Система ночного видения для машины

Темнота и невнимательность – основные враги безопасного дорожного движения, по вине которых часто происходят аварии. Если в первом случае водителю и пешеходам требуется более ответственное отношение к тому, как они себя ведут на дороге, то темное время суток это естественная причина, которую невозможно устранить.

Каким бы внимательным ни был водитель во время управления машиной ночью, его глаз все равно имеет определенные ограничения, из-за чего он может не увидеть препятствие, находящееся на дороге. Чтобы облегчить задачу современным водителям, известные автопроизводители разработали систему nva (night view assist) или ассистент ночного видения.

Рассмотрим, что входит в это устройство, как оно работает, какие виды приборов существуют, а также их достоинства и недостатки.

Что такое система ночного видения

Для многих, кто слышит об этой системе, она больше ассоциируется с художественными фильмами жанра боевик. В таких картинах солдаты элитных подразделений надевают специальные очки, которые позволяют им видеть в кромешной темноте. Стоит отметить, что эта система лишь недавно получила применение в автомобилях. До того она действительно использовалась военными структурами.

Большинство элитных автомобилей получают данный прибор уже в базовой комплектации. В дорогих версиях система активной и пассивной безопасности включает и другое оборудование. Например, автомобиль сам может распознать препятствие и вовремя предупредить об опасности или даже предотвратить столкновение, если водитель не реагирует вовремя. Благодаря этому повышается безопасность транспортного средства.

Если коротко, то ночной прибор это устройство, которое способно распознать крупный объект (это может быть пешеход, столб или животное). Специальные датчики выдают на экран изображение дороги подобно обычной камере, только в большинстве моделей картинка имеет черно-белую инверсию цветов, а более дорогие варианты показывают цветное изображение.

Для чего нужна

Работа системы ночного видения позволяет водителю:

• В темноте заранее увидеть препятствие и избежать аварии;
• На дороге могут находиться посторонние объекты, которые не отражают свет машин так же, как дорожный знак. Из-за скорости транспорта дальности света фар может быть недостаточно, чтобы автомобилист успел вовремя среагировать. Особенно остро это ощущается, когда по обочине идет человек, а по встречке едет еще одна машина с ярким светом.
• Даже если водитель аккуратно водит автомобиль, особенно тяжело приходится в сумерках, когда дневной свет еще не исчез, но и не наступила полная темнота. В таких условиях фара автомобиля может выдавать недостаточный пучок света, чтобы водитель мог контролировать границы дорожного полотна. Прибор позволяет более четко определять, где заканчивается дорога и начинается обочина.

Ни для кого не является секретом, что в темноте идеально видят только некоторые виды животных. У человека такой способности нет, поэтому особую опасность для дорожного движения представляют предметы, которые плохо отражают свет фар. Глаз человека способен различить только крупные объекты и то только на небольшом расстоянии.

Движение транспорта еще больше усугубляет ситуацию – если водитель и успеет распознать препятствие вблизи, у него уже будет слишком мало времени для предотвращения столкновения. Чтобы уберечь себя от неприятностей, а машину от удара, водителю приходится либо устанавливать более яркий свет, что будет сильно раздражать водителей встречного транспорта, либо ехать слишком медленно.

Установка прибора ночного видения позволит чувствовать себя в подобных условиях более уверенно. В зависимости от модели устройства система либо оповестит водителя о появившемся на пути автомобиля препятствии, либо автомобилист сам его заметит при взгляде на монитор. Расстояние, на котором прибор распознает объекты, позволяет водителю без резких маневров объехать их или вовремя затормозить.

Принцип работы

Важное условие для работы данной системы безопасности является наличие особенной камеры. Она устанавливается в передней части автомобиля в зависимости от особенности прибора. Это может быть отдельная видеокамера, закрепленная в радиаторной решетке, в бампере или возле зеркала заднего вида.

Инфракрасный датчик реагирует на препятствия в большем диапазоне по сравнению с человеческим глазом. Следящее устройство передает полученные данные на отдельный монитор, который может устанавливаться на консоли или приборной панели машины. Некоторые модели устройств создают проекцию на лобовое стекло.

При установке камеры нужно обеспечить ее чистоту, потому что от этого зависит, на каком расстоянии будут распознаваться предметы. Большинство приборов способно заметить припаркованный автомобиль с выключенными габаритами (о том, зачем машине габаритные огни, рассказывается здесь) на расстоянии около 300 метров, а человека – приблизительно за сотню метров.

