AFS(前照灯自适应)系统相关法规的研究分析
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通的近光灯。基础照明模式是 AFS 系统的默认模式，在所有情况下均能开启。 1.2.2 城市道路照明模式
城市中一般都有路灯照明，但道路复杂、源自文库错。传统前照灯近光因为光型比
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
较狭长，不能完全适合城市道路照明需要。在市区车辆行驶速度较为缓慢的前提 下，AFS 系统使用比较宽阔的光型，以便在道路边缘和交叉路口都能获得较好的 照明，有效地避免了与岔路中突然出现的行人、车辆可能发生的交通事故（图 1）。
上海交通大学 硕士学位论文 AFS（前照灯自适应）系统相关法规的研究分析 姓名：卜伟理 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：黄宏成;张建文
20090301
上海交通大学工程硕士学位论文
摘要
AFS（前照灯自适应）系统相关法规的研究分析 摘要
前照灯自适应系统（Adaptive Front-Lighting Systems，以下简称 AFS），是一种能适应各种不同环境条件的智能前照灯系统，是未来汽车 前照明系统的主要发展方向。通过多年的研究，目前欧洲已形成了针对 AFS 系统的较为成熟的法规 ECE R123《关于机动车自适应前照明系统 （AFS）认证的统一规定》。
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪论
其对应法规，2007 年随着 ECE R123 法规的发布，终对 AFS 系统形成了一个明确 的定义及要求，并正式将这类灯具纳入了认证范围。
ECE（Economic Commission for Europe）全称为欧洲经济委员会。早在 20 世纪 50 年代，随着欧洲汽车工业的不断发展，交通安全日益得到人们的重视。 ECE 认识到道路交通安全光靠制定道路交通守则是不能保证的，因为它与机动车 本身的结构性能有直接的关系。于是 ECE 于 1953 年在其下属的内陆运输委员会、 道路交通分委会专门成立车辆结构工作组——WP29。针对车辆结构性能方面的要 求为各国政府起草一些建议或推荐要求。后来，随着欧洲汽车生产和贸易的迅速 发展，各国原有的汽车法规和认证方式阻碍了贸易自由化和技术交流。为此，ECE 于 1958 年 3 月 20 日在日内瓦制定了《关于采用统一条件批准机动车辆装备和部 件并相互承认此批准的协定书》（简称《1958 年协定书》）。这一具有法律效力的 多边框架协定书，旨在整个欧洲各国互相承认对这种型式认证的批准，以便打破 欧洲各国的疆界，便利汽车贸易与技术交流。ECE/WP29 下设 6 个专家组，其中 灯光与光信号专家组（GRE）专门负责灯光 ECE 法规的制、修订工作。到目前为 止 WP29 共制定 126 项 ECE 汽车技术法规，其中与汽车前照灯相关的法规包括， 白炽灯泡和卤素灯泡前照灯的 ECE R112 法规和气体放电光源前照灯的 ECE R98 法规，以及针对自适应前照灯的 ECE R123 法规。
1.2 AFS 技术现状
经过多年的研究和开发，各大汽车制造商均形成了独特且有效的 AFS 技术能 力。虽然这些技术的配光实现方式有所不同，但就其设计初衷和功能模式均大同 小异。在此本文将以欧洲的现行法规为依据，介绍目前已经被广泛认同的 AFS 照 明模式[4] [5]：
1.2.1 基础照明模式 基础照明模式适合于在环境照明不好的普通道路上行驶的车辆，其类似于普
1.3 AFS 系统相关法规简介
AFS 前照灯是未来汽车灯具的一个发展方向，与传统的前照灯不同，AFS 前 照灯具有多种能适应于不同外界环境的照明模式，能根据汽车所处的不同状态和 环境，自动改变照明的效果。然而 AFS 究竟是什么样的东西，它究竟应该具有什 么样的功能或应该达到什么样的要求，大家均没有一个统一的说法。欧洲 1994 年启动了 Eureka Project（EU1403）计划，联合多家知名厂家研究 AFS 系统及
同时，从 ECE R123 法规和 ECE R98 法规（传统前照灯）配光测点间 的对比分析以及样品试验结果来看，传统前照灯的近光能满足 AFS 系统 中的 C 级近光的配光要求。AFS 系统 V、E、W 级近光可以在 C 级近光的 基础上，通过调整左右前照灯的照射方向而合成。为进一步研究 AFS 系 统和传统前照灯配光性能上的差异，本文将 AFS 各级近光的合成方法用 于传统前照灯，并按 AFS 系统各级近光的配光要求进行试验。从试验结 果来看，该传统前照灯在光学系统不变的前提下，通过变化左右灯的照 射方向，可以实现并满足 AFS 系统 C、V、E 级近光要求。而对于 W 级近 光，由于无法同时满足“25LL”、“III 区”、“线段 10”测试区域的要求， 故无法实现该功能。 关键词 前照灯自适应系统，前照灯，近光，配光检测
