歐洲和日本的汽車廠商、一線供應商和光源技術供應商已經(jīng)開始涌入新興的自適應遠光燈(ADB)市場。“前車燈”聽起來也許像是一種比較“古老”的技術，但其實如果沒有配備先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)汽車的迅速走紅，ADB就不會出現(xiàn)。

在整個科技界向無人駕駛汽車(Robocar)大躍進之際，提出如何為人類駕駛員設計更好的前車燈，似乎有點不合時宜。畢竟，自動駕駛汽車的烏托邦是這樣一種未來：無論誰坐在車內，他/她無需瞻前顧后，也可安全抵達目的地。

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(未來世界中的一個人物，見動畫片《The Jetsons》)降臨的同時，在黑暗中提高道路能見度可能是個不錯的主意，尤其是現(xiàn)在。

歐洲和日本的汽車廠商、一線供應商和光源技術供應商已經(jīng)開始涌入新興的自適應遠光燈(ADB)市場。

總部位于荷蘭的照明公司Lumileds最近在接受采訪時解釋說，當車載攝像頭感應到迎面駛/走來的車輛或行人時，ADB可自動調節(jié)燈光，使車燈內的單個LED變暗或將光束向下和橫向移動。

“你可以始終開啟遠光，以提供最大照明，”同時ADB會調節(jié)光束使其照不到迎面駛來的司機，Lumileds的汽車LED全球戰(zhàn)略營銷高級總監(jiān)Dirk Vanderhaeghen表示：“我們正在談論為了安全而設計的照明。”

Vanderhaeghen表示，歐洲的ADB陣營不僅有奧迪和奔馳等高端車供應商，歐寶、標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。“現(xiàn)在，我們甚至收到了來自中國的ADB報價請求，”他補充說。

圖1：矩陣大燈“蔽除”掉駛近的車輛，同時保留照在對面兩車之間的遠光燈，且遠光分別照到每輛車的左右兩側。 (來源：Hella)

Driving Vision News的CEO Hector Fratty(同時還是巴黎的一位汽車照明技術和市場研究專家)在接受EE TImes的采訪時稱，ADB是“汽車照明領域最大的創(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預計到2025年，將上升至15％。

奇怪的是，ADB對于美國的大多數(shù)司機來說還很神秘。因為聯(lián)邦機動車輛安全標準局(FMVSS)要求獨立的遠光和近光設置，因此，ADB在美國是被禁止的。

Lumileds等技術供應商希望這種情況會很快發(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，部分供應商預計2018年美國將“放行”ADB，最遲會到2020年放行。

“前車燈”聽起來也許像是一種比較“古老”的技術，但其實如果沒有配備先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)汽車的迅速走紅，ADB就不會出現(xiàn)。

Vision Systems Intelligence(VSI)的創(chuàng)始人兼首席顧問Phil Magney告訴說，“我的確對自適應遠光燈感興趣，盡管它與自動駕駛沒有直接關系。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。”

在去年由汽車工程師協(xié)會(SAE)發(fā)布的 《用于ADB的測試程序、性能要求和設計指南》的報告中，SAE總結道：

車輛技術的最新進展已經(jīng)實現(xiàn)了對道路照明的主動控制，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暗或關滅。這與用于車道偏離警告、自動遠光燈激活和其它功能的技術的進步結合起來，使得其它車輛道路使用者(vehicle road users)在夜晚的識別和定位成為可能，并且主動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需要的技術時，Magney說：“這些系統(tǒng)采用相當復雜的算法來做出相關照明決策。所以你需要一款功能強大的ECU來運行算法，并執(zhí)行計算。你還需要不同的數(shù)據(jù)傳輸線纜，這主要取決于攝像機的用途。”

主要參與者，技術創(chuàng)新

根據(jù)Fratty的說法，ADB市場大約有10個主要玩家。其中包括“四大”汽車照明供應商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，許多二線供應商和照明技術提供商正在努力提高其方案競爭力，” Fratty說。用于ADB的照明光源技術正在迅速發(fā)展，他補充說，從機械屏蔽、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)(每個像素等于一個LED)。他說：“我們現(xiàn)在有一系列方案，從20個LED的矩陣到84個LED的矩陣。例如，2017年11月27~30日在LA AutoMobility展會上推出的奔馳2018 C級轎跑車配備了采用Lumileds 的84個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)，它可點亮和關閉其上的一百萬個像素。Vanderhaeghen說，DMD帶來的像素提升，還促進了新應用的開發(fā)。他指出：“它可以識別路上障礙物的輪廓，甚至可閱讀路標。”