Элементы конструкции

Каждый производитель оснащает систему, обеспечивающую видение посторонних предметов в ночное время, разными элементами, однако ключевые части остаются идентичными. Основным отличием является качество отдельных деталей. В устройство прибора входят:

• Инфракрасный датчик. Этих деталей может быть несколько, и устанавливаются они спереди машины, чаще в головной оптике. Устройства излучают инфракрасные лучи на большом расстоянии.
• Видеокамера. Этот элемент фиксирует дорогу впереди машины, а также фиксирует отраженное от поверхностей излучение.
• Блок управления, который совмещает данные от датчиков и видеокамеры. Обработанная информация воспроизводится для водителя в зависимости от того, каким будет четвертый элемент.
• Воспроизводящее устройство. Это может быть монитор или цветной дисплей. В некоторых моделях изображение проецируется на лобовое стекло, что облегчает контроль за дорогой.

 В дневное время некоторые устройства могут работать, как обычный видеорегистратор. В темное время устройство обрабатывает сигналы от датчиков и отображает их в виде картинки на экране. При явном удобстве данная разработка не отменяет внимательности водителя, поэтому модели с проекцией на лобовое стекло менее практичны, так как отвлекают от слежения за дорогой.

Виды систем ночного видения автомобиля

Разработчики автомобильных систем ночного видения создали два вида устройств:

1. Устройства, имеющие активный режим работы. Такие приспособления оснащаются датчиками, улавливающими инфракрасное излучение, а также излучателями, встроенными в фары. ИК-лампа светит вдаль, от поверхности предметов отражаются лучи, а камера с датчиками улавливает их и передает на блок управления. Оттуда картинка поступает на монитор. Принцип работы похож на функцию человеческого глаза, только в ик-диапазоне. Особенность таких приборов заключается в том, что на экран выводится четкая картинка с высоким разрешением. Правда, расстояние срабатывания у таких модификаций около 250 метров.
2. Пассивный аналог срабатывает на более дальнем расстоянии (до 300м.) благодаря тому, что датчики в нем работают по принципу тепловизора. Прибор фиксирует излучение тепла от объектов, обрабатывает его и выводит на экран устройства в виде изображения в черно-белой инверсии.

Нет необходимости использовать приборы, улавливающие лучи от предметов, расположенных дальше 300 метров. Причина в том, что на мониторе такие предметы будут отображаться просто в виде маленьких точек. Информативности от такой точности нет, поэтому максимальная эффективность прибора проявляется именно на таком расстоянии.

Системы ночного видения, разработанные крупными концернами

Создавая инновационную систему безопасности, автопроизводители стараются разработать уникальные устройства, имеющие преимущества по сравнению с аналогами от других компаний. Хотя приборы ночного видения для автомобилей имеют одинаковый принцип работы, все же у некоторых моделей есть свои отличия.

Для примера сравним характеристики модификации от трех производителей с мировым именем.

Night View Assist Plus от Mercedes-Benz

Одна из уникальных разработок представил немецкий концерн, с конвейера которого сходят премиальные автомобили, оснащаемые ассистентами для водителей, в том числе и NVA. Чтобы устройство отличалось от аналогов, в его названии добавлено слово plus. Плюс в том, что помимо посторонних объектов на дороге камера способна различить также и ямы.

Устройство работает по следующему принципу:

1. ИК-датчики улавливают отраженные лучи от любой поверхности, в том числе и от неровной дороги, и передают информацию на блок управления.
2. В то же время видеокамера делает съемку участка впереди автомобиля. В этом элементе установлены светоулавливающие диоды, которые реагируют на солнечный свет. Вся эта информация также подается на ЭБУ прибора.
3. Электроника объединяет все данные, а также анализирует, в какую часть суток происходит обработка данных.
4. На экране консоли отображается вся необходимая для водителя информация.

Особенность разработки от Мерседес заключается в том, что электроника предпринимает некоторые самостоятельные действия. Например, если машина движется со скоростью более 45 километров/час, а на дороге появляется пешеход (расстояние от него до автомобиля не превышает 80 метров), то автомобиль самостоятельно делает несколько световых сигналов, включая/выключая дальний свет. Правда, эта опция не сработает, если на дороге есть встречный транспортный поток.

