Ночное видение в машину

Мечта любого стритрэйсера или просто любителя погонять по ночным улицам. Система, которая предупредит о любой ямке, которую вы не увидите в темноте. Речь идет об автомобильной системе ночного видения. Фактически это очередная система активной безопасности автомобиля, причем совершенная настолько, что передвижение в ночных условиях теперь станет на порядок безопаснее, для водителя и пассажиров. Давайте разберемся как работает ночное видение на автомобиле.

Чего ждать от системы?

Итак, как мы уже разобрались, система изначально создана разработчиками, чтобы облегчить передвижение в темное время суток. Она способна информировать водителя о таких особенностях передвижения, как:

• всевозможные препятствия на дороге, которые плохо освещены или не попадают в пределы видимости водителя;
• наличие других участников дорожного движения, которые могут представлять потенциальную опасность;
• также у вас всегда будет информация о дальнейшей траектории дороги по которой вы едете.

Встреть систему ночного видения на сегодняшний день можно на легковушках премиального класса.

Принцип работы

В основе этой системы безопасности лежат датчики, которые могут улавливать тепловые и инфракрасные сигналы. Также есть специальная камера, которая снимает изображение. После чего вся информация передается на бортовой компьютер.

После чего бортовой компьютер обрабатывает полученную информацию и проецирует ее на дисплей в виде бесцветного масштабного образа.

Вообще, по принципу действия различаются два вида системы ночного видения.

1. Активные. При своей работе используют дополнительные источники инфракрасного цвета, которые устанавливаются на автомобиль отдельно. На выходе водитель получит высокое разрешение и четкость изображения. Дальность работы таких систем доходит до 250 метров. Активные системы для своих автомобилей используют концерны Тойота и Мерседес.
2. Пассивные. У таких систем нет своего инфракрасного датчика. Однако тепловизор самостоятельно фиксирует инфракрасное излучение от самих объектов. Работает он на расстоянии до 290-320 метров. Контрастность на выходе будет очень высокой, а вот разрешение, напротив, низкое. Такие системы безопасности бывают у БМВ, АУДИ и Хонда.

Какая система лучше?

Наиболее совершенными и информативными, по мнению специалистов являются именно активные системы ночного видения. Разберем их работу на примере одной их технических новинок от концерна Мерседес – системе Night View Assist Plus. ЕЕ уникальность заключается в том, что благодаря совершенным датчикам она проинформирует водителя о ямах и неровностях на дороге и предупредит пешеходов о потенциальной опасности. Чтобы понять, как это работает давайте, разберемся из чего, состоит система:

• инфракрасные активные камеры – они располагаются в фарах головного света;
• видеокамера – находится за лобовым стеклом;
• электронный блок управления;
• дисплей в кабине – на него будет выводиться вся информация.

Итак, работа системы построена следующим образом:

• ик-камеры фиксируют всю окружающую дорожную обстановку – препятствия неровности, пешеходов и встречный транспорт;
• задача видеокамеры, понять в какое время суток едет автомобиль, а также следить и вовремя предупреждать о наличии на трассе помех или других автомобилей, которые движутся по встречной полосе или просто едут впереди;
• электронный блок управления, должен обработать и проанализировать всю полученную информацию, после чего она будет выведена на экран информационного табло.

Последний, кстати, в зависимости от модели автомобиля может быть как отдельным, так и интегрированным в навигационную систему машины.

В самых первых системах ночного видения информация проецировалась прямо на лобовое стекло. Однако во время испытания, выяснилось, что это только мешает водителю.

О пешеходах, которые могут не заметить приближающийся автомобиль, разработчики системы безопасности тоже позаботились. Они будут предупреждены об опасности с помощью коротких световых сигналов. Однако работает это лишь в том, случае если нет встречных машин, чтобы не ослепить их водителей.

Идеальными для работы системы являются следующие условия:

• скорость движения автомобиля более 45 километров в час;
• расстояние пешеходов и помех на трассе не далее, чем 80 метров от автомобиля. (В иных случаях информация может быть незначительно искажена).