ECE R123 法规源于 ECE 的 Eureka Project（EU1403）计划，即尤利卡项目。 该项目从 1994 年开始历时 10 年时间，由荷兰、德国、法国、意大利、瑞典等国 的十多个大型汽车灯具和光源企业参与。项目共分为三个阶段
可性能研究阶段：主要针对不同环境下汽车前照明的需求以及对于前照灯进 行操纵的技术能力进行研究，并在此基础上形成 AFS 系统设计指导规范。
学位论文作者签名：卜伟理 日期： 2009 年 4 月 20 日
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上海交通大学 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交 通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
1.2.5 弯道照明模式 当车辆进入弯道时，传统前照灯的光束因为和车辆行驶方向保持一致，所以
不可避免的存在照明的暗区。一旦在弯道上存在障碍物，极易因为司机对其准备 不足，引发交通事故。AFS 系统解决的方法是：车辆在进入弯道时，产生旋转的 光型，给弯道以足够的照明。
图 4 AFS 系统的弯道照明 Fig.1 The Passing Beam Bending of AFS
I
上海交通大学工程硕士学位论文
ABSTRACT
RESEARCH ON REGULATION OF ADAPTIVE FRONT-LIGHTING SYSTEMS ABSTRACT
Adaptive Front-Lighting Systems (AFS) direct the headlight output so that the beam pattern is optimized for different environment conditions.ECE R123“Uniform provisions concerning the approval of adaptive front-lighting systems (AFS) for motor vehicles”is newest AFS Regulation in Europe.
KEY WORDS AFS,headlamp,passing beam, photometric
II
上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
图 1 AFS 系统的城市道路照明 Fig.1 Town Passing Beam of AFS
1.2.3 高速道路照明模式 适合高速道路的照明。车辆在高速公路上行驶，因为具有极高的车速，所以
需要前照灯比普通前照灯照得更远，照得更宽（图 2）。
图 2 AFS 系统的高速道路照明 Fig.2 Motor-way Passing Beam of AFS
1.2.4 恶劣天气照明模式 恶劣天气照明模式主要针对的是阴雨天气，此时地面的积水会将前照灯打在
地面上的光线反射至对面会车司机的眼睛中，使其眩目，进而可能造成交通事故。 AFS 系统能变换合理的光型，减弱地面可能对会车产生眩光的区域的光强（图 3）。
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第一章 绪论
图 3 AFS 系统的恶劣天气道路照明 Fig.3 Wet Road Passing Beam of AFS
本文以 ECE R123 法规为基础，对 AFS 系统不同级别的近光功能，包 括 C 级基础近光、V 级城市道路近光、E 级高速道路近光、W 级恶劣天气 近光以及各级近光的弯道照明 T 模式的功能实现条件和实现方式以及配 光测点要求进行了逐一研究。同时根据试验室实际情况，建立并完善 AFS 系统配光性能的检测方法。
In this paper we searched photometric requirements and test points of （C、V、E、W）Passing beam and their bending mode(T). Establishing the ability to test AFS.