Dynamic Light Spot от BMW

Ее одна немецкая разработка, управление которой производится в интеллектуальном режиме. Прибор стал более безопасным для пешеходов. Особенность устройства заключается в том, что помимо инфракрасных датчиков оно оснащено сенсором сердцебиения. Другими словами, электроника способна распознать стук сердца живого существа, находящегося не далее 100 метров от машины.

В остальном устройство имеет похожие датчики, камеру и экран. Также система оснащается дополнительными светодиодами, предупреждающими пешеходов о том, что автомобиль приближается (фары моргают несколько раз, но если нет встречного авто).

Еще одна уникальность приспособления в том, что светодиодная линза может выполнить поворот на 180 градусов. Благодаря этому NVA способна распознать даже того, кто приближается к проезжей части, и заранее его предупредить об опасности.

Night Vision от Audi

В 2010-м году арсенал передовых разработок в области Night Vision пополнило средство от компании Audi. Прибор оснащается тепловизором. Камеру установили в одном из колец эмблемы (кстати, о том, почему логотип представлен четырьмя кольцами, рассказывается в истории автомобильной марки Audi).

Для удобства в восприятии на экране живые объекты на дороге подсвечиваются желтоватым оттенком. Разработка была дополнена слежением за траекторией пешехода. Блок управления рассчитывает, в какую сторону движется машина, а в какую – пешеход. На основании этих данных электроника определяет возможный вариант столкновения. Если вероятность пересечения траекторий велика, то водитель услышит звуковое оповещение, а человек (или животное) на дисплее будет красным.

Тестируем отечественный прибор

Помимо штатных устройств любому автомобилисту, готовому раскошелиться приблизительно на 250-500 долларов, доступно оборудование, которое можно установить на любой автомобиль. Раньше эта опция была доступна только владельцам элитных авто. Рассмотрим отечественное устройство «Сова», которое работает в ночном режиме не хуже дорогих моделей от ведущих компаний.

В комплект входят:

• Две фары с инфракрасными излучателями. Первый рассеивает лучи возле передней части машины на расстоянии около 80 м. Второй направляет луч вдаль на дистанцию около 250м. Их можно установить в отделения для противотуманок или закрепить отдельно на бампере.
• Видеокамера с большим разрешением, линза которой также воспринимает отраженные ик-лучи.
• Монитор. Вместо штатного можно использовать практически любой экран, совместимый с системами видеонаблюдения, который применяется в автомобилях. Главное условие – дисплей должен быть оснащен аналоговым видеовходом.
• Инфракрасный фильтр. Он выглядит как небольшой экран для линзы камеры. Его цель – отфильтровывать помехи, которые создают световые волны.
• Блок управления, обрабатывающий полученные сигналы.

Если сравнивать эффективность прибора и света от фар, то устройство действительно способно облегчить задачу для водителя в распознавании удаленных объектов в темноте. Тест на распознавание двух объектов при условии, что оптика работает в режиме ближнего света, а ассистенты стоят на грунтовой дороге:

• Расстояние 50м. В свете фар водитель замечает лишь силуэты, но во время небыстрого движения их можно объехать. На экране прибора четко видно, что на дороге стоит два человека.
• Дистанция в 100м. Силуэты стали практически незаметными. Если машина движется быстро (около 60 км/ч.), то у водителя остается мало времени на реакцию, чтобы замедлиться или подготовиться к объезду. Картинка же на экране не меняется. Единственное – фигуры стали немного меньше.
• Расстояние в 150м. Ассистентов вообще не видно – нужно включать дальний свет. На мониторе прибора картинка все так же четкая: видно качество дорожного покрытия, а силуэты еще уменьшились, но их хорошо видно на отображенном фоне.
• Максимальная дистанция – 200м. Даже дальний свет фар не помогает заметить посторонние объекты на дороге. Инфракрасная камера все равно распознала два отдельных объекта. Единственное, что их размеры уменьшились.

Как видно, даже бюджетный прибор способен облегчить задачу для водителя, особенно если в его автомобиле установлены штатные лампочки. Если заменить их на более яркий аналог, например, галогеновый, это может раздражать других участников встречного движения. Так как человеческий глаз не способен распознать инфракрасные лучи, в приборе ночного видения можно использовать мощные излучатели. Они не будут отвлекать водителей встречных машин, зато объекты будут различимы видеокамерой.