Установка системы

Вообще, система ночного видения для премиального автомобиля, является штатной частью системы активной безопасности и переустанавливается еще с завода. Однако на сегодняшний день можно при желании приобрести системы и отдельно и установить ее хоть на Жигули.

Обычно в комплект входит тепловизор, камера и инфракрасные датчики. Бывают варианты для конкретной модели автомобиля или универсальные.

Стоимость комплекта от 50 до 100 тысяч рублей. Кроме того, придется заплатить за монтаж и настойку оборудования. Сделать это самостоятельно весьма непросто.

Будущее системы ночного видения автомобиля

Сейчас подобные системы безопасности скорее экзотика, которую можно встретить только на очень дорогих машинах. Однако суда по темпам развития системы, вскоре она может стать и весьма обыденной опцией, которая появится даже на наших Жигулях. В дополнение к автопилоту, естественно.

Пока же инженеры занимаются совершенствованием своего детища. К примеру, недавно, компания БМВ представила интеллектуальную систему безопасности, которая находит пешеходов в опасной близости от проезжей части. Делается это при помощи датчиков сердцебиения. Они умеют находить живое существо в радиусе 100 метров от двигающегося автомобиля. Информация об этом выводится на специальный дисплей, кроме того, система сама освещает идущего по обочине пешехода с помощью специальных диодных фар, которые могут поворачиваться на 180 градусов и освещать объекта находящиеся даже на отдалении от проезжей части.

Система ночного вождения — это система, предназначенная для повышения восприятия водителя автомобиля и увеличения дальности видимости в темноте или при плохой погоде вне досягаемости фар автомобиля. В настоящее время на определенных автомобилях премиум класса предлагается в качестве дополнительного оборудования.

Содержание

Тип дисплея [ править | править код ]

•набор инструментов/приборная панель с использованием ЖК дисплея (LCD) высокого разрешения, новейшего типа

•навигационная система или информационный экран, наименее дорогой вариант с расположением дисплея в стороне от поля зрения водителя (используется исключительно BMW и W212 E-класса)

•лобовое стекло посредством главного дисплея, самый ранний тип, регулятор может уменьшить яркость, дисплей близок к углу обзора водителя

Есть два типа систем – пассивные и активные системы, и каждая имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другой [1] [2] [3] .

Активные системы [ править | править код ]

Активные системы используют источник инфракрасного света, встроенный в автомобиль, и освещающий дорогу впереди лучами, невидимыми для человеческого глаза. Есть два вида активных систем – закрытый и открытый. Закрытый использует импульсный источник света и синхронизированные камеры, которые позволяют видеть дальние дистанции (до 250 м) и отличаются высокой производительностью в дождь и снег.

Mercedes-Benz [ править | править код ]

В конце 2005 года компания Mersedes-Benz представила свою систему ночного видения на перепроектированном S-классе. Это была первая система, использовавшая комбинацию ЖК приборов в качестве дисплея. В 2009 году компания Mercedes добавила функцию обнаружения пешеходов, назвав модифицированную систему Night View Assist Plus и предложила использовать её в обновленных S и Е классах, однако, в Е-классе используется дисплей навигационного экрана. Для моделей S-класса 2014 года Night Vision Assist Plus также будет иметь функцию обнаружение животных. Для подачи предупреждающего сигнала система Night Vision Assist Plus связана с системой освещения автомобиля, которая способна сфокусировать луч света на пешеходе или животном и подавать повторяющиеся короткие световые сигналы. Система Night Vision Assist больше не доступна для нового Е-класса.

Toyota [ править | править код ]

В 2002 Тойота представила первую серийную автомобильную активную систему ночного видения или Night View на Lexus LX 470 и Landcruiser Cygnus. Эта система использует проекторы, излучающие инфракрасные лучи, направленные в одну сторону с дальним светом фар автомобиля, CCD камера, получив отраженное излучение, передает сигнал компьютеру, который обрабатывает его и создает черно-белое изображение, которое проецируется на нижнюю часть лобового стекла [4] [5] . В 2008 Тойота добавила для модели Crown Hybr >[6] .