圖2：奧迪在其Matrix矩陣激光前車燈中使用了DMD。借助靜電場，每個單獨的微鏡每秒鐘可偏轉5,000次。根據(jù)各個鏡子的設置將光投射到道路上。

據(jù)Fratty介紹，用于ADB的其它新技術還包括μAFS。

由德國聯(lián)邦教育和研究部支持的μAFS項目是由歐司朗、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個可單獨控制的像素。

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，從而實現(xiàn)了更高分辨率，同時還滿足了有限的空間要求，”該聯(lián)盟說。

一年后，歐司朗光電半導體基于μAFS項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(ISAL)的貿易展會上展示了該技術。

圖3：歐司朗基于μAFS研究項目開發(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結合在單一組件中。

接受采訪時，歐司朗的發(fā)言人表示：“許多照明制造商已經(jīng)表達了對Eviyos的興趣，同時考察該技術與其它技術，以滿足未來ADB的需求。”不過，她拒絕討論有關商業(yè)推廣計劃的進一步細節(jié)。

此外，激光掃描正在開發(fā)中，它能夠快速從左到右、從上到下進行掃描、開啟和關閉。

當被問到每項新技術的時間表時，Vanderhaeghen預測，用于提高分辨率和面向高端ADB的原型(如DMD)應該在2019年前后出現(xiàn)。他認為激光掃描的問世不用等到2021年。同時，他認為LED矩陣很可能作為一種主流技術占有ADB市場的最大份額。

Fratty認為，雖然光源技術很重要，但價值在于ADB模塊。Fratty表示：“增值來自組合在模塊內的電路和驅動器。”歐司朗、Lumileds和Everlight等公司都在積極參與競爭。

Magney告訴我們，美國聯(lián)邦機動車輛安全(FMVSS)[法規(guī)] 108 “不允許使用‘自適應遠光燈’系統(tǒng)，但允許‘遠光燈切換系統(tǒng)’[通常稱為自適應前車燈]，目前在豪華車很常見”。

與遠光燈切換系統(tǒng)不同，自適應遠光燈系統(tǒng)將調整光束以遮陰迎面駛來的車輛，同時照亮道路的其余部分。相反，“遠光燈切換系統(tǒng)在近光和遠光之間動態(tài)切換，并將遮陰照明區(qū)域內的某些區(qū)段，”Magney解釋說。“這兩個系統(tǒng)都需要使用能夠讀取和分類迎駛車輛的前置攝像頭。”

當被問及為什么美國監(jiān)管機構花了很長時間來接納ADB時，Magney說：“大的阻力來自指定獨立的遠光和近光這種表述。安全性、測試和合規(guī)性就基于此。”

雖然美國聯(lián)邦機構還沒有明確，但Magney指出，“他們應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強大玩家，而美國則落后于日本和歐洲。

照明影響車輛結構

圖4：車內使用具有LED矩陣技術的自適應遠光燈(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綜復雜的關聯(lián)，在某種意義上是有趣現(xiàn)象。Vanderhaeghen承認，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行開啟和關閉。他說：“數(shù)據(jù)一經(jīng)編碼和識別，就需要發(fā)送到前車燈系統(tǒng)，比如說通過CAN總線，以便將其轉換為在LED矩陣上開啟和關閉的動作。”

Magney同意。“如果沒有前置攝像頭和一些智能功能，你就無法使用自適應前車燈。”他指出：“如果在攝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，而不會出現(xiàn)任何問題。”

但是，如果攝像頭(如特斯拉內的)需要關照許多事，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。

如果激光雷達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，因為它受到保護并保持清潔，且靠近支持電子。”

然而，就把前車燈變成一個巨大的激光雷達而言，“這可能是近期的一個長遠目標”，他指出。另一方面，他補充道：“如果車輛是沒有司機的自動駕駛車，那么你就不需要所有的流明......在這點上，激光前車燈本質上就是激光雷達發(fā)射器”。