保密□，在 本学位论文属于
不保密√。
年解密后适用本授权书。
（请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名： 卜伟理
指导教师签名：黄宏成
日期：2009 年 4 月 20 日
日期：2009 年 4 月 20 日
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上海交通大学工程硕士学位论文
第一章 绪 论
第一章 绪论
1.1 引言
随着社会的发展和技术的进步，汽车所行驶的周边环境已变得越来越复杂 多样。道路的限速不同、路面的照明不同、行人的密度不同、天气条件的环境不 同，使得传统上只具有近光和远光两种照明模式的前照灯，已无法满足人们日益 增长的行驶安全需要。人们普遍希望能在未来的汽车上安装一种能够显著提高行 车安全和舒适驾驶的照明系统，这种照明系统能根据周边环境调整自身的配光方 式，提供更大的照明范围和照明距离，同时也能改善传统前照灯的照明死角，这 就是前照灯自适应系统（AFS）[1] [2]。
过去的十年中，汽车装备了越来越智能化的系统以改善行车安全性和驾驶舒 适性。AFS 系统作为汽车的主动安全部件，其通过传感器来获得车辆行驶过程中 周边环境的信息，并将前照灯模式变换为相应的照明状态。譬如，在蜿蜒的乡间 公路，AFS 照明状态能随着道路的弯曲程度而改变。通过来自于方向盘转角传感 器和速度传感器的信息，系统能自动判断道路曲率，并在此基础上，按不同的速 率和角度使近光灯进行随动，对于原先的死角进行照明，获得安全舒适的道路照 明效果[3]。
Class C is same to the passing beam of common headlamp,and passing beam of common headlamp can pass photometric requirement of class C. So we change the angle of headlamps to achieve AFS function. From the test result, we can draw a conclusion that common headlamp can achieve the function of class C，class V and class E. But it can not achieve the class W because it can not pass all photometric requirements for “25LL”，“Zone III”and “Segment 10”.
产品验证阶段：在设计指导规范的基础上，制造 AFS 样品雏形并进行实车试 验，对其环境适应性进行评估和改进。
草案递交：1999 年，在巴洛克召开的 GRE 44 次会议上正式提交 AFS 技术要 求草案。
在此技术要求草案的基础上，ECE 于 2007 年正式发布 ECE R123 法规，该法 规定义了 AFS 系统的各类照明模式，并对每个模式提出了配光试验要求。同时和 传统前照灯法规类似，为了保证灯具在正常使用条件下的耐候性，R123 法规中 还对于灯具的材料特别是配光镜材料提出相应的试验规定。
城市中一般都有路灯照明，但道路复杂、源自文库错。传统前照灯近光因为光型比
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较狭长，不能完全适合城市道路照明需要。在市区车辆行驶速度较为缓慢的前提 下，AFS 系统使用比较宽阔的光型，以便在道路边缘和交叉路口都能获得较好的 照明，有效地避免了与岔路中突然出现的行人、车辆可能发生的交通事故（图 1）。
上海交通大学 硕士学位论文 AFS（前照灯自适应）系统相关法规的研究分析 姓名：卜伟理 申请学位级别：硕士 专业：车辆工程 指导教师：黄宏成;张建文
20090301
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摘要
AFS（前照灯自适应）系统相关法规的研究分析 摘要
前照灯自适应系统（Adaptive Front-Lighting Systems，以下简称 AFS），是一种能适应各种不同环境条件的智能前照灯系统，是未来汽车 前照明系统的主要发展方向。通过多年的研究，目前欧洲已形成了针对 AFS 系统的较为成熟的法规 ECE R123《关于机动车自适应前照明系统 （AFS）认证的统一规定》。
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第一章 绪论
其对应法规，2007 年随着 ECE R123 法规的发布，终对 AFS 系统形成了一个明确 的定义及要求，并正式将这类灯具纳入了认证范围。
