自适应大灯的未来

随着全球向自动驾驶(AD)的持续转变，自适应大灯或自适应驱动光束大灯(ADB)的未来正迅速成为人们关注的焦点。工程师和设计师正在努力确定组件的最佳组合，以满足驾驶员对安全性和可视性的需求。

然而，设计和测试现实世界的条件是费时、昂贵和复杂的。随着先进驾驶辅助系统(ADAS)渗透到越来越多的汽车功能中，工程师必须考虑到越来越多的场景，这使得物理测试和验证成为一个具有挑战性和复杂的过程。

基于物理的光学模拟解决方案可以帮助加快将ADB技术推向市场的过程，并有助于避免代价高昂的制造错误。

什么是自适应大灯以及自适应大灯是如何工作的?

在欧洲、加拿大和日本的许多车辆上都可以使用，最近在美国也得到了批准。自适应驾驶光束是一种汽车安全功能，可以使前大灯根据驾驶条件调整光束模式。自适应功能有助于显示关键物体，如车道标记、行人和迎面而来的汽车，同时避免使用可能暂时使迎面而来的司机失明的全远光灯。

ADB的能力依赖于收集数据的感知系统、触发适当响应的底层软件控制以及执行命令的先进前照灯光学系统。该系统使用一个摄像头，通过自动波束形成来检测其他车辆的位置，由计算机控制，根据情况改变前照灯的角度和强度。从本质上讲，前灯“适应”创建一个光模式在飞行-优化实时条件。

与自动远光灯不同的是，与其他灯光和反射相比，自动远光灯在解读迎面而来的大灯时可能表现不稳定，而自适应驾驶光束保持中心光束，提供出色的前方能见度，同时调暗光束“锥”的末端，以防止迎面而来的车辆失明。

该技术还可以将光束扩大到另一条车道，为变道做准备，并在转弯时弯曲光线，以帮助照亮弯道。

工程师在设计和道路测试自适应前灯时面临哪些挑战?

自适应前照灯工作在一个安全关键的环境中，在闭环传感-控制-照明过程中的任何错误都可能导致灾难性的后果。他们必须与当地交通部门，联合国欧洲经济委员会(欧洲经委会)，NHTSA联邦机动车辆安全标准(FMVSS) #108，和汽车工程师协会(SAE)标准为车头灯的能见度，耐久性和可靠性。这就是为什么在投入商用之前，它们必须经过详尽的测试，并被证明能够准确地应对它们将遇到的每一种可能的现实情况。

然而，对于工程师来说，制造多个传感器软件光学原型，将它们安装在多辆车上，并在不同的道路上、一天中的不同时间和各种可能的天气条件下对它们进行物理测试是不可行的。即使这在物理上是可能的，这也意味着数百万美元的投资和数千英里的道路。

快速，基于物理的仿真可以帮助工程师克服这些挑战，以高预测精度复制物理世界。工程师在模拟自适应前照灯设计时应该考虑四个挑战，包括镜片的光学设计、镜片的热分析、镜片周围机械外壳的设计以及模拟夜间驾驶条件。

挑战1:模拟透镜的光学设计

为了模拟自适应驾驶光束透镜的光学设计，该技术必须考虑迎面而来的驾驶员的距离和高度，路面的反射率，甚至大气条件。面对这种类型的复杂性，虚拟设计空间必须:

• 使用户能够实时构建物理上精确的虚拟原型-从成像光学到照明建模，包括杂散光分析和led矩阵等复杂性。
• 考虑材料和光源的光学特性来模拟头灯和其他光源的传播。
• 在构建物理原型之前，将来自虚拟驾驶测试的反馈信息整合到前照灯的设计和功能中。

挑战2:对透镜进行热分析

镜头的设计可以根据车辆的速度和行驶环境而变化。如果镜头太热，它会扭曲光线的形状，导致自适应系统故障。仿真技术必须根据所设计的透镜测量光的强度和形状，使自适应功能正常工作。

挑战3:设计镜头周围的机械外壳

为了确保自适应驱动光束透镜与壳体的正确对准，需要机械公差和优化工具，如制造设计(DFM)、统计公差分析、蒙特卡罗模拟和有限元分析(FEA)。这些工具可以帮助解释壳体尺寸和形状的变化，以及自适应驱动光束透镜尺寸和形状的变化。

挑战四:模拟夜间驾驶条件

为了准确测试ADB的执行情况，工程师必须在夜间驾驶中测试各种可能的照明、交通、行人和天气条件下的性能。在这里，获得实时的、基于物理的光学模拟技术是至关重要的。该技术应:

• 提供一个身临其境的环境，测试驾驶员在环模拟或质量审查。
• 生成场景，如跟随、超车或平行穿过一辆汽车，并使用键盘、方向盘或驾驶模拟器进行测试。
• 方便比较不同的行为和光源-卤素，氙气，或LED。
• 模拟投影透镜在低光束截止区域引起的色差。
• 从驾驶员的角度，在德波尔尺度上客观地测量对方车辆前照灯产生的眩光的不适程度，并以图形方式显示眩光影响。
• 考虑智能照明控制法规，例如根据公路安全研究所(IIHS)测试轨道或中国保险汽车安全指数(C-IASI)轨道虚拟评估和优化前照灯等级

自适应前照灯技术的未来

在当今动态的前照灯市场中，自适应远光灯和像素光束技术等新功能必须在各种参数下进行测试。开发正在快速进行，这需要基于物理的光学模拟解决方案，这些解决方案可以帮助确保第一个物理原型处于良好的工作状态，在车辆安装之前安全有效，并显着减少对昂贵的现实世界夜间驾驶的依赖。

Ansys的自适应驱动梁模拟解决方案可帮助工程师了解其设计决策在流程的每个阶段的影响。

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