最近幾乎有一半的交通致命事故都發(fā)生在夜間。當(dāng)我們等待像動(dòng)畫片《杰森一家》(The Jetsons)描繪的科技未來誕生之際，提高在黑暗中行駛的道路能見度，可能是個(gè)不錯(cuò)的主意，特別是現(xiàn)在…

　　在整個(gè)科技界向自動(dòng)駕駛車(Robocar)大躍進(jìn)之際，提出如何為人類駕駛設(shè)計(jì)更好的汽車頭燈，似乎有點(diǎn)不合時(shí)宜。畢竟，自動(dòng)駕駛車的烏托邦是這樣的未來：無論誰坐在車內(nèi)，他/她都無需瞻前顧后，就能安全抵達(dá)目的地。

　　然而，最近幾乎有一半的交通致命事故都發(fā)生在夜間。當(dāng)我們等待像動(dòng)畫片《杰森一家》(The Jetsons)描繪的科技烏托邦誕生之際，提高在黑暗中行駛的道路能見度，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)頭燈(Adaptive Driving Beam；ADB)市場(chǎng)。

　　總部位于荷蘭的LED照明公司Lumileds最近在接受《EETimes》的采訪時(shí)解釋，當(dāng)車載攝影機(jī)感應(yīng)到迎面駛/走來的車輛或行人時(shí)，ADB能自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，將車燈內(nèi)的各個(gè)LED調(diào)暗或使光束向下和橫向移動(dòng)。

　　“你可以一直開著遠(yuǎn)光燈，以提供最佳照度，”而ADB會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)光束使其照不到對(duì)向駛來的駕駛，Lumileds汽車LED全球策略行銷資深總監(jiān)Dirk Vanderhaeghen表示：“我們正著眼于為了安全而設(shè)計(jì)的照明。”

　　Vanderhaeghen表示，歐洲的ADB陣營(yíng)不僅有奧迪(Audi)和賓士(Mercedes-Benz)等高級(jí)車供應(yīng)商，歐寶(Opel)、標(biāo)致(Peugeot)和雪鐵龍(Citroen)等小型車也即將推出ADB。日本的豐田(Toyota)也是ADB的重要推手。他補(bǔ)充說：“現(xiàn)在，我們甚至收到了來自中國(guó)的ADB報(bào)價(jià)請(qǐng)求?！?。

　　圖1：矩陣式頭燈會(huì)自回避掉迎面駛近的車輛，同時(shí)保留照在對(duì)向兩車之間的遠(yuǎn)光燈，以及分別照在每輛車的左右兩側(cè)（來源：Hella）

　　Driving Vision News執(zhí)行長(zhǎng)Hector Fratty(同時(shí)還是巴黎的一位車用照明技術(shù)和市場(chǎng)研究專家)在接受《EETimes》的采訪時(shí)稱，ADB是“車用照明領(lǐng)域最大的創(chuàng)新”。盡管配備ADB的汽車目前僅占全球車用市場(chǎng)1%的比重，但預(yù)計(jì)到2025年時(shí)將成長(zhǎng)至15%。

　　奇怪的是，ADB對(duì)于美國(guó)的大多數(shù)駕駛來說還很神秘。因?yàn)槊绹?guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)局(FMVSS)要求獨(dú)立的遠(yuǎn)光和近光燈設(shè)置，因此，ADB在美國(guó)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(guó)國(guó)家高速公路交通安全管理局(NHTSA)的評(píng)估，有些供應(yīng)商預(yù)計(jì)美國(guó)在2018年或最遲于2020年“放行”ADB。

　　為什么現(xiàn)在推ADB？

　　汽車“頭燈”技術(shù)也許聽起來比較“古老”，但其實(shí)如果沒有近來的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)迅速走紅，ADB就不會(huì)出現(xiàn)。

　　Vision Systems Intelligence (VSI)創(chuàng)辦人兼首席顧問Phil Magney說：“我的確對(duì)自適應(yīng)頭燈系統(tǒng)感興趣，盡管它與自動(dòng)駕駛并沒有直接關(guān)系。有趣的是，ADB需要的資源與安全系統(tǒng)的需求相同，尤其是前置攝影機(jī)?！?/p>

　　在去年由汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)發(fā)布的《ADB的測(cè)試程序、性能要求和設(shè)計(jì)指南》(Test procedures, performance requirements, and design guidelines for ADB)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(duì)道路照明的主動(dòng)控制，使其能夠根據(jù)車輛和/或其周圍的輸入，將部份光束調(diào)暗或關(guān)閉。這與用于車道偏離警示、自動(dòng)遠(yuǎn)光燈啟動(dòng)和其它功能的技術(shù)進(jìn)步結(jié)合起來，使得夜間在辨識(shí)和定位其它車輛的道路使用者成為可能，并且主動(dòng)限制可能對(duì)這些車輛道路使用者帶來不適的眩光。”

