DMD车灯投影是啥?对驾驶安全的提升真有这么大?
2021-03-19 10:41:30

车灯一直被认为是汽车的“眼睛”,能够帮助司乘看清前方的路况。但你有没有想过,如果这双眼睛能够将信息投射到路面上,变成一块显示屏,会带来什么好玩的新东西呢?



今天我们就来聊聊DMD技术——车灯投影。


什么是DMD?

PART 00


可以将DMD理解为一个半导体光开关,其工作原理就是通过各种元件来控制光线,最终实现影像的投影。此前广泛应用于各种投影仪和激光设备。



继2020年9月新奔驰S上市DMD又上了一次车灯行业的热搜之后,国内外众多车厂也是纷纷摩拳擦掌要抢头条。



2021年1月,智己汽车发布高端智能纯电动汽车品牌IM智己。


260万像素DMD+5000颗LED ISC组成的智慧灯光系统。可根据高精地图导航道路规划,实现车道级的导航引导。



还可以通过整车感知系统,识别道路变窄工况,提前自动触发DMD投影功能。并能自动适配车道投影光学车道线。


如此智能的DMD技术,但却引发了很多人的疑问:将信息投影在道路前方,是否真的对行车安全有帮助呢?本文将通过收集到的一些文献,对此加以论证。


DMD投影回顾

PART 01


此前有奔驰新S级、长城VV6/VV7,奥迪e-tron Sportback,IM智己等几款装配有DMD的车型已经上市或接近上市。



马瑞利开发的h-Digi模组

市面上第一款量产DMD模块


奔驰前大灯的3个远近光模组合起来的光路图如下图所示,广角近光模组覆盖近车范围的宽度部分,84像素ADB模组覆盖的是车正前方的远光区域,包含截止线附加的近光范围。



DMD模组处于2个模组覆盖范围内的区域,协助84像素模组一起实现ADB的功能。


在近光的中心区域和远近光的正前方,DMD模块的光型和84像素ADB模组的光型完全的重合,由于DMD有更高的像素和精度(130万像素),因此DMD模块的阴影区域相较于ADB模组的阴影区域更加精确面积更小,因此产生的屏蔽效果更好,理论上行车安全性更高。


远近光光路图


改善ADB的安全性只是DMD众多改善行车安全性能中的一个,对行车安全更有帮助的是辅助道路投影,辅助道路投影又可分为两种。


第一种投影是指对驾驶员的信息或警告,比如前方有施工区域、限速标志、导航信息等。


第二种投影是车道投影,其目的是帮助驾驶员了解驾驶状况,例如当前车道上自己车辆的宽度和位置信息等,这些信息有助于驾驶员更好评估自己车道上安全信息。


道路施工产生的车道改变是高速路上常见的情况,特别是对夜晚行车的安全有很大的隐患。在行车的正前方区域,从水平角度-4°到-1°的区间,车道投影对驾驶员来说是一个非常有用的功能。


车道投影


已经有多项研究表明,对于这种新的车道投影功能,其它驾驶员基本上不会被投影所迷惑或分心。


DMD车道投影的测试环境和条件

PART 02


测试对象为一辆在前挡风玻璃后配备了一个摄像头的车辆。摄像头的功能包含远近光控制(如ADB)的信息输入、交通标志识别和车道保持功能。车道保持功能需要计算每一时刻车辆在自己车道上的即时横向位置。


因此,摄像头不断捕捉车辆的中轴线到道路两侧路标线的横向距离。根据这些信息,可以计算汽车中轴线到车道中心的距离和车道宽度。


测试环境为一段高速路段,下图显示了不同高速路段的道路测量数据。第一段包括了一个缩小车道宽度的施工区。施工区内有两个路段,分别为道宽d1=2.50 m和d2=2.70 m的路段,造成这种道宽差别的原因是施工区左侧有没有混凝土护栏。 


