本发明涉及一种智能自闭环车灯颠簸路面灯光控制系统及方法，属于汽车智能照明。
背景技术：
1、目前，夜间或低光照情况下，车辆在颠簸路面行驶时，因路面不平整会产生俯仰运动。传统车灯投射角度固定，无法随车辆状态调整，在颠簸中照明区域剧烈跳动，带来了诸多问题。
2、一方面，光斑易脱离有效照明区域，会形成盲区。车辆上扬时，光斑上移，前方较远路面照明不足；下俯时，光斑下移，无法提前照亮远处危险，增加碰撞风险。另一方面，会车时车灯跳动导致高频眩目。颠簸中车灯光线方向和角度频繁改变，会车时可能突然射入对方驾驶员眼睛，使其视线受阻，难以避让，易引发事故。此外，现有动态大灯系统虽能调整照明，但依赖悬架高度传感器，信号处理有200～300ms延迟。高速行驶时，这段延迟内车辆已行驶数米，若前方路况突变，系统无法及时调整照明，影响驾驶员判断，威胁夜间行车安全。
3、综上所述，颠簸路面行驶时车辆俯仰运动引发的传统车灯照明问题以及现有动态大灯系统的响应延迟问题，都严重影响了夜间行车的安全性，亟待通过技术创新和改进来解决。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种智能自闭环车灯颠簸路面灯光控制系统及方法，能够有效消除颠簸路面照明盲区，降低会车眩目风险，提升了系统响应速度，实现了车灯光型毫秒级动态调节，能够自适应各类复杂路况，显著增强了夜间行车安全与驾驶舒适性。
2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
3、本发明一方面提供一种智能自闭环车灯颠簸路面灯光控制方法，具体包括如下步骤：
4、步骤s1、通过惯性测量单元采集车辆状态信息；
5、步骤s2、根据惯性测量单元采集的车辆状态信息，进行路面颠簸特征分析和车身姿态预测；
6、步骤s3、根据路面颠簸特征分析和车身姿态预测，进行车灯偏转决策；
7、步骤s4、步进电机根据车灯偏转决策对车灯投射角度进行调节；
8、步骤s5、判断车载摄像头是否被雨水遮挡，若是，则启用预测模式进行车灯投射角度补偿，若否，则跳转到步骤s6；
9、步骤s6、通过车载摄像头采集经过调节后的当前车灯照明光斑图像；
10、步骤s7、根据当前车灯照明光斑图像识别当前车灯照明光斑位置信息，判断当前车灯照明光斑位置与目标车灯照明光斑位置是否有偏差，若是，则跳转到步骤s8，若否，则灯光控制结束；
11、步骤s8、进行车灯照明光斑校准，步进电机根据光斑校准结果对车灯投射角度进行调节，然后跳转到步骤s6继续执行。
12、进一步，所述路面颠簸特征分析的特征提取公式如下：
13、
14、其中，a(f)为车身振动主频；
15、t为时间；
16、a(t)为三轴合成加速度；
17、f{a(t)}为对三轴合成加速度进行傅里叶变换；
18、t为时间窗口；
19、j为虚数单位；
20、f为特征频率；
21、ax(t)为x轴加速度值；
22、ay(t)为y轴加速度值；
23、az(t)为z轴加速度值。
24、进一步，所述路面颠簸特征分析的特征频率能量比的计算公式如下：
25、
26、其中，eratio为特征频率能量比；
27、fc为车身振动中心频率；
28、a(f)为车身振动主频；
29、f为特征频率。
30、进一步，所述车身姿态预测的状态方程的计算公式如下：
31、
32、其中，θk为k时刻的预测车身俯仰角；
33、为k时刻的预测角速度；
34、δt为采样间隔时间；
35、θk-1为k-1时刻的预测车身俯仰角；
36、为k-1时刻的预测角速度；
37、ak为k时刻的实际角加速度；
38、wk为k时刻的实际角速度；
39、wk为过程噪声。
40、进一步，所述车身姿态预测的观测方程的计算公式如下：
41、
42、其中，zk为实际观测值；
43、θk为k时刻的预测车身俯仰角；
44、为k时刻的预测角速度；
45、vk为观测噪声。
46、进一步，所述车灯偏转决策的计算公式如下：
47、
48、其中，βcmd为车灯目标偏转角度；
49、kp为比例增益；
50、kd为微分增益；
51、为预测的未来时刻车身俯仰角；
52、t为当前时刻；
53、δt为当前时刻后的预测时间；
54、为俯仰角变化率。
55、进一步，所述车灯照明光斑校准的计算公式如下：
56、δβ＝kfb×(yref-yact)×e-τs；
57、其中，δβ为灯光角度补偿量；
58、kfb为自适应反馈增益；
59、yref为目标车灯照明光斑位置；
60、yact为实际车灯照明光斑位置；
61、τ为系统延迟补偿系数；
62、s为复频率变量。
63、本发明另一方面还提供一种智能自闭环车灯颠簸路面灯光控制系统，包括惯性测量单元、车载摄像头、边缘计算单元和车灯模组；
64、所述惯性测量单元用于采集车辆状态信息；
65、所述车载摄像头用于采集车灯照明光斑图像；
66、所述边缘计算单元用于根据惯性测量单元采集的车辆状态信息，进行路面颠簸特征分析和车身姿态预测，并根据路面颠簸特征和车身姿态预测进行车灯偏转决策，以及根据车载摄像头采集的车灯照明光斑图像，进行车灯照明光斑校准；
67、所述车灯模组用于根据车灯偏转决策和车灯照明光斑校准进行车灯投射角度调节。
68、进一步，所述车灯模组包括步进电机驱动模块、步进电机和led灯组；
69、所述步进电机驱动模块用于根据车灯偏转决策和车灯照明光斑校准控制步进电机；
70、所述步进电机用于调节led灯组的投射角度；
71、所述led灯组用于进行照明。
72、进一步，所述车辆状态信息包括车身俯仰角速度、车辆加速度和车辆振动频率。
73、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
74、本发明使用惯性测量单元进行车辆状态信息的采集，替代了传统悬架高度传感器，大幅度缩短了信号采集和处理的延迟，能够及时发现前方路况的突变情形。通过边缘计算单元进行路面颠簸特征分析，可以识别不同的路面类型，为后续的控制策略选择提供依据；通过边缘计算单元进行车身姿态预测，实现了高精度的姿态预测，为车灯偏转角度的提前决策提供数据基础。边缘计算单元根据路面颠簸特征分析和车身姿态预测进行车灯偏转决策，能够有效消除颠簸路面照明盲区，降低会车眩目风险，提升了系统响应速度，实现了车灯光型毫秒级动态调节，能够自适应各类复杂路况，显著增强了夜间行车安全与驾驶舒适性。根据当前车灯照明光斑位置与目标车灯照明光斑位置的偏差，进行车灯照明光斑校准，可以应对传感器偏差、系统延迟和环境光照强度变化等情况导致的车灯照明光斑位置偏差问题，能够确保照明精度。