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驾驶光束大灯(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寻找最佳的组件组合，以满足驾驶员对安全性和可视性的需求。

然而，针对实际情况进行设计和测试是耗时、昂贵且复杂的。随着高级驾驶辅助系统(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，自适应大灯如何工作?

欧洲、加拿大和日本的许多车辆都安装了自适应驾驶光束，最近在美国也获得了批准。自适应驾驶光束是一种汽车安全功能，可以使大灯根据驾驶条件调整光束模式。自适应能力有助于显示车道标志、行人和迎面而来的汽车等关键物体，同时避免使用可能会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，并由一台计算机控制，根据情况改变前灯的角度和强度。从本质上讲，前灯“适应”在飞行中创建一个灯光模式——针对实时条件进行优化。

与自动远光灯不同，与其他灯光和反射相比，自动远光灯在解释迎面而来的大灯时表现不稳定，自适应驾驶光束保持中央光束，提供良好的前方能见度，同时使光束“锥”的末端变暗，以防止迎面而来的车辆失明。

这项技术还可以将光束加宽到另一条车道，为换道做准备，并在转弯时弯曲光线，帮助照亮弯道。

工程师在设计和道路测试自适应大灯时面临哪些挑战?

自适应大灯在安全关键的环境下工作，闭环传感-控制-照明过程中的任何错误都可能造成灾难性的后果。他们必须满足当地交通部的要求，联合国欧洲经济委员会(欧洲经委会)，NHTSA联邦机动车安全标准(FMVSS) #108，以及汽车工程师协会(SAE)标准车灯的可视性，耐用性和可靠性。这就是为什么在商业化推出之前，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，创建多个传感器-软件-光学原型，将它们安装在多辆汽车上，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进行物理测试是不可实现的。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、基于物理的模拟可以帮助工程师克服这些挑战，通过以高预测精度复制物理世界。在模拟自适应前大灯设计时，工程师应该考虑四个挑战，包括透镜的光学设计、透镜的热分析、透镜周围的机械外壳设计以及夜间驾驶条件的模拟。

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，该技术必须考虑到迎面而来的司机的距离和高度，路面的反射率，甚至大气条件。面对这种复杂性，重要的是虚拟设计空间:

• 使用户能够实时构建物理上准确的虚拟原型-建模从成像光学到照明的一切，包括杂散光分析和复杂的led矩阵。
• 考虑材料和光源的光学特性来模拟前照灯和其他光源的传播。
• 在构建实体原型之前，整合虚拟驾驶测试的反馈来完善前照灯的设计和功能。

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驾驶环境而改变。如果镜片太热，就会扭曲光的形状，导致自适应系统失灵。仿真技术必须根据所设计的透镜来测量光的强度和形状，从而使自适应功能正常工作。

挑战3:设计镜头周围的机械外壳

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)，需要确保自适应驱动光束透镜与壳体正确对齐。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4:模拟夜间驾驶条件

为了准确地测试ADB执行，工程师必须在夜间驾驶时在各种可能的照明、交通、行人和天气条件下测试性能。这就是实时、基于物理的光学模拟技术至关重要的地方。技术应该:

• 提供一个身临其境的环境，测试司机在环模拟或质量审查。
• 生成场景，例如平行地跟随、超车或穿越一辆汽车，并使用键盘、方向盘或驾驶模拟器进行测试。
• 便于比较不同的行为和光源-卤素，氙气，或LED。
• 模拟在低光束截止区域由投影仪镜头引起的色差。
• 客观地从驾驶员的角度在德波尔尺度上测量另一辆车前照灯产生的眩光的不适，并图形化地显示眩光的影响。
• 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大灯评级

自适应大灯技术的未来

在当今动态的前照灯市场中，诸如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仿真解决方案，以帮助确保第一个物理原型处于良好的工作状态，在车辆安装之前是安全有效的，并大大减少对昂贵的现实世界夜间驾驶的依赖。

Ansys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过程每个阶段的影响。

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