　　在被問及ADB需要哪些技術(shù)時(shí)，Magney說：“這些系統(tǒng)采用相當(dāng)復(fù)雜的演算法來做出有關(guān)的照明決策。你還需要一款功能強(qiáng)大的電子控制單元(ECU)來執(zhí)行演算法以及進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)也需要不同的資料傳輸線纜，這主要取決于攝影機(jī)的用途?！?/p>

　　主要的廠商與技術(shù)創(chuàng)新

　　根據(jù)Fratty的說法，ADB市場(chǎng)大約有10家主要參與廠商。其中包括四大汽車照明供應(yīng)商Hella(德國(guó)Lippstadt)、Koito Manufacturing (東京)、Valeo (巴黎)和Automotive Lighting (德國(guó)Reutlingen)。

　　Fratty說：“ADB非常重要，許多二線供應(yīng)商和照明技術(shù)供應(yīng)商正在努力提高其方案競(jìng)爭(zhēng)力”。他補(bǔ)充說，從機(jī)械遮罩、LED矩陣光束、數(shù)位微鏡元件(DMD)、LCD、μAFS和雷射掃描開始，用于ADB的照明光源技術(shù)正迅速發(fā)展中。

　　據(jù)Vanderhaeghen介紹，在提高精確度方面，照明供應(yīng)商已經(jīng)增加了矩陣LED所使用的畫素行數(shù)和列數(shù)(每個(gè)畫素等于一個(gè)LED)。他說：“我們現(xiàn)在有一系列解決方案，從20個(gè)LED矩陣到84個(gè)LED矩陣都有。例如日前在美國(guó)加州AutoMobility LA展會(huì)上推出的Mercedes 2018 C-Class轎跑車，配備了采用Lumileds LUXEON Neo解決方案的84個(gè)LED矩陣模組。

　　為了提供更高亮度，有些工程師正探索DMD，它可點(diǎn)亮和關(guān)閉其上的1百萬個(gè)畫素。Vanderhaeghen說，DMD帶來的畫素提升，還促進(jìn)了新應(yīng)用的發(fā)展。他指出：“它可以辨識(shí)路上的障礙物，甚至還能讀取號(hào)志與路標(biāo)?！?/p>

　　圖2：Audi在其Matrix矩陣?yán)咨漕^燈中使用了DMD。借助于靜電場(chǎng)，每個(gè)單獨(dú)的微鏡每秒鐘可偏轉(zhuǎn)5,000次，根據(jù)各微鏡的設(shè)置將光投射到道路（來源：Audi）

　　據(jù)Fratty介紹，用于ADB的其它新技術(shù)還包括微自適應(yīng)前照系統(tǒng)(μAFS)。

　　德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部支持的μAFS計(jì)劃是由歐司朗(Osram)、戴姆勒(Daimler)、Fraunhofer、Hella和英飛凌科技(Infineon)共同合作開發(fā)的創(chuàng)新型LED芯片，能“將ADB帶入新層面”。新的LED芯片包含1,024個(gè)可單獨(dú)控制的畫素。

　　根據(jù)該德國(guó)研究聯(lián)盟，“在目前市場(chǎng)上的自適應(yīng)頭燈中，若干LED元件被并排以及彼此堆疊其上地安裝在頭燈中。還需要附加其他電子元件，用于開啟和關(guān)閉各燈光段(segment)。由于頭燈的空間有限，所以燈光段數(shù)也受到限制。”該聯(lián)盟說，借由使用在μAFS計(jì)劃下開發(fā)的新方法，“LED的電子啟動(dòng)現(xiàn)在整合于芯片中，從而實(shí)現(xiàn)了更高的解析度，同時(shí)也滿足了有限的空間要求。”

　　一年后，歐司朗根據(jù)μAFS計(jì)劃完成了第一款混合LED原型，稱為Eviyos。歐司朗將其形容為“朝向第一款市場(chǎng)就緒的智能可控制高解析度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(guó)舉辦的國(guó)際汽車照明研討會(huì)(ISAL)展示該技術(shù)。

　　圖3：歐司朗根據(jù)μAFS研究計(jì)劃開發(fā)出首款混合LED——Eviyos。該原型結(jié)合發(fā)光芯片和單畫素控制電子技術(shù)于單一元件中，可作為ADB的理想選擇（來源：Osram）

　　歐司朗的一位發(fā)言人表示：“許多照明制造商已經(jīng)表現(xiàn)出對(duì)于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，她并不愿討論有關(guān)商用發(fā)布計(jì)劃的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

　　此外，雷射掃描正在開發(fā)中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速從左到右、由上而下地掃描、開啟和關(guān)閉。

