Как работает система ночного видения автомобиля

Новые технологии все чаще внедряют в автомобили, одной из них является NVA или по-другому система ночного видения автомобиля. Рассмотрим принцип работы, применение и назначение системы.

Содержание статьи:

Понятие система ночного видения
Разновидность системы
Night View Assist Plus от Mercedes-Benz
Dynamic Light Spot от BMW
Видео

Не единожды у водителя возникали проблемы во время езды в тёмное время суток. Теперь же их поможет устранить система ночного видения. Ещё до того как добралась до автомобильной индустрии, её применяли в военной. Только сравнительно недавно её начали внедрять в автомобили.

Раскрытие представления о системе ночного видения

Система NVA машины, как правило, помогает водителю справиться с условиями движения в вечернее и ночное время суток. Эта система предназначена для распознавания различных объектов и пешеходов на неосвещенных местах трассы, её последующую траекторию и, конечно же, помогает увидеть разные препятствия, которые могут помешать нормальному передвижению автомобиля по дороге.

Также здесь стоить заметить ещё об одном плюсе этой системы ночного видения, — она помогает зрению водителя автомобиля не так сильно напрягаться, как это бывает при обычных условиях, и к тому же увеличивает безопасность автолюбителя во время передвижения машины. При покупке автомобиля для обеспечения ещё более лучшей безопасности во время езды, необходимо обращать внимание в основном на машины премиум — класса, поскольку именно они обладают встроенной системой ночного видения, которая устанавливается как опция непосредственно производителями.

Как и любой тепловизор или любое другое похожее устройство, принцип функционирования системы основывается на запечатлении теплового (инфракрасного) излучения движимых и недвижимых предметов или людей с помощью специальной камеры. После восприятия таких объектов, они воспроизводится на дисплее подобно серому изображению с образом такого же цвета в масштабированном размере, который можно увидеть отчётливо.

Виды систем ночного видения автомобиля

Системы NVA можно поделить на два вида пассивные и активные. Пассивные системы ночного видения не обладают индивидуальным источником теплового излучения. Инфракрасная камера «ловит» инфракрасные излучения вышеуказанных объектов на расстоянии примерно до 300 метров. Обычно такое приспособление характеризуется высоким уровнем контрастности, но и одновременно низким разрешением общей картинки. Выделяют такие пассивные системы NVA от авто производителей как BMW, Audi, Intelligent Night Vision System от Honda и General Motors.

А вот что модно сказать по поводу активных систем ночного видения автомобиля, то в них задействована работа дополнительного источника инфракрасного излучения, который, как правило, фиксируется на машине. Такие активные системы ночного видения автомобиля обладают достаточно высоким разрешением изображения, а также срабатывают на расстоянии до 150-250 метров.

К активным системам ночного видения автомобиля относят Night View Assist от Mercedes-Benz и Toyota.

Система Night View Assist Plus от Mercedes-Benz

Последняя новинка Night View Assist Plus из подобных систем автомобиля от разработчиков Mercedes-Benz является ещё более усовершенствованной как с функциональной, так и с технической стороны. Кроме всех выше обозначенных обычных функций оповещения водителя, эта система ночного видения способна предупреждать пешеходов о возможной опасности.

Такая система от Mercedes включает в себя электронный блок управления, тепловые активные камеры в передней оптике, видеокамеру возле центрального зеркала заднего вида и информационный дисплей в салоне автомобиля.

Эти тепловые видеокамеры данной системы ночного видения непосредственно помогают выводить информацию о дорожной обстановке на дисплей. Камера позволяет определять передвижение автомобиля в то или другое время суток, наличие встречных или же впереди едущих других автомобилей. Как только информация об окружающей обстановке фиксируется, то она передаётся в специальный электронный блок управления, в котором она обрабатывается и потом уже демонстрируется на информационном дисплее.

Информационный дисплей представляет собой жидкокристаллический дисплей, который располагается на щитке приборов (S-класс) или представляет собой экран навигационной системы (Е-класс). Хотя до этого нужная информация системы ночного видения выводилась именно на лобовое стекло.

Ещё одним достаточно интересным явлением в этой системе ночного видение бывает то, что пешеход заблаговременно предупреждается о грядущей опасности. В таких ситуациях в его сторону начинают подаваться короткие световые сигналы или фары автомобиля просто беспрерывно светятся на протяжении пяти секунд. Также здесь хорошо продумано то, что когда едет встречная машина, то система ночного видения не срабатывает. Это лишний раз «спасает» от ослепления водителей в тёмное время суток.

Система ночного видения Mercedes срабатывает, когда автомобиль движется со скоростью, начиная от 45 км/час, учитывая локацию пешехода не более чем на расстоянии в 80 м от движущейся машины.

