技术文章 | 如何利用新技术提高夜晚驾驶安全性

原文作者：Dr. phil. nat. Rainer Neumann

单位：Varroc Lighting Systems GmbH, Germany

编译：井硕、张芬

指导：林燕丹

过去五年中，汽车应用的照明技术快速发展。自从2007年开始使用LED光源以来，LED光源逐渐成为一种标准，自适应远光灯（ADB）和防眩光远光灯解决方案作为适用于驾驶情况光线分布的自动解决方案是十分受欢迎的，它使驾驶员具有最佳的可视度，是未来最有希望的技术。从几千个像素到上百万个像素的芯片不仅可以形成均匀的光型，还可以在路面形成符号、标志和信息，与其他道路使用者进行交互，或者给驾驶员提供一些提示，提高驾驶安全性。该技术一般应用于具有独立可控芯片的投影装置中，例如：Micro-AFS、MEMS、DMD、DLP等，该功能正朝着提高汽车可靠性和稳定性方向发展（如图1所示）。该类型的投影装置提供了多种新功能，如果该功能用于提高道路交通安全性，则必须进行审核。例如ECE标准法规中的型号认证体系，要求所有新功能必须进行描述和定义之后才可以发布。因此必须符合汽车照明的法规规定。判断依据是寻找中立的研究机构或学校基于以下标准对新功能进行测试：

1.新功能是否有用？是否有助于驾驶员了解整个交通情况？该功能是否可以让驾驶员感到舒适？该功能是否可以提高驾驶安全性？

图1 前照灯技术路线图

2.新功能是否会打扰其他道路使用者？

通过以上因素来评估是否支持该新功能。

许多新功能的研究已部分投入实际使用，GTB对有机会得到ECE标准的批准的功能进行了部分赞助，用以研究这些新功能。在过去的一年中，我们可以看到，ALE 2018提出了汽车照明潜在的新功能的长目录，本文选择了部分有用的提示、标志以及和其他道路使用者进行交互的元素。所选项目如下：

A）停车/取车

如图2所示，该信号将驾驶员驶出停车场的意图告知其他道路使用者。如果驾驶员想要停在相反的方向，可以通过近光灯给出相应的光学信号。

法国ELS收到GTB的指示，研究信号功能的优势与安全性，并判断其他道路使用者能否准确识别。

结果发现，在被问到是否理解尾灯发出的信号所表达的信息时，30多名被试中大部分人表示可以理解。

该测试是在一间车库进行的，车库周围的环境照度为250Lx。测试信号使用白光来实现，照度为2500Lx。测试信号宽60-80cm，高130cm。被试观察了车库中的测试信号，清晰地辨别了信号的强度和尺寸。信号对被试未产生干扰因素。

图2 新功能：停车/取车

B）维修路段引导线

    通常，在道路维修路段车道会减少，并且在此区域会变得拥挤。如图3所示，当驾驶员并不确定剩余道路的宽度时，可以在道路上投射提示线，以提示剩余道路的宽度是否可安全通行。

根据GTB的研究表明，对驾驶员而言该引导线将会是一个十分安全、舒适、有用的功能。

图3 新功能：维修区域引导线

KIT（卡尔斯鲁厄理工学院）通过80个被试进行了大量真实的夜晚驾驶车辆通过维修区域的测试。测试中测量了在有引导线和无引导线情况下，被试驾驶汽车通过维修区域的车速和转向角度。

第一轮测试中，测试结果表明无引导线时，被试驾驶汽车通过维修区域的平均车速为45km/h，在有引导线时的平均车速为60km/h。

当被试驾驶汽车通过维修区域时，车轮转向角结果也存在差异，没有引导线时的车轮转向角为6.37度，有引导线时的车轮转向角为2.02度。

通过以上结果表明，在道路上投射引导线使驾驶员在超车时具有更到的安全感受，同时提高了车速。

测试结果同时表明，虽然在驾驶习惯的影响下，第四次通过该维修区域时，被试的驾驶速度显著提升，车轮转向角度显著减小，但是有引导线和无引导线的结果仍然具有很大差距。

综上所述，在道路上投射引导线可以提高驾驶安全性。

图4   新功能：雪花标志

   C）雪花标志

新功能：在汽车前方的道路上投影雪花标志，该功能应用了新的芯片投影技术，并且很快可以实现。但是，该功能现在并没有被ECE批准。达姆斯塔特工业大学的研究了在道路上投影诸多信号标志是否会使其他道路使用者分心。

图5 试验设计

如图5所示，HR（High Resolution）车投影雪花标志，并且以100km/h的速度前进，另外两辆车保持80km/h的速度。被试坐在TP（Test Person）车内，正前面大约40m远处为H（Hare）车。同时定义了ROI（Region of Interest）区域，某个时间段内被试可以在该区域内看到雪花标志。当HR车超过TP车时，将研究以下内容：被试是否会看向雪花标志，干扰对前方H车的观察。

该测试应用了眼球追踪系统。在夜间测试中，被试佩戴该系统，实时记录眼球的方向。

该试验被试数量为80人。除图5所示场景外，本次试验在相同条件下还研究了其他场景，例如：TP车超过HR车的场景。试验结果表明，被试确实短暂注意到雪花标志，但没有干扰到对H车的观察。

综上所述，雪花标志以及其他标志在一定光强阈值范围内不会影响其他道路使用者的注意力。在传统仪表盘上显示的一些标志，例如：低温、结冰、路面打滑等，如果利用此技术，将标志投影到车辆前方的道路上时更能引起驾驶员的注意，并且及时减速。

结论与展望

这些研究表明了汽车照明未来的发展方向。对于新的功能我们不仅要关注其优势、舒适性以及额外信息的传递能力，而且还要关注其引起不舒适眩光和失能眩光的干扰因素。我们必须要接受的是，由某个国家交管部门颁发的现有路面交通信号，不能用其作为投影符号，因为该符号可能会引起法律纠纷。

此外，汽车照明正面临新的机遇和挑战，我们必须保持谨慎和开放的心态来迎接创新技术。