一、眩光的影响

　　驾驶员清晰地观察到前方一段距离的道路信息，是安全驾车的前提和保障。然而在夜间，眩光会对驾驶员的视觉功能产生影响，增加了行车的危险性。

　　眩光是照明设计领域中必须引起注意的问题之一。视场中极高的亮度或强烈的亮度对比，使观察者视力降低或眼睛不舒适甚至疼痛的现象统称为眩光。眩光分为失能眩光和不舒适眩光两类。前者可造成视觉功能的衰减，它是由于眼内光线的散射降低了像的对比而引起的；后者则造成舒适程度的降低，引起烦躁疲劳甚至疼痛，但不会损害视觉。在夜间行驶条件下，随着视场亮度的增加，驾驶员首先感到不舒适眩光，但尚不会影响视觉功能；随着亮度的进一步增大，不舒适感趋于严重并伴随有部分视觉功能的丧失，这时两种眩光同时存在；当继续增加视野中亮度时，视觉功能将受到严重影响，甚至会暂时失明，很可能引发交通事故。

二、常见防眩措施的分析

　　机动车前照灯眩光问题的克服方法，目前有二种较为可取：防眩系统有偏振前照灯系统和自动调光前照灯系统。前者旨在以光学方法解决眩光问题，它是以相位相差90度的两偏振片分别安装于前照灯和驾驶员眼睛前方，在车辆交会时，对面车辆前照灯的灯光将被偏振片滤去，不会直射到司机眼中，而照射到行人、标志和路面设施的光线则经过反射可以透过偏振片传输到驾驶员的眼睛，从而达到既不影响行驶又能避免眩光的目的。而后者则采用在交会时调解前照灯的发光强度以起到防眩的目的。然而，这两种方法并未得到推广，其原因在于安装了这种防眩系统后，仅对交会时的对方车辆提供了防眩的可能，如与未安装防眩系统的普通车辆会车，眩光仍然存在。

　　目前，国内外仍然采用最为简单的关闭远光灯、开启近光灯的方法。它并未解决远光引起的眩光，并且由于前照灯不同的配光性能。在交会时眩光还是无法避免的。在此，我们提出采用脉冲照明防眩技术来解决眩光问题。

三、脉冲照明防眩的机理

　　众所周知，眩光是由于视场中眩光源与背景间亮度的对比所引起的。在无法对眩光源和背景的亮度进行控制的行车情况下，使用脉冲照明防眩系统可以遮挡眩光源减少其对眼睛的影响，同时又不会干扰己方前照灯的照明效果，从而达到防眩光的目的。

　　脉冲照明防眩系统采用高速频闪脉冲氙灯作为前照灯，同时配置同步启闭的液晶光开关作为挡光板，置于驾驶员眼前，将其设定为仅在前照灯闪光时开启，而其余时间处于关闭状态。这样，不仅可以衰减前方的眩光，也不会对己方前照灯的照明效果产生影响。当交会过程中对方车辆也采用脉冲前照灯时，则首先通过光传感器测定对方频闪的周期相位，并按照事先设定的协议程序将一方的相位调整半个周期，以避免频闪的重叠，并达到完全消除眩光的目的。

图1给出了脉冲前照灯防眩系统的各个组成部分，其相应功能如下：

　　1、脉冲前照灯。该灯由高速频闪的脉冲氙灯制成，其闪光频率高于人眼所能察觉的范围，所以可被视为普通连续光源，其亮度相当于脉冲光源的平均亮度。脉冲氙灯有两个特点：首先，其光谱十分接近太阳光谱，光色和显色指数均比较理想；其次，脉冲氙灯的脉冲宽度可以做到很短，而由于其具有极高的瞬间发光功率，平均亮度并不会由于频闪而过低，适合作为频闪光源来使用。

　　2、挡光板。由一个电控开关元件制成，能满足于脉冲前照灯同步的高速开关速度。为防眩其电光开关的速度以及打开和关闭时的透光率均有一定的限制，并可制成眼镜佩戴使用，这样不仅小巧方便，而且能够最大限度地降低挡光板的开关功耗。

　　3、光电传感器。由一对光敏三极管组成，分别接收眩光和背景光，根据其强度给出相应的电信号，发送至控制器，以判断是否需要防眩或其他操作。要求传感器所使用的光敏管光电特性一致，并且具有较大的信号动态范围和较小的漂移电流。除此之外，传感器还能检测己方车灯的状态及测定外部光脉冲强度和相位信息。

　　4、控制器。这是整个防眩系统的控制核心。其作用有以下三点：一是输入和输出功能，包括输出己方车灯的触发控制信号、挡光板的驱动控制信号和输入光电传感信号与车灯的自检信号；二是人机交互功能，为驾驶员提供一个信息输入的界面，同时显示系统所获得的信息；三是防眩方面的信号处理功能：判断导致眩光的脉冲光存在并相应调整挡光板开关相位，判断外部眩光并进行防眩操作，最后判断防眩效果并进行自动调节。

四、脉冲照明防眩系统的实用性设计和分析

　　脉冲防眩系统是为机动车在夜间行驶中解决眩光问题，为驾驶员提供更加理想舒适的观察效果，从而有益夜间驾驶员的安全性。因此，需要考虑以下因素。

　　挡光板开启占空比η的调节

　　脉冲防眩系统是挡光板的高频启闭与脉冲灯的配合，达到遮挡住外部光线而保留了己方用于照明的光线。然而实际的外界光并非全是眩光，还包括交通红绿灯、刹车灯等信号光。而且，对不同的驾驶者而言，其视觉敏感度和对外界光线的适应程度也会有很大差异。因此，该系统还应具备驾驶者自行调节视觉舒适度的功能，在限制眩光的同时，使信号光仍得到观察和辨别。