Пассивные системы [ править | править код ]

Пассивные системы не используют источник инфракрасного света, вместо этого они захватывают тепловое излучение, исходящее от объектов, используя тепловизор.

• Плюсы: отличный диапазон действия до 300 метров или 1000 футов, высокая контрастность для живых объектов.
• Минусы: зернистое изображение низкого разрешения, плохо работает в более теплых погодных условиях, более крупный датчик.

Audi [ править | править код ]

Система Night Vision Assistant была представлена в 2010 году на Audi A8. Она использует тепловизионную камеру, установленную за четырьмя кольцами на передней части автомобиля, которая может "видеть" на расстоянии 300 метров (984 фута) вперед. Дисплей в приборной панели выделяет людей желтыми маркировками. Что еще более важно, компьютер может определить, что человек на дороге движется таким образом, что может привести к столкновению с автомобилем. В этом случае пешеход отмечается красным цветом, и водитель автомобиля получает звуковое предупреждение [7] .

BMW [ править | править код ]

Осенью 2005 года компания BMW представила BMW Night Vision на 7-й серии. Эта системная функция дальнего инфракрасного излучения минимизирует несущественную информацию, делая акцент на пешеходах и животных, работает на расстоянии 300 метров или почти 1,000 футов, и позволяет избежать "ослепления" от фар, дорожных световых сигналов и подобных ярких источников света [8] . Осенью 2008 года на перепроектированной 7-й серии BMW добавила систему обнаружения пешеходов, которая при обнаружении пешехода выводит предупреждающий знак на навигационный/информационный экран и лобовое стекло [9] .

Для моделей 2013 года в систему BMW Night Vision была добавлена опция обнаружения животных с функцией Dynamic Light Spot 7-й серии. Как только дальнее инфракрасное излучение обнаруживает на пути пешеходов или крупных животных, угрожающих столкновению в темноте, система направляет на них два отдельно управляемых динамических световых пятна, не создавая неприятных бликов. В случае высокого риска также подается звуковой предупредительный сигнал, и тормоза устанавливаются в режим максимальной готовности. Для моделей 2014 года в BMW 5-й серии также будут установлены эти новые функции.

General Motors [ править | править код ]

В 2000 году компания General Motors представила систему Night Vision на Cadillac Deville, который стал первым автомобилем, проданным с такой системой. Однако продажа была прекращена в 2004 году [10] . Эта система была разработана с Raytheon и работала используя инфракрасную чувствительную камеру, установленную за решеткой автомобиля. Инфракрасное излучение улавливается датчиком, обрабатывается компьютером, а затем отображается на лобовом стекле. Информация отображается в виде черно-белого изображения, выделяя более теплые объекты белым, а более холодные черным цветом [11] [12] [13] . Поскольку эта система выводит стандартный полный видеосигнал NTSC, и используемые запчасти можно легко и недорого приобрести, она стала популярным выбором при установке тепловизионных систем ночного видения на другие транспортные средства [14] .

Honda [ править | править код ]

Осенью 2004 года Honda представила обновленную модель Legend с дополнительной системой ночного видения Intelligent Night Vision. Эта система находила далекое инфракрасное излучение и была первой системой, обнаруживающей пешеходов. Система обнаружения пешеходов предупреждает водителя звуковым сигналом и визуально выделяет пешехода на изображении, проецируемом на лобовое стекло [15] [16] .

В России [ править | править код ]

IRWAY [ править | править код ]

В 2012 году в Екатеринбурге была разработана и запатентована система ночного видения IRWAY, подходящая на любой вид транспорта. При помощи запатентованной технологии, генерирует инфракрасное излучение, регистрируемое камерой ночного видения. Сигнал от камеры передаётся на жк-монитор, установленный на приборной панели водителя, либо на штатный монитор автомобиля. Система позволяет вывести изображение проекцией на лобовое стекло. Изображение отрегулировано таким образом, что масштаб объектов на изображении соответствует тому, что водитель видит своими глазами.