ECE（Economic Commission for Europe）全称为欧洲经济委员会。早在 20 世纪 50 年代，随着欧洲汽车工业的不断发展，交通安全日益得到人们的重视。 ECE 认识到道路交通安全光靠制定道路交通守则是不能保证的，因为它与机动车 本身的结构性能有直接的关系。于是 ECE 于 1953 年在其下属的内陆运输委员会、 道路交通分委会专门成立车辆结构工作组——WP29。针对车辆结构性能方面的要 求为各国政府起草一些建议或推荐要求。后来，随着欧洲汽车生产和贸易的迅速 发展，各国原有的汽车法规和认证方式阻碍了贸易自由化和技术交流。为此，ECE 于 1958 年 3 月 20 日在日内瓦制定了《关于采用统一条件批准机动车辆装备和部 件并相互承认此批准的协定书》（简称《1958 年协定书》）。这一具有法律效力的 多边框架协定书，旨在整个欧洲各国互相承认对这种型式认证的批准，以便打破 欧洲各国的疆界，便利汽车贸易与技术交流。ECE/WP29 下设 6 个专家组，其中 灯光与光信号专家组（GRE）专门负责灯光 ECE 法规的制、修订工作。到目前为 止 WP29 共制定 126 项 ECE 汽车技术法规，其中与汽车前照灯相关的法规包括， 白炽灯泡和卤素灯泡前照灯的 ECE R112 法规和气体放电光源前照灯的 ECE R98 法规，以及针对自适应前照灯的 ECE R123 法规。
1.2 AFS 技术现状
经过多年的研究和开发，各大汽车制造商均形成了独特且有效的 AFS 技术能 力。虽然这些技术的配光实现方式有所不同，但就其设计初衷和功能模式均大同 小异。在此本文将以欧洲的现行法规为依据，介绍目前已经被广泛认同的 AFS 照 明模式[4] [5]：
1.2.1 基础照明模式 基础照明模式适合于在环境照明不好的普通道路上行驶的车辆，其类似于普
1.3 AFS 系统相关法规简介
AFS 前照灯是未来汽车灯具的一个发展方向，与传统的前照灯不同，AFS 前 照灯具有多种能适应于不同外界环境的照明模式，能根据汽车所处的不同状态和 环境，自动改变照明的效果。然而 AFS 究竟是什么样的东西，它究竟应该具有什 么样的功能或应该达到什么样的要求，大家均没有一个统一的说法。欧洲 1994 年启动了 Eureka Project（EU1403）计划，联合多家知名厂家研究 AFS 系统及
同时，从 ECE R123 法规和 ECE R98 法规（传统前照灯）配光测点间 的对比分析以及样品试验结果来看，传统前照灯的近光能满足 AFS 系统 中的 C 级近光的配光要求。AFS 系统 V、E、W 级近光可以在 C 级近光的 基础上，通过调整左右前照灯的照射方向而合成。为进一步研究 AFS 系 统和传统前照灯配光性能上的差异，本文将 AFS 各级近光的合成方法用 于传统前照灯，并按 AFS 系统各级近光的配光要求进行试验。从试验结 果来看，该传统前照灯在光学系统不变的前提下，通过变化左右灯的照 射方向，可以实现并满足 AFS 系统 C、V、E 级近光要求。而对于 W 级近 光，由于无法同时满足“25LL”、“III 区”、“线段 10”测试区域的要求， 故无法实现该功能。 关键词 前照灯自适应系统，前照灯，近光，配光检测
ECE R123 法规源于 ECE 的 Eureka Project（EU1403）计划，即尤利卡项目。 该项目从 1994 年开始历时 10 年时间，由荷兰、德国、法国、意大利、瑞典等国 的十多个大型汽车灯具和光源企业参与。项目共分为三个阶段
可性能研究阶段：主要针对不同环境下汽车前照明的需求以及对于前照灯进 行操纵的技术能力进行研究，并在此基础上形成 AFS 系统设计指导规范。
学位论文作者签名：卜伟理 日期： 2009 年 4 月 20 日
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本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交 通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
1.2.5 弯道照明模式 当车辆进入弯道时，传统前照灯的光束因为和车辆行驶方向保持一致，所以
不可避免的存在照明的暗区。一旦在弯道上存在障碍物，极易因为司机对其准备 不足，引发交通事故。AFS 系统解决的方法是：车辆在进入弯道时，产生旋转的 光型，给弯道以足够的照明。
图 4 AFS 系统的弯道照明 Fig.1 The Passing Beam Bending of AFS
I
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ABSTRACT
RESEARCH ON REGULATION OF ADAPTIVE FRONT-LIGHTING SYSTEMS ABSTRACT
Adaptive Front-Lighting Systems (AFS) direct the headlight output so that the beam pattern is optimized for different environment conditions.ECE R123“Uniform provisions concerning the approval of adaptive front-lighting systems (AFS) for motor vehicles”is newest AFS Regulation in Europe.