　　我们知道，眩光主要取决于眩光源光强与整个视场亮度的比值，当该比值大于某一临界值时就会产生眩光。如设该临界值为α，考虑观察者差异和己方前照灯照明导致的背景亮度的增加值S，则不会产生眩光的充分条件为：   G ≤ α

　　S + B

　　式(1)中G为致眩光源亮度，B为视场背景亮度。在脉冲防眩系统中，挡光板处于周期启闭状态，而己方照明效果不受挡光板遮挡。因此，若挡光板开启时间占总时间的占空比为η，(1)式可改写为式(2)：   ηG ≤ α

　S + ηB

经整理可得式(3)：   η≤ αS

　G - αB

　　其中η可在0至100%之间进行调节，以满足防眩目的。但当η选择过小时，则会遮去过多的背景光造成防眩过度，遮去过多应该保留的背景光。因此，我们应调节η合宜，从而在降低眩光的同时，保留必要的外界光。

　　进一步分析，当G-αB的值小于等于零时，若开启前大灯，由于αS的值恒为正，挡光板可以保持开启状态而不必工作，即使前照灯不打开，即αS的值恒为零，也不会产生眩光。而当G-αB的值大于零时，我们首先要打开前大灯引入αS值，提高视场背景亮度，以抑制眩光的产生。若引入αS值仍不足以消除眩光，则须引入占空比η，调节其使之满足上式的要求。

　　在实际操作过程中，不等式右侧的各项取值，除α外，均由光电传感器测定后提供给控制器。而α是一个因人而异由驾驶员自行调节的参数。控制器根据传感器提供的数据，结合驾驶员设定的临界值，自动计算并控制挡光板的开启占空比，从而综合平衡防眩和观察的需求。

　　挡光板的调节速度

　　在挡光板开启占空比调节过程中，应充分考虑人眼对光线的适应滞后性，以处理好调节的速度与人眼适应性之间的关系。为了避免因外界眩光或背景光突然变化而给人眼带来的不适应，调节速度应按如下方式控制：当眩光为突然出现时，可较快地减少开启占空比η，以避免致眩；但是在眩光消失或是背景忽然变亮时，则不宜立刻增大η，而应缓慢调节η到标准状态，该调节过程可以是0.5秒至1秒。

　　多车交会时的相位分析

　　脉冲前照灯均产生高稳频精度的闪光，当光电传感器测得眩光中的脉冲闪光时，则一方应按已制定的协议程序将己方前照灯的闪光调整到恰于对方两次闪光的中间时刻，即双方相互锁定，并保持180°相位差。会车期间，即使因颠簸、遮挡、杂光等造成失锁，前照灯仍将保持在失锁前调整好的相位上，并和对方前照灯交错频闪，直到重新锁定。对于挡光板而言，应对挡光板开启占空比η进行调节，但要从眩光的传感信号中扣除已遮挡住的眩光分量。当迎面与多辆同样使用脉冲照明的车辆交会时，要处理好相位锁定的选择性，即有眩光脉冲（相向而行）时，按上述方法以180°相位差锁定眩光中最强的脉冲；无眩光脉冲（同向而行）时，无眩光脉冲按360°相位差锁定背景光中最强的脉冲。锁定原则为：超前的锁定滞后的。按此方式处理，当多个使用脉冲前照灯的车辆交会时，同向行驶的车辆应在同一时刻闪光，不同向行驶的车将以180°相位差在另一时刻同时闪光，其中对外界脉冲信号是否为眩光的判断标准极为重要，同时应处理好外部脉冲眩光与已方灯光恰好重迭而导致无法区分的情况。

五、脉冲照明防眩系统的优势

　　1、采用脉冲照明防眩系统技术的一方受益，且不会给对方造成影响。而其他几项机动车防眩技术中己方不能直接受益，而需要对方的配合才能真正达到防眩目的，从而影响了技术的推广。因此，本技术比较容易得到普遍认可与推广。

　　2、防眩考虑了驾驶员差异而自行调节的眩光临界值，对控制器程序中设定了对不同参数取值的判断和控制，能有效地避免了防眩过度的现象。

　　3、可有效地防止各个方向杂散光源所造成的眩光。

　　4、防眩功能在最初设定好眩光临界值后，所有参数的采集、计算和对前大灯、挡光板的控制均有控制器自动完成。

　　5、车辆交会过程中，相位自行锁定，不会造成司机观察效果的间断。

　　6、该系统还可利用频闪灯光进行数据通讯，帮助完成智能化交通的实现。

结论

　　本文从脉冲照明防眩系统对机动车夜间行驶中的防眩进行了探讨，旨在解决夜间驾驶造成困扰的防眩难题。该项技术现仍处于起步阶段，它的实现和推广仍需要更多的技术研发和实践考验。脉冲照明防眩技术的研发具有相当的社会意义，对人们的生命安全和交通能力的提高十分有益，希望通过本文能够得到更多的关注，加速该技术的产业化，发挥其广阔的技术应用前景，促进我国汽车照明的进步。