　　而當(dāng)被問到每項(xiàng)新技術(shù)的時(shí)間表時(shí)，Vanderhaeghen預(yù)測(cè)，用于提高解析度和針對(duì)高階ADB的原型(如DMD)預(yù)計(jì)在2019年前后出現(xiàn)。他認(rèn)為雷射掃描的問世不用等到2021年。同時(shí)，他認(rèn)為L(zhǎng)ED矩陣很可能作為一種主流技術(shù)，占率ADB市場(chǎng)的最大比重。

　　Fratty認(rèn)為，雖然光源技術(shù)很重要，但價(jià)值在于ADB模組。Fratty表示：“附加價(jià)值就在于組合在模組內(nèi)的電路和驅(qū)動(dòng)器?！睔W司朗、Lumileds和Everlight等公司正積極展開競(jìng)爭(zhēng)中。

　　美國(guó)為什么禁用？

　　那么，為什么ADB在美國(guó)被禁用呢？

　　Magney解釋，美國(guó)FMVSS [法規(guī)] 108“不允許使用『自適應(yīng)頭燈』系統(tǒng)，但允許目前在豪華車很常見的『遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)』(beam switching systems，通常稱為adaptive headlamp)?！?/p>

　　相較于遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)，自適應(yīng)頭燈系統(tǒng)將會(huì)調(diào)整光束，以遮蔽保護(hù)迎面駛來的車輛，同時(shí)照亮道路的其余部份。相反地，“遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)將會(huì)在近光和遠(yuǎn)光之間動(dòng)態(tài)切換，并將阻斷照明區(qū)域內(nèi)的某些區(qū)段?！盡agney解釋說：“這兩種系統(tǒng)都需要使用能夠讀取和分類對(duì)向車輛的前置攝影機(jī)?！?/p>

　　那么，為什么美國(guó)的監(jiān)管機(jī)構(gòu)花了很長(zhǎng)時(shí)間才接受ADB？Magney說：“很大的阻力來自于特定的獨(dú)立遠(yuǎn)光和近光燈的表述語言。安全性、測(cè)試和相容性也是據(jù)此而來的?！?/p>

　　雖然美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)還沒有明確規(guī)定，但Magney指出，“在不久的將來就會(huì)更新FMVSS 108?！?/p>

　　另一方面，F(xiàn)ratty懷疑歐洲-美國(guó)之間的落差可能源于“商業(yè)政治”。歐洲在汽車照明市場(chǎng)有好幾家大廠，而美國(guó)則落后于日本和歐洲。

　　照明影響車輛結(jié)構(gòu)

　　如同Magney所指出的，ADB與車輛安全特性有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，在某種意義上十分有趣。Vanderhaeghen坦言，為了使ADB搭配使用車載攝影機(jī)，二者必須密切配合。ADB中的LED需要根據(jù)攝影機(jī)處理的影像進(jìn)行開啟和關(guān)閉。他說：“資料一旦經(jīng)編碼和辨識(shí)，就必須發(fā)送到頭燈系統(tǒng)，例如經(jīng)由CAN匯流排，以便將其轉(zhuǎn)換為在LED矩陣上開啟和關(guān)閉的動(dòng)作。”

　　圖4：使用LED矩陣技術(shù)的ADB頭燈如何運(yùn)作？（來源：Lumileds）

　　Magney同意這個(gè)看法。他指出：“如果沒有前置攝影機(jī)和一些智能功能，你就無法使用自適應(yīng)頭燈。如果在攝影機(jī)模組中完成處理，那么就可以透過CAN匯流排發(fā)送控制訊號(hào)，而不至于出現(xiàn)任何問題?！?/p>

　　但是，如果攝影機(jī)必須關(guān)照許多事，例如特斯拉(Tesla)車內(nèi)的系統(tǒng)，“你就必須要有一條高通量的電纜，將攝影機(jī)連接到處理域?！盡agney列舉了Gigabit多媒體序列鏈路(GMSL)、FPD-Link和GB乙太網(wǎng)路(Ethernet)等選項(xiàng)。

　　那么，如果光達(dá)(LiDar)和車頭燈整合在一起，對(duì)于ADB來說有什么優(yōu)勢(shì)？或者，我們是否不久就會(huì)看到視覺/頭燈系統(tǒng)的整合？

　　Magney說：“頭燈模組是放置感測(cè)器的好地方，因?yàn)樗鼈兪艿捷^好的保護(hù)并能保持清潔，而且靠近支援電子?！?/p>

　　至于把頭燈變成一個(gè)巨大的光達(dá)，他強(qiáng)調(diào)“這可能是近期的一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。”另一方面，他補(bǔ)充道：“如果車輛是沒有駕駛的自動(dòng)駕駛車，那么你就不需要所有的照明......在那個(gè)時(shí)候，雷射頭燈在本質(zhì)上就是光達(dá)發(fā)射器?！?/p>