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汽车主动转向头灯系统(即AFS)是随着汽车运行区域的不断延伸、使用环境的不断多元化而出现的一种新型前照灯系统。AFS能很好的改善车辆在各种不同车速、不同路况以及不同的天气状况下行驶时的照明。AFS以车辆转弯时的方向盘转角(或车轮偏转角)、汽车瞬时车速以及车身姿态作为控制器输入,经由控制算法处理后得到头灯偏转角,再转换成控制信号输出到执行电机驱动器,以此对汽车前照灯进行随动调节,使其光束的照射方向与车辆的行驶方向相一致,为驾驶员提供最佳的可见度。AFS能有效的增大车辆夜间转弯等情况下驾驶员的视野,对前方来车也能起到提前警示的作用,显著提高了汽车夜间行驶的主动安全性。文章在分析了AFS基本原理的基础上,完成了对整个系统的研究,包括方案论证、试验台机电系统的设计、虚拟仿真系统的开发以及初步的头灯在环仿真实验。设计了汽车主动转向头灯的硬件系统;搭建了在环仿真试验台;研究了并口通信机制,并利用PC机精确定时的API函数生成步进脉冲;利用VC编程实现了PC机并口对步进电机的驱动控制。在实验台架的基础上,采用3ds Max和Virtools开发组合,开发了具有高实时性、交互性和沉浸感的在环图像仿真系统。能实时接收控制算法计算出的车速、方向盘转角和头灯转角信号,作用于Virtools中的汽车模型,在3维虚拟世界中模拟真实的驾驶情况。分析综合了当前对汽车头灯随动转向规律的研究结果,提出了两种全新的头灯随动转向转角特性模型,并在matlab软件里面进行了仿真验证。用VC++6.0编写了AFS系统控制界面程序,实现了传感器信号采集与处理、头灯随动转向算法、并口数据输入输出以及与Virtools程序的实时数据通信功能。深入研究了Virtools SDK编程,开发了一个用于Virtools的通信模块BB,解决了Virtools程序不能与非Virtools开发的程序间通信的问题。最后,进行了在环仿真实验,演示并验证了AFS头灯随动转向的效果。本文搭建的实验台为汽车主动转向头灯随动转向规律的研究提供了实验依据,也为主动转向头灯的开发应用提供了实验基础。