；其具体对应关系根据试验或仿真测得；步骤(4)中，当车辆处于向右转弯行驶状态时，前轮的转向角度与车辆的行驶速度决定灯座c3(近光灯c9)的转动角度；灯座c3(近光灯c9)的转动角度决定灯座d4(近光灯d10)、灯座b2(近光灯b8)的转动方向与转动角度；其具体对应关系根据试验或仿真测得；步骤(5)中，当ecu23根据车速传感器19实时探测的车辆行驶速度信息，若车速低于10km/h时，即判定车辆处于低速行驶状态；若车速为0时，即判定车辆处于停止状态；若车速高于或等于10km/h时，即判定车辆处于非低速行驶状态；步骤(7)中，当本发明所述的一种新型双层车灯装置终止工作时，红外夜视摄像机21自动关闭；

具体的，仅在夜晚或光线较暗时，本发明所述的近光灯a7、近光灯b8、近光灯c9、近光灯d10才开启；远光灯a11、远光灯b12才闪烁；伺服电机a13、伺服电机b14、伺服电机c15、伺服电机d16才工作。

具体的，当灯座a1(近光灯a7)、灯座b2(近光灯b8)、灯座c3(近光灯c9)、灯座d4(近光灯d10)处于原始位置时，各自的纵向中心面均与车辆纵向中心面平行；当车辆处于向左转弯行驶状态时，或直线行驶状态时，或其它行驶状态时，ecu23驱动伺服电机c15，使得灯座c3(近光灯c9)处于原始位置；当车辆处于向右转弯行驶状态时，或直线行驶状态时，或其它行驶状态时，ecu23驱动伺服电机a13，使得灯座a1(近光灯a7)处于原始位置；当车辆处于非低速直线行驶状态时，或其它行驶状态时，ecu23驱动伺服电机a13、伺服电机b14、伺服电机c15、伺服电机d16，分别使得灯座a1(近光灯a7)、灯座b2(近光灯b8)、灯座c3(近光灯c9)、灯座d4(近光灯d10)处于原始位置；当车辆处于低速直线行驶状态时，ecu23驱动伺服电机a13、伺服电机c15，分别使得灯座a1(近光灯a7)、灯座c3(近光灯c9)处于原始位置。

具体的，在本发明中，左前轮、右前轮统称为“前轮”，且左前轮、右前轮的转向方向始终一致。

综上，利用本发明所述的一种新型双层车灯装置的控制方法，通过ecu23、四个近光灯、两个远光灯、四个伺服电机、两个车灯转角传感器、车速传感器19、方向盘转角传感器20、红外夜视摄像机21的协同作用，①当车辆处于转弯行驶状态时，根据前轮的转向方向、转向角度以及车辆的行驶速度，调整近光灯的转动方向与转动角度，从而照亮弯道内侧的盲区，同时确保车辆前方、侧面等其它区域的光照强度，最大程度地避免盲区；②当车辆处于低速直线行驶状态或停止状态时，近光灯b8、近光灯d10随着驾驶员头部的转动而水平转动，从而便于驾驶员观察车辆前侧方、侧面路况，获取更多的路况信息，提高行车安全性；③当车辆即将行驶通过危险路段时，远光灯a、远光灯b自动闪烁，从而提醒驾驶员、车外行人等注意安全，最大程度地避免交通事故发生。

需要说明的是，本发明涉及的上、下、左、右、前、后等方位指示词与汽车常规使用时对应的上、下、左、右、前、后是一致的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。