Система ночного видения Dynamic Light Spot от BMW

Конечно же, разработчики системы от Mercedes-Benz молодцы, но компания всё же BMW «переплюнула» их. Это можно объяснить тем, что ею был создана интеллектуальная система ночного видения автомобиля, которая определяет пешехода в потенциально-небезопасной зоне приближенной к трассе.

Ночное видение Dynamic Light Spot способна освещать автоматически пешехода, который находится в потенциально неблагоприятной локации от автомобиля. Именно поэтому поворотные диодные фары фиксируются в местах, отведённых для противотуманных фар.

Поворотные диодные фары хороши тем, что у них есть возможность освещать объекты за пределами дороги.
Также стоит указать, что система Dynamic Light Spot дополняет систему ночного видения Night Vision от BMW.

Видео пример работы системы NVA на Mercedes-Benz:

Принцип действия автомобильных систем ночного видения и можно ли их сделать своими руками

Системы ночного видения уже достаточно давно и активно используются в военной индустрии. Ими оснащают разнообразную технику, комплектуют соответствующими приборами военных. А вот в мир гражданских автомобилей это оборудование попало совсем недавно, но успело громко заявить о себе. Не все понимают, зачем на обычной машине нужна подобная система и что она даёт. В действительности это полезные устройства, значительно повышающие уровень безопасности и дающие уверенность водителям при передвижении в тёмное время суток. Важно учитывать, какой именно прибор ночного видения (ПНВ) вы будете использовать, поскольку системы могут быть реализовать по-разному. Одни просто повышают яркость картинки, которая передаётся с внешних камер на монитор. Другие же, являющиеся более функциональными, преобразуют изображение с помощью дополнительных инфракрасных датчиков. Это превосходный дополнительный помощник. Но пока подобные системы устанавливаются преимущественно на дорогостоящие автомобили ведущих автопроизводителей. Владельцы более скромных машин также могут рассчитывать на установку системы, причём многие делают её своими руками практически из подручных средств.

Принцип работы системы ночного видения.

Что это такое

Всем знакома ситуация, когда в тёмное время суток приходится переключаться постоянно с дальнего света на ближний, чтобы не слепить встречный транспорт. Это требует постоянной фокусировки зрения, которое находится в состоянии напряжения. Плюс ближний свет не всегда позволяет полноценно оценить происходящее на обочине. Выбегающие пешеходы, велосипедисты без опознавательных сигналов, припаркованная машина и многое другое могут стать настоящей проблемой. И чтобы её избежать, автомобили оснащаются различными ассистентами и системами, стараются улучшить работу светового оборудования. Но этого далеко не всегда оказывается достаточно. Потому производители начали постепенно внедрять системы ночного видения, которые прекрасно проявили себя на практике. Системы ночного видения для автомобилей представляют собой специальные приборы для повышения качества восприятия окружающего пространства при условиях плохой видимости, которая обусловлена тёмным временем суток, туманом, дымом и пр. В подавляющем большинстве случаев ПНВ идёт в качестве дополнительного оборудования, причём стоит такая опция достаточно много.

Наиболее эффективными считаются системы ночного видения, которые устанавливаются в передней части автомобиля. Камера работает совместно со специальными инфракрасными датчиками. Изображение с видеокамеры передаётся на блок управления, куда также поступают данные с датчиков. ЭБУ обрабатывает информацию и выводит её на монитор внутри авто. В итоге водитель может видеть на экране то, что человеческий глаз разглядеть не способен. Альтернативой монитору выступает проекция, которая отображается непосредственно на лобовом стекле. Но подобные системы намного дороже, реализовать их своими руками не получится. Это сугубо заводское оборудование. Существующие на рынке системы можно разделить на 2 категории:

Активные. Здесь используется источник инфракрасного излучения, расположенный непосредственно на самом транспортном средстве;
Пассивные. Отличаются тем, что инфракрасные излучатели отсутствуют, потому излучения принимаются только от самих объектов.

ПНВ способны показывать происходящее на дороге на расстоянии около 300 метров, но не более. Этого оказывается вполне достаточно, чтобы вовремя сориентироваться, принять соответствующее решение и избежать ДТП, либо иной неприятной ситуации. На самых современных системах ночного видения предусмотрено наличие оповещения и самих пешеходов. Конструктивно ПНВ состоят из нескольких основных компонентов:

инфракрасных датчиков излучателей;
видеокамеры;
электронного блока управления;
монитора.

Инфракрасные излучатели, в зависимости от типа прибора, бывают активными и пассивными. Их устанавливают непосредственно в корпус фар, что позволяет следить за происходящим впереди. Камера используется обычная, без каких-либо специальных дополнительных систем. Её устанавливают в районе лобового стекла. Электронный блок управления предназначен для сбора информации с видеокамеры и излучателей, а также для дальнейшей обработки. Монитор выводит обработанную информацию на дисплей, и полученное изображение с возможными незаметными глазу препятствиями становится доступным водителю.

