歐洲和日本的汽車(chē)廠商、一線供應(yīng)商和光源技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)始涌入新興的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)市場(chǎng)。“前車(chē)燈”聽(tīng)起來(lái)也許像是一種比較“古老”的技術(shù)，但其實(shí)如果沒(méi)有配備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)汽車(chē)的迅速走紅，ADB就不會(huì)出現(xiàn)。

在整個(gè)科技界向無(wú)人駕駛汽車(chē)(Robocar)大躍進(jìn)之際，提出如何為人類(lèi)駕駛員設(shè)計(jì)更好的前車(chē)燈，似乎有點(diǎn)不合時(shí)宜。畢竟，自動(dòng)駕駛汽車(chē)的烏托邦是這樣一種未來(lái)：無(wú)論誰(shuí)坐在車(chē)內(nèi)，他/她無(wú)需瞻前顧后，也可安全抵達(dá)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(lái)世界中的一個(gè)人物，見(jiàn)動(dòng)畫(huà)片《The Jetsons》)降臨的同時(shí)，在黑暗中提高道路能見(jiàn)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(chē)廠商、一線供應(yīng)商和光源技術(shù)供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)始涌入新興的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)市場(chǎng)。

總部位于荷蘭的照明公司Lumileds最近在接受采訪時(shí)解釋說(shuō)，當(dāng)車(chē)載攝像頭感應(yīng)到迎面駛/走來(lái)的車(chē)輛或行人時(shí)，ADB可自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光，使車(chē)燈內(nèi)的單個(gè)LED變暗或?qū)⒐馐蛳潞蜋M向移動(dòng)。

“你可以始終開(kāi)啟遠(yuǎn)光，以提供最大照明，”同時(shí)ADB會(huì)調(diào)節(jié)光束使其照不到迎面駛來(lái)的司機(jī)，Lumileds的汽車(chē)LED全球戰(zhàn)略營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)總監(jiān)Dirk Vanderhaeghen表示：“我們正在談?wù)摓榱税踩O(shè)計(jì)的照明。”

Vanderhaeghen表示，歐洲的ADB陣營(yíng)不僅有奧迪和奔馳等高端車(chē)供應(yīng)商，歐寶、標(biāo)致和雪鐵龍等緊湊型轎車(chē)也即將推出ADB。日本的豐田也是ADB大玩家?！艾F(xiàn)在，我們甚至收到了來(lái)自中國(guó)的ADB報(bào)價(jià)請(qǐng)求，”他補(bǔ)充說(shuō)。

圖1：矩陣大燈“蔽除”掉駛近的車(chē)輛，同時(shí)保留照在對(duì)面兩車(chē)之間的遠(yuǎn)光燈，且遠(yuǎn)光分別照到每輛車(chē)的左右兩側(cè)。 (來(lái)源：Hella)

Driving Vision News的CEO Hector Fratty(同時(shí)還是巴黎的一位汽車(chē)照明技術(shù)和市場(chǎng)研究專(zhuān)家)在接受EE Times的采訪時(shí)稱(chēng)，ADB是“汽車(chē)照明領(lǐng)域最大的創(chuàng)新”。盡管配備ADB的汽車(chē)目前僅占全球汽車(chē)市場(chǎng)1％的份額，F(xiàn)ratty預(yù)計(jì)到2025年，將上升至15％。

奇怪的是，ADB對(duì)于美國(guó)的大多數(shù)司機(jī)來(lái)說(shuō)還很神秘。因?yàn)槁?lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)輛安全標(biāo)準(zhǔn)局(FMVSS)要求獨(dú)立的遠(yuǎn)光和近光設(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，部分供應(yīng)商預(yù)計(jì)2018年美國(guó)將“放行”ADB，最遲會(huì)到2020年放行。

為什么現(xiàn)在推ADB？

“前車(chē)燈”聽(tīng)起來(lái)也許像是一種比較“古老”的技術(shù)，但其實(shí)如果沒(méi)有配備先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)汽車(chē)的迅速走紅，ADB就不會(huì)出現(xiàn)。

Vision Systems Intelligence(VSI)的創(chuàng)始人兼首席顧問(wèn)Phil Magney告訴說(shuō)，“我的確對(duì)自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈感興趣，盡管它與自動(dòng)駕駛沒(méi)有直接關(guān)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?！?/p>

在去年由汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)(SAE)發(fā)布的 《用于ADB的測(cè)試程序、性能要求和設(shè)計(jì)指南》的報(bào)告中，SAE總結(jié)道：