В 2018 году проект IRWAY занимает 1 место в акселераторе Generation S, выходит в массовое производство и стартует продажи по предзаказу.

Разработчики значительного снижения засветки от встречных фар, частоты изображения в 25 кадров, разрешения для подобного вида устройств, видимость до 1500 метров и цветной картинки [ источник не указан 303 дня ]

Сова-150 [ править | править код ]

До недавнего времени в России не существовало аналогов зарубежных систем ночного видения для автомобилей. Однако в 2013 году на рынке появился прибор, известный как Сова-150 [ источник не указан 303 дня ] . Он был создан на базе электронно-оптического преобразователя, позволяющего многократно усилить исходящее от объектов световое излучение. Главным преимуществом прибора является возможность установки на любой автомобиль вне зависимости от марки и модели, а также тот факт, что оптико-электронный усилитель лучше распознает дефекты дороги.

Выйти из сумрака

Как это работает

НАЧНЕМ с того, что, хотя человеческий глаз нередко называют “самым совершенным оптическим инструментом”, видит он всего лишь тысячные доли от всего спектра оптического излучения. Вдобавок при освещении ниже 0,01 люкс (то есть в глубоких сумерках) мы способны видеть только крупные объекты, расположенные неподалеку, и не можем различать цвета.

Приборы ночного видения (ПНВ) работают в недоступном человеку инфракрасном диапазоне оптического излучения. Внешне они напоминают обычную камеру видеонаблюдения. Особый блок – электронно-оптический преобразователь – превращает эти невидимые волны в доступное глазу изображение, возникающее на экране монитора.

По принципу действия ПНВ (в том числе автомобильные) делятся на пассивные и активные. Первые еще называют тепловизорами – они распознают тепло, излучаемое предметами. Чем выше температура у объекта, тем ярче он выглядит на экране, особенно хорошо видны люди и животные. Впрочем, “картинка” у тепловизоров весьма специфичная – она напоминает черно-белый негатив.

Активные ПНВ выдают более привычное изображение. В отличие от тепловизоров они видят не собственное излучение предмета, а отраженные от него лучи инфракрасной подсветки. То есть дорога освещается ИК-фарами точно так же, как и обычными, а специальная видеокамера “видит” ее подобно глазу. Изображение на мониторе можно сравнить с черно-белой фотографией посредственного качества. Различать особо мелкие детали от систем ночного видения не требуется, главное – четко обозначить сам объект. Инфракрасные лучи невидимы, и даже включенные на полную мощность специальные фары не создают никаких помех встречным водителям.

Для подавляющего большинства автомобильных ПНВ предельной считается дальность 300 м. Увеличивать ее нет смысла – все равно на экране монитора пешеход будет отображаться в виде малоразличимой точки.

Редкая птица

ДОЛГОЕ время автомобильные системы ночного видения считались атрибутом лишь дорогих люксовых моделей. Теперь в московской фирме “Арсенал безопасности” разработан ПНВ, который можно установить практически на любой автомобиль – от “Жигулей” до “Мерседеса”. В частности, мы испытали опытный образец прибора, получившего название “Сова”, установленный на “Ладе” 8-й модели.

– Не обращайте внимания на торчащие провода и грубый крепеж, – предупредил директор фирмы и главный разработчик Игорь Литвиненко. – Система полностью работоспособна, но пока находится в стадии окончательной доводки и регулировки.

Самые важные детали ПНВ – два инфракрасных прожектора. Внешне они выглядят совершенно одинаково, но выполняют разные задачи: первый “заливает” пространство на 80 м перед автомобилем широким потоком инфракрасных лучей, а второй дает узкое направленное излучение, бьющее на 250 м.