Виды и принцип работы

В работе камер ночного видения для автомобилей основные функции выполняют датчики и камера. Датчики улавливают инфракрасные и тепловые сигналы, а камера снимает изображение. Когда электронный блок управления обрабатывает полученные данные, на экране проецируется картинка. Обычно это бесцветный образ в заданном масштабе. Но тут важно учитывать тот факт, что прибор ночного видения, предусмотренный в конструкции автомобиля, может быть активным или пассивным. В зависимости от того, какой ПНВ установлен, различают принцип их работы. Активные системы нашли широкое применение в автомобилях компаний Toyota и Mercedes. Здесь предусмотрены инфракрасные излучатели, которые по желанию устанавливаются как отдельная опция. Это позволяет отображать на мониторе картинку с хорошим качеством и разрешением. Такие ПНВ способны обнаружить препятствия на расстоянии около 250 метров.

А вот пассивным системам отдают предпочтение компании Honda, Audi и BMW. Здесь принцип несколько иной. Фактически тут используется тепловизор, способный самостоятельно улавливать инфракрасные излучения от объектов, находящихся впереди транспортного средства. Не все специалисты согласны с тем, что тепловизоры правильно называть приборами ночного видения. Но поскольку они выполняют свою функцию, то такое название вполне можно считать справедливым. Преимущество тепловизорных ПНВ заключается в том, что их дальность работы составляет до 320 метров. А это больше, нежели у активных аналогов. Зато выводимое на дисплей изображение имеет меньшее качества и большую контрастность.

Лучшие заводские ПНВ

В вопросе безопасности автомобилей всегда ведущие позиции занимали немецкие автоконцерны. Вот и в плане используемых приборов ночного видения эксперты считают, что именно компании из Германии оснащают свои машины пока что лучшими системами.

Night View Assist Plus. Так свою разработку назвали в компании Mercedes. Эта система отличается наличием функции оповещения пешеходов об опасности, которая дополнила стандартный оповещатель самого водителя. Конструктивно это комплекс из инфракрасных камер в составе головной оптики, видеокамер, монитора и электронного блока управления. Инфракрасные камеры позволяют автомобилю следить за происходящим на дороге, а обычные камеры определяют время суток, фиксируют встречный транспорт и записывают видео. Для предупреждения пешеходов используется система звуковых и световых сигналов. Включается ПНВ автоматически, когда скорость составляет более 45 километров в час. Электроника способна распознать пешехода на расстоянии до 80 метров;
Dynamic Light Spot. Это система, дополняющая ПНВ компании BMW. Они сумели продвинуться ещё дальше, чем конкуренты из Mercedes в плане оповещения пешеходов. У них используется интеллектуальный прибор ночного видения, способны обнаружить пешеходов в опасной близости от дороги. Особенность оборудования в том, что здесь применяется датчик сердцебиения. Он определяет наличие живых существу и может фиксировать их на расстоянии до 100 метров. В основную оптику вмонтированы дополнительные диоды, предназначенные для освещения находящихся около дороги объектов и информирования их об опасности.

Использование приборов ночного видения на автомобилях имеет ряд неоспоримых преимуществ. Причём их можно получить даже от самых простых систем, которые становятся постепенно устаревшими. Но всё равно они способны качественно выполнять свои задачи, вовремя информировать водителя, а также предупреждать пешеходов о потенциальных угрозах.

Самодельные ПНВ

Некоторые удивятся, но в действительности автомобильный прибор для повышения безопасности реально собрать своими руками. Чтобы обеспечить ночное видение для своего автомобиля, потребуется определённый набор комплектующих. Найти их не сложно, потому многие энтузиасты с удовольствием берутся за это дело. Хочется предупредить заранее, что без опыта работы с электрикой и автомобильной электроникой за такое дело браться не стоит. При желании можно обратиться за помощью к специалистам, которые сами соберут и установят на вашу машину достойную систему ночного видения. Но если вы твёрдо решили собрать устройство своими руками, потребуется собрать определённые комплектующие, из которых прибор ночного видения и будет состоять.