車(chē)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，使得能夠基于來(lái)自車(chē)輛和/或其周?chē)妮斎胍詫⒉糠止馐{(diào)暗或關(guān)滅。這與用于車(chē)道偏離警告、自動(dòng)遠(yuǎn)光燈激活和其它功能的技術(shù)的進(jìn)步結(jié)合起來(lái)，使得其它車(chē)輛道路使用者(vehicle road users)在夜晚的識(shí)別和定位成為可能，并且主動(dòng)限制可能對(duì)這些車(chē)輛道路使用者帶來(lái)不適的眩光。

在被問(wèn)及ADB需要的技術(shù)時(shí)，Magney說(shuō)：“這些系統(tǒng)采用相當(dāng)復(fù)雜的算法來(lái)做出相關(guān)照明決策。所以你需要一款功能強(qiáng)大的ECU來(lái)運(yùn)行算法，并執(zhí)行計(jì)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(jī)的用途?！?/p>

主要參與者，技術(shù)創(chuàng)新

根據(jù)Fratty的說(shuō)法，ADB市場(chǎng)大約有10個(gè)主要玩家。其中包括“四大”汽車(chē)照明供應(yīng)商Hella(德國(guó)利普施塔特)、Koito Manufacturing(東京)、Valeo(巴黎)和Automotive Lighting(德國(guó)羅伊特林根)。

“ADB非常重要，許多二線供應(yīng)商和照明技術(shù)提供商正在努力提高其方案競(jìng)爭(zhēng)力，” Fratty說(shuō)。用于ADB的照明光源技術(shù)正在迅速發(fā)展，他補(bǔ)充說(shuō)，從機(jī)械屏蔽、LED矩陣光束、DMD、LCD、μAFS和激光掃描開(kāi)始。

據(jù)Lumileds的Vanderhaeghen介紹，在提高精度方面，照明供應(yīng)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(gè)像素等于一個(gè)LED)。他說(shuō)：“我們現(xiàn)在有一系列方案，從20個(gè)LED的矩陣到84個(gè)LED的矩陣。例如，2017年11月27~30日在LA AutoMobility展會(huì)上推出的奔馳2018 C級(jí)轎跑車(chē)配備了采用Lumileds 的84個(gè)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(diǎn)亮和關(guān)閉其上的一百萬(wàn)個(gè)像素。Vanderhaeghen說(shuō)，DMD帶來(lái)的像素提升，還促進(jìn)了新應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。他指出：“它可以識(shí)別路上障礙物的輪廓，甚至可閱讀路標(biāo)?！?/p>

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

據(jù)Fratty介紹，用于ADB的其它新技術(shù)還包括μAFS。

由德國(guó)聯(lián)邦教育和研究部支持的μAFS項(xiàng)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(kāi)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(gè)可單獨(dú)控制的像素。

根據(jù)該德國(guó)研究聯(lián)盟，“在目前市場(chǎng)上的自適應(yīng)前車(chē)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(lái)打開(kāi)和關(guān)閉各燈光段(segment)。由于前車(chē)燈的空間有限，所以光段的數(shù)量也有限?！蓖ㄟ^(guò)使用在μAFS項(xiàng)目下開(kāi)發(fā)的新方法，“LED的電子激活現(xiàn)在集成在芯片中，從而實(shí)現(xiàn)了更高分辨率，同時(shí)還滿足了有限的空間要求，”該聯(lián)盟說(shuō)。

一年后，歐司朗光電半導(dǎo)體基于μAFS項(xiàng)目完成了世界上第一款混合LED原型，稱(chēng)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(jìn)了一大步”。

今年9月下旬，歐司朗專(zhuān)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(chē)照明研討會(huì)(ISAL)的貿(mào)易展會(huì)上展示了該技術(shù)。

圖3：歐司朗基于μAFS研究項(xiàng)目開(kāi)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(shù)結(jié)合在單一組件中。

接受采訪時(shí)，歐司朗的發(fā)言人表示：“許多照明制造商已經(jīng)表達(dá)了對(duì)Eviyos的興趣，同時(shí)考察該技術(shù)與其它技術(shù)，以滿足未來(lái)ADB的需求?！辈贿^(guò)，她拒絕討論有關(guān)商業(yè)推廣計(jì)劃的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。

此外，激光掃描正在開(kāi)發(fā)中，它能夠快速?gòu)淖蟮接?、從上到下進(jìn)行掃描、開(kāi)啟和關(guān)閉。

當(dāng)被問(wèn)到每項(xiàng)新技術(shù)的時(shí)間表時(shí)，Vanderhaeghen預(yù)測(cè)，用于提高分辨率和面向高端ADB的原型(如DMD)應(yīng)該在2019年前后出現(xiàn)。他認(rèn)為激光掃描的問(wèn)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)占有ADB市場(chǎng)的最大份額。