测试路段

包含施工区域d = 2.50和2.70m路段


下图显示的是驾驶者的驾驶视野以及DMD车道导向投影实拍。通过对比在同一施工区内有无DMD车道投影的驾驶数据,来分析每个驾驶者的个人驾驶行为。


图中显示的DMD车道较短,是考虑到进入和离开施工区的过渡区,较短的DMD车道投影线比标准15m长的DMD车道投影线更加有效。


测试实车视野

摄像头居中,开启DMD车道投影


测试在拥有3车道的4个施工区进行。对于每个测试驾驶员,总测试路段长度为L=2.80km。共对20多公里的驾驶距离进行了数据统计,并且对每个施工区(有/没有DMD车道投影)的数据进行了直接比较。 


高速路段路况


该测试路段的道路数据如下图。例如2.50m宽(道路标记之间为2.40米)。两侧后视镜之间的车辆宽度为2.13 m。如果车辆完全居中于车道上,则从车辆最外层轮胎到道路标记的间距左右各有d=25cm。


测试道路和测试车的数据


测试结果分析

PART 03


测试记录了每个驾驶车辆在每个施工路段的所有驾驶数据(包含车速、方向盘角度、车道宽度、本车道横向位置、摄像头检测到的物体等)。然后,针对每个驾驶车辆,将车辆中轴线与本车道的横向距离随时间变化的参数进行函数分析,用以反映DMD车道投影的影响。


下图为施工区3的测量数据。在没有DMD车道投影的情况下,偏离安全驾驶边界的左振幅约为42cm,右振幅约为28cm。在有DMD车道投影的情况下,振幅明显较小,为左侧28cm和右侧18cm。


驾驶员在路段3的测试结果


“安全驾驶边界”的定义为车宽1.90m(轮胎外侧)且道宽为2.40 m时,190±25cm(车宽±安全间距)的区域。如果驾驶员保持在这个“安全驾驶边界”内,发生侧面碰撞的风险很低。


在没有DMD车道投影的情况下,驾驶员超出“安全驾驶边界”约为305m(37%),即意味着驾驶员有撞击左边护栏的风险。


相比之下,有DMD车道投影的驾驶员,横向振幅较小,在安全驾驶边界外的时间很短,只占总时间的1.5%,几乎可以忽略不计。 


下图显示了其它驾驶员在施工区4的测量结果。在没有DMD车道投影的情况下,几乎可以一直在“安全驾驶边界”内行车,超出的只有两个很短的区域。相较而言,有DMD车道投影时居中驾驶更稳定,整个行程都没有偏离“安全驾驶边界”。


驾驶员在路段4的测试结果


而另一类驾驶员在没有DMD车道投射的情况下,都有明显的右倾驾车习惯。但在开启DMD车道投影的后,能够更好的居中驾驶。


虽然仍然有稍许右倾的迹象,但是,超出“安全驾驶边界”的时间只有不到3%,与没有DMD车道投影的情况(约20%)相比,非安全驾驶时间明显减少。


DMD投影的总结和展望

PART 04


通过以上DMD车道投影对安全驾驶行为的测试分析,我们可以得出几个很明显的结论:


  • 有DMD车道投影时,所有驾驶员都能更好的居中驾驶;

  • “安全驾驶边界” 在DMD车道投影开启后得到更好的保持;

  • 虽然不是所有驾驶员的驾驶习惯都被DMD车道投影完全改变,但是对驾驶行为都产生了积极的影响,直接提高了整体交通安全水平。


本次测试充分论证了DMD投影对驾驶行为的积极影响,但是路面投影怎么更好的为行车安全服务,还有很多领域需要进行大量的科学研究和测试。


但是显而易见的是,随着汽车互联,自动驾驶的兴起,汽车照明也在逐步走向智能化和数字化,越来越多的车型将会装载路面投影以提高整体行车安全水平,甚至将来可能成为未来汽车的标配。