Монитор. Именно на него будет выводиться вся информация. Некоторые используют мониторы старых видеокамер. Либо же можно приобрести полноценный новый дисплей. Всё зависит от того, какого размера экран вы хотите получить, и насколько ваш бюджет позволяет делать подобные покупки.
Видеоискатель. Также берётся из старой видеокамеры. Это оптимальный вариант. Причём не обязательно разбирать новую камеру. Если зайти на обычный радиорынок, который есть практически в любом городе, можно по низкой цене купить уже разобранный видеоискатель, либо же купить нерабочую камеру, где искатель остался цел. Запчасти от видеокамер найти не сложно.
Камера ночного видения. С этим несколько сложнее, поскольку вам потребуется обязательно рабочая и хорошо функционирующая ночная камера. В отделениях магазинов бытовой техники подобное устройство вы вряд ли найдёте. Они продаются тем, где предлагают различные системы наблюдения для домов, офисов, предприятий и пр. Именно здесь и нужно искать камеру, оснащённую режимом ночного видения. Они сравнительно недорогие, потому сильно по бюджету такая покупка не ударит.
Инфракрасные излучатели. В общей сложности для автомобиля требуется 6 таких устройств. Их поиски стоит начинать с магазинов радиотехники. Какой будет диапазон подсветки у излучателей, решайте уже сами. Чем он больше, тем в итоге дороге обойдётся набор новых инфракрасных излучателей.

Нельзя сказать, что сборка подразумевает проведение каких-то очень сложных мероприятий. Есть имеется хоть небольшой опыт в работе с такими устройствами, на изготовление системы автомобильного ночного видения уйдёт буквально несколько часов. Основной задачей здесь является создание связи между видеокамерой, видеоискателем и инфракрасными излучателями. Для этого потребуется соединить пару наиболее значимых проводов. Это общий провод от видеокамеры и видеовыход, а также видеоискатель с видеовыходом. Выполнив подобное подключение, все приборы в итоге объединятся в общую схему. Заранее подготовив себе схему подключения, каждый прибор устанавливается на своё место, подключается друг к другу и тестируется.

Немаловажно запомнить тот факт, что видеоискатель, как и сама видеокамера, обязательно должны работать от одного напряжения. Поскольку речь идёт о бортовой сети, здесь оптимальным вариантом будет 5 Вольт. Не забудьте про специальный переходник, который предназначен для объединения монитора, размещаемого внутри автомобиля, и самой видеокамеры, выводящей изображение на дисплей. Не обойтись и без специального переключателя, необходимого для работы инфракрасных излучателей, камеры и салонного дисплея. На приобретение этих дополнительных комплектующих много денег тратить не придётся. Это всё равно в разы дешевле, чем покупать премиум автомобиль с заводским прибором ночного видения. Устанавливать ли на свою машину систему для лучшего ночного видения происходящего вокруг или нет, каждый решает сам для себя. Это полезное и эффективное оборудование, способное помочь в экстренных ситуациях и предотвратить дорожно-транспортные происшествия. Но система больше актуальна для тех, кто предпочитает ездить ночью, либо кому приходится передвигаться на машине в основном в ночное время суток.

Не забывайте, что полагаться только на систему нельзя. Хотя прибор ночного видения и может разглядеть препятствия, никто не должен снижать концентрацию.

Будьте предельно внимательными на дорогах, следите за ситуацией вокруг вас, не превышайте скоростной режим и корректируйте работу головной оптики по мере необходимости. Порой именно неправильно установленные или настроенные фары становятся причиной наезда на пешеходов в тёмное время суток, аварий с участием припаркованных машин и пр. Помните и о важности оставаться заметным на ночных дорогах. Для этого всегда включайте аварийные сигналы в случае остановки, не паркуйтесь в неположенных местах с оживлённым движением, а также не забывайте о требованиях относительно использования световозвращающих жилетов.

Аксессуары –
«Тестируем первую российскую автомобильную систему ночного видения»

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.

Что такое ночное видение автомобиля и как работает система CNV?

Главная страница » Что такое ночное видение автомобиля и как работает система CNV?

Автомобильное ночное видение (CNV — Car Night Vision) – очередная технология оснащения транспортных средств, направленная на обнаружение и предупреждение водителя о препятствиях. Рассмотрим подробнее ночное видение автомобиля – технологию обнаружения препятствий в ночное время, и как работает эта система вне досягаемости автомобильных фар. Сразу отметим: новейшими разработками используются алгоритмы, определяющие, является ли источник инфракрасного излучения живым организмом на проезжей части. Затем устройством активируется элемент фары или другой, чтобы таким способом предупредить водителя и объект на дороге.

Развитие автомобильных систем ночного видения

Самые первые системы автомобильного ночного видения (включая разработки 2000–2014 годов) отличались ограниченной функциональностью и при этом оценивались рынком на уровне $3000. Старые конструкции требовали от водителя постоянно переключать внимание от полотна дороги на дисплей и вновь на дорогу.

На текущий момент (2019 год) цены на комплекты ночного видеонаблюдения для автомобилей заметно упали, но всё равно достаточно сложно найти интегрированную систему ночного видения, стоимостью менее $2000 (не путать с парковочными камерами на AliExpress). Правда, на перспективу предполагается снижение стоимости таких систем даже ниже $1000. Около $500 прогнозируется цена на модули «урезанной» конфигурации.