KEY WORDS AFS,headlamp,passing beam, photometric
II
上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
图 1 AFS 系统的城市道路照明 Fig.1 Town Passing Beam of AFS
1.2.3 高速道路照明模式 适合高速道路的照明。车辆在高速公路上行驶，因为具有极高的车速，所以
需要前照灯比普通前照灯照得更远，照得更宽（图 2）。
图 2 AFS 系统的高速道路照明 Fig.2 Motor-way Passing Beam of AFS
1.2.4 恶劣天气照明模式 恶劣天气照明模式主要针对的是阴雨天气，此时地面的积水会将前照灯打在
地面上的光线反射至对面会车司机的眼睛中，使其眩目，进而可能造成交通事故。 AFS 系统能变换合理的光型，减弱地面可能对会车产生眩光的区域的光强（图 3）。
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第一章 绪论
图 3 AFS 系统的恶劣天气道路照明 Fig.3 Wet Road Passing Beam of AFS
本文以 ECE R123 法规为基础，对 AFS 系统不同级别的近光功能，包 括 C 级基础近光、V 级城市道路近光、E 级高速道路近光、W 级恶劣天气 近光以及各级近光的弯道照明 T 模式的功能实现条件和实现方式以及配 光测点要求进行了逐一研究。同时根据试验室实际情况，建立并完善 AFS 系统配光性能的检测方法。
In this paper we searched photometric requirements and test points of （C、V、E、W）Passing beam and their bending mode(T). Establishing the ability to test AFS.
保密□，在 本学位论文属于
不保密√。
年解密后适用本授权书。
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学位论文作者签名： 卜伟理
指导教师签名：黄宏成
日期：2009 年 4 月 20 日
日期：2009 年 4 月 20 日
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第一章 绪 论
第一章 绪论
1.1 引言
随着社会的发展和技术的进步，汽车所行驶的周边环境已变得越来越复杂 多样。道路的限速不同、路面的照明不同、行人的密度不同、天气条件的环境不 同，使得传统上只具有近光和远光两种照明模式的前照灯，已无法满足人们日益 增长的行驶安全需要。人们普遍希望能在未来的汽车上安装一种能够显著提高行 车安全和舒适驾驶的照明系统，这种照明系统能根据周边环境调整自身的配光方 式，提供更大的照明范围和照明距离，同时也能改善传统前照灯的照明死角，这 就是前照灯自适应系统（AFS）[1] [2]。
过去的十年中，汽车装备了越来越智能化的系统以改善行车安全性和驾驶舒 适性。AFS 系统作为汽车的主动安全部件，其通过传感器来获得车辆行驶过程中 周边环境的信息，并将前照灯模式变换为相应的照明状态。譬如，在蜿蜒的乡间 公路，AFS 照明状态能随着道路的弯曲程度而改变。通过来自于方向盘转角传感 器和速度传感器的信息，系统能自动判断道路曲率，并在此基础上，按不同的速 率和角度使近光灯进行随动，对于原先的死角进行照明，获得安全舒适的道路照 明效果[3]。
Class C is same to the passing beam of common headlamp,and passing beam of common headlamp can pass photometric requirement of class C. So we change the angle of headlamps to achieve AFS function. From the test result, we can draw a conclusion that common headlamp can achieve the function of class C，class V and class E. But it can not achieve the class W because it can not pass all photometric requirements for “25LL”，“Zone III”and “Segment 10”.
产品验证阶段：在设计指导规范的基础上，制造 AFS 样品雏形并进行实车试 验，对其环境适应性进行评估和改进。
草案递交：1999 年，在巴洛克召开的 GRE 44 次会议上正式提交 AFS 技术要 求草案。
在此技术要求草案的基础上，ECE 于 2007 年正式发布 ECE R123 法规，该法 规定义了 AFS 系统的各类照明模式，并对每个模式提出了配光试验要求。同时和 传统前照灯法规类似，为了保证灯具在正常使用条件下的耐候性，R123 法规中 还对于灯具的材料特别是配光镜材料提出相应的试验规定。