Fratty認(rèn)為，雖然光源技術(shù)很重要，但價(jià)值在于ADB模塊。Fratty表示：“增值來(lái)自組合在模塊內(nèi)的電路和驅(qū)動(dòng)器?！睔W司朗、Lumileds和Everlight等公司都在積極參與競(jìng)爭(zhēng)。

為什么ADB在美國(guó)被禁？

Magney告訴我們，美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車(chē)輛安全(FMVSS)[法規(guī)] 108 “不允許使用‘自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈’系統(tǒng)，但允許‘遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)’[通常稱(chēng)為自適應(yīng)前車(chē)燈]，目前在豪華車(chē)很常見(jiàn)”。

與遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)不同，自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)將調(diào)整光束以遮陰迎面駛來(lái)的車(chē)輛，同時(shí)照亮道路的其余部分。相反，“遠(yuǎn)光燈切換系統(tǒng)在近光和遠(yuǎn)光之間動(dòng)態(tài)切換，并將遮陰照明區(qū)域內(nèi)的某些區(qū)段，”Magney解釋說(shuō)。“這兩個(gè)系統(tǒng)都需要使用能夠讀取和分類(lèi)迎駛車(chē)輛的前置攝像頭。”

當(dāng)被問(wèn)及為什么美國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)花了很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)接納ADB時(shí)，Magney說(shuō)：“大的阻力來(lái)自指定獨(dú)立的遠(yuǎn)光和近光這種表述。安全性、測(cè)試和合規(guī)性就基于此?！?/p>

雖然美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)還沒(méi)有明確，但Magney指出，“他們應(yīng)該在不久的將來(lái)更新FMVSS 108”。

另一方面，F(xiàn)ratty則懷疑歐洲-美國(guó)這一差距可能源于“商業(yè)政治”。歐洲在汽車(chē)照明市場(chǎng)有幾個(gè)強(qiáng)大玩家，而美國(guó)則落后于日本和歐洲。

照明影響車(chē)輛結(jié)構(gòu)

圖4：車(chē)內(nèi)使用具有LED矩陣技術(shù)的自適應(yīng)遠(yuǎn)光燈(ADB)的前車(chē)燈是如何工作的

ADB前車(chē)燈；CAN總線；數(shù)據(jù)處理；汽車(chē)導(dǎo)航模塊；前置攝像頭模塊；例如:奔馳2018 CLS Coupe ADB前車(chē)燈

如Magney指出的，ADB與車(chē)輛安全特性有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，在某種意義上是有趣現(xiàn)象。Vanderhaeghen承認(rèn)，為了使ADB能夠使用車(chē)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(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉。他說(shuō)：“數(shù)據(jù)一經(jīng)編碼和識(shí)別，就需要發(fā)送到前車(chē)燈系統(tǒng)，比如說(shuō)通過(guò)CAN總線，以便將其轉(zhuǎn)換為在LED矩陣上開(kāi)啟和關(guān)閉的動(dòng)作。”

Magney同意。“如果沒(méi)有前置攝像頭和一些智能功能，你就無(wú)法使用自適應(yīng)前車(chē)燈?！彼赋觯骸叭绻跀z像頭模塊中完成處理，那么就可以通過(guò)CAN總線發(fā)送控制信號(hào)，而不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題?！?/p>

但是，如果攝像頭(如特斯拉內(nèi)的)需要關(guān)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(xiàng)。

如果激光雷達(dá)和前車(chē)燈集成在一起，對(duì)ADB來(lái)說(shuō)有什么優(yōu)勢(shì)？或者我們不久就會(huì)看到視覺(jué)/前車(chē)燈系統(tǒng)的整合？

Magney說(shuō)：“前車(chē)燈模塊是放置傳感器的好地方，因?yàn)樗艿奖Ｗo(hù)并保持清潔，且靠近支持電子?！?/p>

然而，就把前車(chē)燈變成一個(gè)巨大的激光雷達(dá)而言，“這可能是近期的一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)”，他指出。另一方面，他補(bǔ)充道：“如果車(chē)輛是沒(méi)有司機(jī)的自動(dòng)駕駛車(chē)，那么你就不需要所有的流明......在這點(diǎn)上，激光前車(chē)燈本質(zhì)上就是激光雷達(dá)發(fā)射器”。