Системы ночного видения, предназначенные для установки в легковом автомобиле, традиционно использовались только в машинах высшего класса. Однако теперь ситуация меняется в пользу владельцев обычных машин

Две конфигурации автомобильного ночного видения

За весь период разработки устройств подобного рода были созданы два типа конфигураций:

Работа каждой из конфигураций отличается своими особенностями, что естественным образом отражается на эффективности и прочих свойствах технологии ночного видео для автомобилей.

Системой ночного видения обычно используется инфракрасный датчик, смонтированный в области решетки автомобильного радиатора. Датчиком идентифицируются объекты на дороге, излучающие тепло. Собственно, датчиком, в данном случае, выступает видеокамера, фиксирующая инфракрасный спектр чуть выше диапазона видимого света.

Сигнал от датчика обрабатывается электроникой и выводится как изображение на дисплей, установленный в области приборной панели перед водителем автомобиля. Алгоритмы обнаружения и обработки инфракрасных сигналов постоянно совершенствуются. Однако в целом структура применима к любой конфигурации системы.

Как работает пассивное ночное видение?

Пассивные системы распространены больше активных систем ночного видения. Устройством пассивного типа определяется тепло, без необходимости дополнительного облучения. Излучающие тепло объекты (люди, животные) отображаются на ЖК-дисплее автомобиля более яркими засвеченными изображениями. Холодные объекты, соответственно, выглядят затемнёнными.

Такой вид объектов, зафиксированных тепловизионной камерой, отмечается на дисплее системы ночного видения легкового автомобиля. В зависимости от типа конфигурации (пассивная, активная) монохромное изображение несколько меняется

Между выражено тёмными и яркими светлыми объектами также выделяются объекты серых тонов, которыми обычно выступают дорожное полотно, камни на обочине. Нагретые солнцем в течение дня, такие объекты тоже излучают тепло в часы вечернего времени. В целом изображение дисплея напоминает фотографический негатив.

Пассивное автомобильное ночное видение позволяет определить объект на расстоянии до 300 метров (технический параметр). При скорости движения транспорта 100 км/час на проселочной дороге, такое расстояние преодолевается теоретически за 10-15 секунд. То есть, у водителя есть время для принятия решения.

Пассивные системы показывают эффективную работу в условиях дождя и тумана. Большинство современных автомобилей работают с пассивными датчиками, в том числе многие модели «Audi» и «BMW». С другой стороны, пассивные системы работают менее эффективно в условиях высоких температур окружающей среды. Если выражаться картинно – датчики пассивного типа чувствуют белых медведей на фоне снега лучше, чем верблюдов на фоне песка в пустыне.

Например, для «BMW» верхний предел эффективности составляет 35ºC. Датчики установлены в нижней области решетки, а иногда непосредственно под бампером. Поэтому на светофоре, где скапливается масса автомобилей плотно один за другим, на экране ничего не видно, кроме выхлопной трубы стоящего впереди автомобиля.

Как работает активное ночное видение?

Активные автомобильные системы ночного видения используют инфракрасный облучатель, иногда часть кластера фар, для облучения полотна дороги в диапазоне инфракрасного спектра. Изображение получается более высокого разрешения, чем в случае пассивной конфигурации. Элементы дороги и здания проявляются существенно лучше. По качеству такое изображение сопоставимо с кадрами чёрно-белого телевизора.

Пример работы устройства с активной конфигурацией демонстрирует более высокое качество изображения на дисплее, но вместе с тем такие системы показывают меньший уровень чувствительности на расстоянии по сравнению с пассивными устройствами

При активном ночном видении можно установить камеру выше и непосредственно в салоне автомобиля, например, в зеркале заднего вида, для лучшего обзора. Как и в случае с обычными фарами, диапазон подсветки активных систем ночного видения уменьшается в условиях:

соответственно, эффективность действия на расстоянии также снижается. Достаточно хорошее изображение активной системы теоретически может позволить управлять машиной непосредственно через дисплей ночного видения. Однако практически такое управление невозможно. Исключение составляют отдельные случаи, когда в течение непродолжительного времени функция облучателя чётко показывает осевую линию тротуара и края дорожной разметки.

Существенным недостатком активной конфигурации является дальность обнаружения объекта, оцениваемая расстоянием не больше 150-200 метров. Поэтому некоторые производители автомобилей нередко используют метод сочетания систем ночного видения, объединяя пассивное и активное зондирование. Одним из примеров является устройство «Mercedes-Benz», где приемлемая дальность обнаружения и хорошее монохромное изображение.

Как установить ночное видение автомобиля?

Рассмотрим технику инсталляции ночной видеосистемы на автомобиль, опираясь на общепринятую концепцию, с учётом разработанных систем после 2016 года (то есть самых новых на данный момент).

