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守護夜間行駛安全 ADB智慧頭燈
  • 發布年度:2018
  • 主要類別:車燈設計
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 研究發展處 陳益成

    車輛頭燈,是駕駛者夜間行駛的視線來源,其演進的歷史,從1990年的鹵素燈、氙氣燈、LED,一直到現今最熱門的自適應式智慧頭燈 (adaptive driving beam,ADB),可知每一個世代的燈具差異來自於光源本身,但隨著ADAS的車用技術蓬勃發展,改變了車燈傳統的設計方式並賦予獨特的切換避光功能,道路辨識技術與陣列式頭燈整合將逐漸成為未來的車燈設計主流(圖1),也為夜間駕駛帶來更寬廣的視野,大幅降低夜間事故的發生率提升行車安全。

    圖1 頭燈發展

    ADB智慧頭燈在光學設計上以遠光燈為設計核心,開啟遠光燈時在可避免前方車或是對向來車造成眩光的要求下,光型的配置必需產生多個區域的獨立開關光型(圖2左),在夜間照明長度和寬度上都有大幅提升。在照明長度方面,其照射長度可大於150公尺以上,於高速行駛的情況下,遠處的視野將更加清晰;而在照明寬度的提升,針對前方含對向、同向共至少四個車道以上的寬度去執行獨立明暗區的切換,為行駛於大幅的彎道道路或對於道路外的障礙物,提供更大範圍的夜間視野,且具備對其它車輛自動避光功能。

    圖2 避光示意及ADB智慧頭燈系統圖 (擷取自Smithsmotogroup)

    ADB智慧頭燈興起的另一個重要因素是夜間影像的偵測與辨別,由於車用攝影機解析度的提升、夜間障礙物辨識演算法的進步,在夜晚靠著攝影機的畫面拍攝,再透過軟體動態調整影像參數,針對調整後的車輛進行特徵的擷取(圖2右),完成對向和前方的車輛位置辨別並計算座標,即可進一步控制頭燈的相對應座標光型,達到自動區域避光的結果。

    在法規方面,美國於2016年06月發佈SAE J3069特別規範了ADB智慧頭燈的測試標準,其主要內容是在於頭燈具備多光型切換功能後,必需防止其他駕駛者眩光的要求,其中測試距離包含前方及對向155公尺、120公尺、60公尺、30公尺處於對向二個車道及同向二個車道寬度,均有相對應的照度上限值,而整個流程為動態測試,並自行宣告車速以彰顯自行設計智慧頭燈的切換能力。在歐規方面則著重於不同情境的測試,在ECE R48規範中場景分別有高速公路、郊區道路、市區道路,並對應不同的場景有不同的速限和環境規範,較美規不同的是其眩光的判定並非照度計的量測,而是會由配合的對手車輛,透過測試人員的眼睛來辨別是否有即時避光切換的功能。藉由法規/標準的推動與規範,更加肯定車燈必需具備更多的功能以因應更多不同的情況和路況,可見ADB智慧頭燈,將是未來車輛頭燈設計的主軸。

    車輛中心ADB發展
    車輛中心(ARTC),在ADB智慧頭燈系統已完成雛型打造,系統架構如下圖3所示,從車上攝影機的參數動態調整,嵌入式影像硬體電路設計及影像辨識演算法的建立,再整合頭燈的控制板及完成頭燈雛型燈具,最後裝上實車並符合SAE J3069的標準,且通過ECE R48法規要求最遠偵測距離達對向車400公尺的影像偵測辨識,將整個自適應性智慧頭燈系統建立完整(圖3),ARTC可為國內燈廠和車電廠提供自主開發設計之核心技術,期望進一步提升國內ADAS產業之轉型與整合連結。

    圖3 ADB智慧頭燈流程實體圖

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