Сами ИК-фары смотрятся весьма солидно – классической формы, в виде полушария, абсолютно черные, включая излучатель. Будь я владельцем брутального внедорожника, непременно установил бы их на “кенгурятник” – знакомые джиперы умерли бы от зависти. Инкассаторским машинам и другому спецтранспорту они бы тоже пришлись впору. Но легковым машинам эти прожекторы явно не по мерке. На тестовой “Ладе” фары крепятся к дуге на крыше а-ля джиперская “люстра”. Выглядит это, не спорю, внушительно – то ли измерительный прибор, то ли радар. Некоторые автомобили, проезжая мимо стоящей “восьмерки”, даже сбрасывали скорость. Но на свой хэтчбек гольф-класса я бы такое “украшение” не поставил.

Впрочем, по словам Литвиненко, для легковых автомобилей разрабатываются светодиодные прожекторы, которые будут встраиваться в бампер наподобие противотуманных фар.

Второй важный компонент системы – видеокамера, способная видеть инфракрасные лучи. Это модель одной из специализированных иностранных фирм. Камера относительно компактна – размером примерно со стандартный пластиковый стаканчик, но в данный момент она без корпуса, и поэтому в салоне автомобиля выглядит несколько чужеродно.

Еще один элемент – монитор. В момент испытаний использовался недорогой автомобильный телевизор марки “Videovox”. Но “Сова” может работать с большинством жидкокристаллических мониторов, которые есть на рынке, а также со штатными видеосистемами многих автомобилей. Главное условие – дисплей должен располагать аналоговым видеовходом. Этого для системы вполне достаточно. Сигнал с камеры через цифровой блок обработки изображений подается на вход монитора.

Помимо этого система ночного видения оснащена инфра красным фильтром, который устанавливается перед линзой объектива и убирает различные световые помех и, а в скором будущем дополнится еще и специальным цифровым устройством (тоже своего рода фильтром), которое сделает картинку на экране более четкой.

Как “Сова” спасла кошку

ОТЫСКАТЬ абсолютно неосвещенную улицу в Москве оказалось невозможно. Ради чистоты эксперимента мы отправились на совершенно темную грунтовку на дальней окраине столицы.

Было решено сравнить видимость при ближнем свете фар с изображением на экране “Совы”, полученным в тех же условиях. Пара человек из нашей компании взяли на себя роль “манекенов”.

Первая контрольная съемка на дистанции 50 м. А штатные фары у тестовой “восьмерки” довольно слабенькие… Это только наш фотокорреспондент, как и положено человеку его профессии, видит на таком расстоянии пешеходов в темной одежде. Я же, как ни напрягаюсь, различаю лишь смутные силуэты. Зато монитор ясно показывает две фигуры, а в придачу – все неровности дороги с ухабами и колдобинами. Просим наших помощников отойти на 100 м. Теперь они окончательно растворились в темноте. А вот “Сова” все так же отчетливо показывает и дорогу, и пешеходов. Не изменилась даже яркость изображения, только фигурки на экране стали поменьше. 150 м – как говорится, обзор нормальный. 200 м – фигурки заметно потускнели, но по-прежнему различимы. На таком расстоянии их бы не выхватил из кромешной темноты даже дальний свет фар автомобиля…

Неожиданно на экране показался маленький хвостатый силуэт. Кошка! Судя по размерам изображения, она вальяжно пересекала дорогу примерно в сотне метров от нас, но система показала ее совершенно отчетливо. Включаем дальний свет – где же она? Не видно! А вот монитор показал, как зверек проворно юркнул в кусты. Без ПНВ, если бы мы не стояли на месте, а ехали с приличной скоростью, у животного было мало шансов. Так что можно считать, что в данном случае “Сова” спасла кошку…

Одна из самых неприятных и рискованных ситуаций на ночной дороге – разъезд с автомобилем, который едет на встречу тебе. А на совершенно темной улице при этом водителю не видно ничего, за исключением двух ярких точек фар встречной машины. Дорога, ограждения, деревья и, главное, пешеходы, на несколько секунд пропадают из поля зрения. Особенно это опасно для людей, переходящих дорог у и наивно полагающих, что они хорошо видны в свете фар.