Некий прототип системы ночного видения для авто предлагается на AliExpress по цене около $300 (правда, больше напоминает видеорегистратор). Желающие могут рискнуть. Как правило, модули ночного видения автомобилей состоят из трёх основных частей:

Камера-тепловизор.
Дисплей монохромный.
Блок адаптера с кабелями и монтажными деталями.

Монтаж инфракрасной камеры

Последние разработки тепловизионных камер, как правило, поддерживают беспроводное соединение для связи с модулем обработки сигнала и дисплеем водителя. Источником питания устройства является аккумулятор автомобиля. Форма камеры разрабатывается обычно в соответствии с конструкцией дисплея и других деталей.

Классическое место установки тепловизионной камеры – впереди радиатора автомобиля. Также камерам предъявляются определённые требования по углам относительно горизонта

Кроме того, монтажные размеры устройства и конструкции монтажных частей выполняются с учётом простотой установки и адаптации под различные виды транспортных средств. Конструкция современной тепловизионной камеры надежна, сделана под скрытую установку.

Монтаж тепловизионной камеры традиционно осуществляется впереди автомобиля. Инсталляция может отличаться, в зависимости от модели транспортного средства. Однако, как правило, автомобильная решетка радиатора аккуратно вырезается по центру, после чего устройство монтируется за уровнем радиаторной решётки.

Благодаря малым габаритам устройства, зазор между радиаторной решёткой и внешней границей линзы минимален. После монтажа обрезанный кусок решётки радиатора устанавливается на место и крепится любым удобным способом. Важным моментом монтажа является обеспечение беспрепятственного обзора для объектива камеры, без ограничений обзора частями радиаторной решётки.

Установка тепловизионной камеры производится с помощью специальных винтов, входящих в комплект поставки. Владельцу машины или механику рекомендуется для ознакомления инструкция по установке. Строго под прямой угол камера устанавливается за счёт специальных деталей-регуляторов.

Установочные размеры и другие детали

Рекомендуемые размеры для установки по вертикали — оптимально 650 мм от точки касания передних шин с землёй до центра объектива камеры. По горизонтали – строго по центру между головными фарами (или противотуманными фарами) с максимальным расстоянием 790 мм и минимальным расстоянием 480 мм, соответственно.

Точно рассчитанная область инсталляции камеры тепловизора играет существенную роль в работе всего устройства в целом. Поэтому этому моменту монтажа придают особое значение

Установка камеры в максимальном диапазоне является более адекватной, поскольку снижает риск повреждения камнями и другими факторами дорожного состояния. К тому же, камеру тепловизора желательно располагать как можно дальше от двигателя, чтобы предотвратить чрезмерный нагрев.

Установленную тепловизионную камеру необходимо точно выровнять по уровню горизонта. Допускается отклонение угла выравнивания устройства по горизонту с расчётом +/- 2°. Также возможно установить тепловизионную камеру в других местах передней области автомобиля, но максимальный уровень эффективности, как отмечается практикой, достигается при установке устройства именно в центральной части.

Для проверки условий работы тепловизионной камеры после монтажа, кабель питания необходимо соединить с аккумуляторной батареей автомобиля. Беспроводная система устройства запускается автоматически и самостоятельно распознаёт дисплей. Свечение индикатора питания демонстрирует сигнал успешного подключения системы.

Особенности тепловизионных камер

Тепловизионные камеры не поддерживают обычные стеклянные линзы, поскольку стекло отражает тепловое излучение, не пропускает инфракрасные лучи сквозь линзу. Обычно применяются следующие материалы для изготовления тепловизионных линз:

германий (Ge),
халькогенидное стекло,
селенид цинка (ZnSe),
сульфид цинка (ZnS).

Следовательно, все эти материалы удачно подходят для LWIR (длинноволновой камеры тепловизора), имеющей спектральную полосу 8-14 микрон. Кроме того, система обычно дополняется неохлаждаемым микроболометром с полем зрения 24°x18°.

Для тепловизионной камеры требуется источник питания 12В. Диапазон рабочих температур обычно достигает значений -40°C / + 80°C. Оптимальные габаритные размеры камеры без дополнительных деталей — 120x80x40 мм. Длина кабеля питания не более 150 см.

Монтаж дисплея и блока адаптера системы ночного видения

Для современного модуля мобильного типа ограничений по монтажу практически не существует, учитывая наличие беспроводного интерфейса связи. Владелец современного комплекса ночного видения автомобиля, по сути, волен установить монитор где угодно. Главный момент – обеспечить хорошую видимость и удобство управления.

Так примерно выглядит концепция современного беспроводного дисплея автомобильной системы ночного видения. Более удобный вариант для водителя, по сравнению с устаревшими встроенными дисплеями

Как правило, модули беспроводных дисплеев оснащаются кронштейнами-присосками (по типу камер заднего вида). Благодаря такой детали, очень просто и удобно закрепить модуль практически в любом месте. Старые версии систем, как правило, предполагали жёсткий встраиваемый монтаж монитора непосредственно в панель перед водителем и применение проводного питания.