Как установить ночное видение автомобиля?

Многие модули для ночного видения напоминают видеорегистратор. Независимо от модели они должны состоять из трех ключевых элементов: экрана, блока и камеры (может работать по принципу тепловизора или с инфракрасными излучателями). Иногда все эти элементы заключены в один корпус, что облегчает установку.

Монтаж системы выполняется по следующей схеме. Установка видеокамеры зависит от типа устройства. Некоторые можно установить снаружи машины. В этом случае важно обеспечить чистоту линзы. Другие модификации предназначены для монтажа в районе зеркала заднего вида или на торпедо.

Источник питания – в основном акб автомобиля, но встречаются и варианты с индивидуальным аккумулятором. Сообщение с монитором и модулем управления может выполняться при помощи проводного или беспроводного соединения. Оптимально место установки внешней камеры должно выбираться из такого расчета: высота линзы от земли – 65см., минимальное положение от основной или противотуманной фары – 48 сантиметров. Объектив должен быть расположен в центре радиаторной решетки.

Если в устройстве используется не ИК-камера, а тепловизионная, то ее нужно поместить насколько возможно дальше от двигателя. Так прибор не будет нагреваться, что может отрицательно сказаться на его эффективности. Что касается беспроводной модификации, нужно постараться максимально сократить длину силового кабеля, чтобы он не создавал дополнительных помех.

Модуль, работающий по беспроводной связи, можно закрепить в любой части салона автомобиля. Главное условие – водитель не должен отвлекаться от управления машиной, чтобы наблюдать за ситуацией на дороге по экрану. Удобней всего разместить монитор прямо перед глазами водителя. Благодаря этому ему достаточно будет просто сфокусироваться либо на лобовом стекле, либо на дисплее.

Преимущества и недостатки

Относительно систем помощи водителю существует одно важное правило: ни один современный ассистент не отменяет необходимость самостоятельного контроля над транспортным средством. Даже самая усовершенствованная модель приборов имеет свои ограничения.

NVA-системами практично пользоваться по таким причинам:

• По картинке на экране устройства водителю легче ориентироваться в границах дорожного покрытия, особенно в сумерках, когда свет фар еще не так эффективно справляется с задачей;
• Дисплей имеет оптимальные габариты, благодаря чему водителю не нужно присматриваться к тому, что показывает прибор, и не отвлекается от дороги;
• Даже если автомобилист по естественным причинам не заметит пешехода или выбежавшее на дорогу животное, устройство поможет предотвратить столкновение, выдав более четкую картинку по сравнению с тем, что видит сам автомобилист;
• Благодаря надежности устройства водитель с меньшими усилиями всматривается в дорогу и не так сильно устают его глаза.

Тем не менее, даже у самой продвинутой системы есть существенные недостатки:

• Большинство моделей распознают неподвижные объекты или те, которые передвигаются по ходу движения транспорта. Что касается животных, перебегающих дорогу, многие устройства не вовремя оповещают водителя об опасности. Например, камера может распознать препятствие на краю дороги. На основании этого водитель предпримет маневр для объезда животного, которое движется в сторону маневра. Так как камера из-за этого передает картинку с задержкой, водитель может совершить наезд на объект. Подобные ситуации минимизируются в более дорогих моделях, способных распознавать скорость передвижения объектов и быстрее передают изображение на дисплей.
• Когда идет дождь или на улице сильный туман, устройство не работает, так как капли влаги отражают лучи, искажая их траекторию.
• Даже если монитор будет расположен в поле зрения водителя, ему нужно будет одновременно следить и за дорогой, и за картинкой на экране. Это усложняет задачу, что в некоторых случаях отвлекает от вождения.

Итак, устройство ночного видения способно облегчить работу водителю, но все же стоит помнить, что это всего лишь электронный помощник, у которого могут наблюдаться сбои. Непредвиденные ситуации способен предотвратить только водитель, поэтому ему все равно нужно быть предельно внимательным, пока автомобиль движется.

Вот небольшое видео о том, как работает подобная система в реальных условиях:

Прибор ночного видения в авто! Lanmodo Vast1080P

Вопросы и ответы:

Как видит прибор ночного видения? От предмета отражается пучок света (незаметный человеческому глазу), попадает в объектив. Линза фокусирует его на электронно-оптическом преобразователе, он усиливается и отображается на экране.