Находим большую асфальтовую площадку и выставляем два автомобиля метрах в 40 друг напротив друга, имитируя встречный разъезд. Рядом со “встречной” машиной стоят наши помощники, изображая пешеходов. Зажигаем ближний свет и… не видим ничего, кроме ярких световых пятен. Зато на экране “Совы” рядом с автомобилем четко различаются фигуры людей, да еще и железный забор за их спиной.

После завершения испытаний мы поинтересовались у авторов проекта сроками внедрения ПНВ в производство. Оказалось, об этом говорить еще рано – разработчики не способны самостоятельно наладить серийный выпуск этого устройства. Выполнить разовый заказ могут и сейчас, но цена такого единичного изделия окажется непомерно высокой, близкой к стоимости ПНВ зарубежного производства.

Системы от лидеров автопрома

Инфракрасные излучатели у “Mercedes” находятся во внутренних углах фар.

ИК-видеокамера седана из Штутгарта расположена около зеркала заднего вида.

ВПЕРВЫЕ серийно устанавливать приборы ночного видения на гражданские автомобили начали американцы – первопроходцем стал “Cadillac DeVille” выпуска 2000 года с системой “Night Vision” пассивного типа.

Современные машины оснащаются системами ночного видения обоих типов – и активными, и пассивными. Как правило, сами автопроизводители не разрабатывают ПНВ, а обращаются к признанным авторитетам в области высокотехнологичной электроники, например “Siemens VDO” или “Raytheon Systems Co.”, которые и изготавливают такие системы для ведущих автомобильных концернов.

В качестве примера можно назвать две компании – “Mercedes-Benz” и BMW, которые выпускают автомобили, оснащенные штатными ПНВ. Но подход к принципам работы этих устройств у них принципиально разный.

Мерседесовская система “Night View Assist”, которую мы испытали в тот же вечер, работает по активному принципу. Дорога освещается двумя инфракрасными прожекторами, встроенными в передние фары. ИК-видеокамера расположена в районе салонного зеркала заднего обзора. Информация выводится на ЖК-дисплей, размещенный на приборной панели, в виде черно-белой “картинки”. Поскольку прожекторы выхватывают из темноты абсолютно все объекты, а не только нагретые, изображение весьма реалистично: видны даже мелкие выбоины на асфальте.

Работает все замечательно, настораживает лишь то, что система “Night View Assist” явно считает себя умней владельца. Она позволяет себя включить, лишь когда, по ее мнению, станет достаточно темно. Следующее ограничение – инфракрасные прожекторы загораются только при движении на скорости выше 15 км/ч, этот пункт даже особо отмечен в прилагаемой инструкции. Кроме того, прибор бездействует при движении задним ходом. Видимо, у немецких разработчиков были какие-то причины для этих ограничений. Но работа отечественной “Совы” не зависит от режима движения и освещенности – она может быть задействована когда угодно, даже при выключенном зажигании – от автомобильного аккумулятора. По дальнобойности мерседесовская “Night View Assist” тоже несколько уступает российской разработке – примерно 150 м.

Пассивный прибор от компании BMW, который называется “Night Vision”, представляет собой тепловизор, видеокамера которого закреплена в нижней части переднего бампера. Дальность его работы составляет около 300 м. Система чутко улавливает разницу температур и отчетливо “рисует” живые объекты. Но с препятствиями на дороге дело обстоит хуже. Яму или камень, если они не отличаются температурой от асфальта, камера не видит. Зато система реагирует на скорость автомобиля и по мере ее возрастания увеличивает дальность обзора, а при повороте машины смещает “картинку” на экране в сторону движения.

Сказать, какая система лучше, – сложно. Соревнование активных и пассивных ПНВ рассудит время. Тепловизоры отчетливее “видят” пешеходов, а активные системы – неживые объекты. Специалисты считают, что оптимальным решением будет комбинирование обоих принципов работы. По всей видимости, такие приборы появятся на рынке в скором будущем.

Источник: automotogid.ru