Модуль адаптер размещается также в любой удобной зоне автомобиля, но желательно предусмотреть такое месторасположения, чтобы кабель питания укоротить до минимально возможной длины. Этим действием предотвращается возможное появление наводок по цепям питания (например, от генератора), способным провоцировать нарушение работы беспроводной системы.

Описание и принцип работы системы ночного видения автомобиля

Управление автомобилем в темное время суток требует от водителя гораздо большей концентрации и повышенного внимания. Ночная дорога иногда может быть совершенно непредсказуемой, поэтому не удивительно, что дальние поездки в условиях плохой видимости изматывают автовладельцев гораздо сильнее. Для того чтобы облегчить поездку после наступления темноты, инженерами была разработана специальная система ночного видения, которая устанавливается преимущественно в автомобили премиум-сегмента.

Что такое система ночного видения NVA

Условия вождения в дневное и ночное время суток значительно отличаются. Чтобы исключить возникновение опасных ситуаций в темноте, водителю приходится постоянно напрягать зрение и внимательнее всматриваться в даль. Учитывая, что на территории Российской Федерации большинство трасс остаются неосвещенными, дальние поездки в условиях плохой видимости могут стать настоящим стрессом, особенно для начинающих водителей.

Система ночного видения автомобиля

Для того чтобы облегчить жизнь автомобилистов и обезопасить других участников движения в темное время суток, была разработана система ночного видения для автомобилей NVA (Night Vision Assist). Изначально данная технология применялась в военных целях, однако, сравнительно недавно перешла и в повседневную жизнь, в том числе и в автомобильную промышленность. Разработка помогает издалека увидеть пешеходов, животных или иные объекты, которые могут внезапно появиться на трассе.

Благодаря системе ночного видения водитель сможет вовремя среагировать на внезапное появление препятствия и остановить транспортное средство, исключая возможность столкновения.

Таким образом, NVA помогает автомобилисту:

избежать столкновения с неосвещенными препятствиями;
заметить других участников движения, представляющих потенциальную опасность, еще до тех пор, как они попадут в свет фар;
более уверенно контролировать траекторию движения, отчетливо наблюдая границы обочины и линию дорожной разметки, разделяющую между собой полосы встречного движения.

Пример работы системы ночного видения

Впервые Night Vision пассивного типа была установлена на американский автомобиль Cadillac DeVille в 2000 году.

Элементы конструкции

Система ночного видения состоит из четырех основных компонентов, взаимодействие которых обеспечивает безопасность на дороге:

датчики, считывающие инфракрасные и тепловые сигналы (обычно устанавливаются в фары головного света);
видеокамера за ветровым стеклом, снимающая дорожную обстановку;
электронный блок управления, обрабатывающий поступающую информацию;
дисплей на панели приборов, объединяющий изображения, полученные с датчиков и видеокамеры.

Таким образом, все сведения, полученные датчиками, преобразуются в изображение объекта и проецируются на монитор поверх кадров видеокамеры.

Расположение датчиков и камеры в автомобилях Mercedes-Benz

В качестве альтернативы привычному монитору также может использоваться проекция изображения на небольшой участок лобового стекла. Стоимость подобного оборудования уже значительно выше. Однако меняющиеся кадры на стекле перед водителем могут отвлекать его от управления транспортным средством, поэтому такой вариант применяется довольно редко.

Принцип работы системы

На сегодняшний день существует два основных вида систем ночного видения:

Системы активного типа используют в своей работе дополнительные источники инфракрасного цвета, которые отдельно устанавливаются на транспортное средство. Обычно активные системы могут считывать информацию на расстоянии до 250 метров от объекта. При этом на экран выводится четкое изображение высокого качества.

Пассивные системы работают подобно тепловизору, не используя инфракрасные спектры. Воспринимая тепловое излучение, исходящее от объектов, датчики воспроизводят картину происходящего на дороге. Поэтому изображения в таком случае получаются более контрастными, но менее четкими, отображаются в серых тонах. Зато дальность работы системы увеличивается примерно до 300 метров, а иногда и больше.

Системы активного типа применяются, например, такими крупными автопроизводителями, как Мерседес и Тойота. Пассивные NVA устанавливают концерны Ауди, БМВ и Хонда.

Несмотря на то, что пассивные системы обладают большей дальностью, специалисты в большинстве случаев отдают предпочтение активным приборам NVA.

Системы ночного видения, разработанные крупными концернами

Каждый автопроизводитель всегда старается привносить что-то новое в созданные ранее функции и системы. Поэтому некоторые крупные автомобильные концерны разработали свои разновидности приборов ночного видения. Приведем самые известные примеры.

Night View Assist Plus от Mercedes-Benz

Ярким образцом активной системы NVA является разработка концерна Мерседес — Night View Assist Plus. Ее уникальная особенность заключается в том, что система сможет проинформировать водителя даже о небольших ямах и неровностях дорожного полотна, а также предупредить пешеходов о возможной опасности.

Работа Night View Assist Plus происходит следующим образом:

высокоточные инфракрасные датчики фиксируют малейшие препятствия, возникающие на дороге;
видеокамера определяет, в какое время суток происходит поездка на автомобиле, а также воспроизводит все детали дорожной обстановки;
электронный блок управления анализирует поступающую информацию и выводит ее на экран монитора.

Если Night View Assist Plus зафиксирует на дороге пешехода, то автомобиль автоматически предупредит его о возможной опасности, подав несколько коротких световых сигналов фарами. Однако такое предупреждение сработает лишь в том случае, если на трассе отсутствует встречный поток машин, водителей которых свет фар может ослепить.

Наиболее результативно система от Мерседес работает в условиях, когда скорость автомобиля превышает 45 км/ч, а расстояние от транспортного средства до препятствия или пешехода составляет не более 80 метров.

Dynamic Light Spot от BMW

Еще одной значимой разработкой является система Dynamic Light Spot, созданная инженерами немецкой компании БМВ. В основе используется интеллектуальный прибор ночного видения, который стал еще более совершенным в отношении безопасности пешеходов. Фиксировать опасную близость людей к дороге позволяет уникальный датчик сердцебиения, который может обнаружить человека или другое живое существо на расстоянии до 100 метров.

Вместе с остальными элементами системы, в оптику автомобиля монтируются дополнительные светодиоды, которые своевременно привлекут внимание пешеходов и предупредят их о приближении машины.

Диодные фары способны поворачиваться на 180 градусов, что предоставляет возможность привлечь внимание даже тех людей, которые еще только приближаются к проезжей части.

Night Vision от Audi

В 2010 году свою новинку представил концерн Ауди. Тепловизионная камера А8, удобно разместившаяся на машине возле эмблемы автопроизводителя, способна «видеть» на расстоянии до 300 метров. Людей система выделяет желтым цветом, чтобы гарантированно привлечь внимание водителя. Также бортовой компьютер Audi способен вычислить возможную траекторию движения пешехода. Если автоматика определит, что пути автомобиля и человека пересекутся, пешеход будет отмечен на дисплее красным цветом. Дополнительно система воспроизведет звуковой сигнал, который предупредит об опасности.

Можно ли купить внештатное оборудование

Система ночного видения присутствует в комплектации автомобиля довольно редко. В основном NVA в качестве заводской функции можно увидеть в дорогих иномарках премиум-сегмента. При этом у автомобилистов возникает законный вопрос: можно ли установить Night Vision в свой автомобиль самостоятельно? Такой вариант действительно возможен. На рынке представлен большой выбор доступных систем как от российских, так и от зарубежных производителей.

Правда, сразу стоит отметить, что покупка обойдется недешево: в среднем цена оборудования на рынке колеблется от 50 до 100 тысяч рублей. Дополнительные расходы будут связаны с монтажом и настройкой оборудования, так как самостоятельно установить все приборы будет не так просто.

Преимущества и недостатки

Какой бы совершенной ни казалась разработка, облегчающая передвижение на автомобиле в ночное время, она имеет как свои преимущества, так и недостатки. К очевидным плюсам NVA можно отнести:

высокое качество отображения, позволяющее отчетливо увидеть границы дороги и препятствия на пути;
компактный экран, передающий картинку, не занимает много места, но в то же время не заставляет водителя всматриваться в изображение;
водитель чувствует себя гораздо увереннее и комфортнее во время движения в темное время суток;
глаза автомобилиста меньше устают, поэтому концентрация на дороге сохраняется лучше.

Среди минусов системы NVA водители отмечают:

система четко фиксирует неподвижные объекты, но, например, животное, перебегающее дорогу, может быть плохо отличимым из-за высокой скорости его перемещения;
в сложных метеорологических условиях (например, при тумане или дожде) применение Night Vision невозможно;
контролируя дорогу по изображениям, воспроизводимым на мониторе, автомобилисту придется смотреть на экран, а не на саму дорогу, что не всегда бывает удобно.

Прибор ночного видения может существенно облегчить управление автомобилем в темное время суток. Наиболее совершенные системы позаботятся не только о безопасности водителя, но и предупредят пешеходов о приближающемся автомобиле. Однако каждому автомобилисту важно помнить, что полностью полагаться на приборы нельзя: водитель всегда должен быть сконцентрирован на дороге, чтобы в случае непредвиденной ситуации вовремя принять нужные меры и избежать дорожно-транспортного происшествия.

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Как работает система ночного видения автомобиля