Как работает система ночного видения автомобиля

Охотники за невидимками: автомобильные системы ночного видения

Наступила осень, заметно сократился световой день. В сумерках пешеходы, часто одетые в темную одежду, а тем более, в контровом свете фар, превращаются фактически в невидимок. Это еще полбеды – невидимыми становятся дорожные неровности, неубранные бетонные блоки и прочие артефакты ремонта.

Традиционные световые приборы здесь помогают мало. Между тем, автопроизводители уже давно придумали эффективное средство от “невидимок” на дороге – специализированные приборы ночного видения. Наши неоднократные тесты показали, что эти устройства работают очень эффективно. Недостаток только один – высокая цена.

Увы, человеческий глаз несовершенен. Если освещение падает ниже 0,01 люкс, погружая все вокруг в темные сумерки, то мы способны различать только крупные предметы и лишь в серых оттенках. Приборы ночного видения, в свою очередь, работают в недоступном человеку инфракрасном диапазоне оптического излучения. Они улавливают его, преобразуют в видимое изображение и выводят на экран или в окуляры.

На сегодняшний день существуют два основных вида приборов ночного видения – активные и пассивные (больше известные нам как тепловизоры). Активные, в соответствии со своим названием, сами подсвечивают окружающую обстановку инфракрасным прожектором по тому же принципу, что и обычные фары, только их «свет» невидимый. Обстановку в инфракрасном свете улавливает специальная камера и после обработки передает изображение на дисплей. Внешне получившаяся картинка напоминает старую черно-белую фотографию – предметы и общий сюжет рассмотреть можно, но мелких деталей особо не видно.

Принцип действия тепловизоров тоже можно уловить из названия – они улавливают тепло от предметов. Чем теплее объект, тем он ярче выделяется на экране. Особенно хорошо видны люди и животные, поскольку они сами являются постоянными генераторами тепла, и это очень кстати для обеспечения безопасности – все живое и, следовательно, самое уязвимое видно на экране особенно хорошо.

Из курса физики мы помним, что темные предметы нагреваются и вбирают тепло интенсивнее, чем светлые, а впоследствии сильнее отдают это тепло. Поэтому и картинка на экране тепловизора выглядит «наоборот» – чем темнее предмет в жизни, тем он светлее на дисплее. Если продолжать аналогии с фотографией, то изображение здесь похоже на негатив.

На сегодняшний день системами ночного видения автомобиля уже никого не удивишь. Они появились еще в начале тысячелетия, в 2000 году, и пионерами здесь стали американцы, внедрившими систему Night Vision на автомобиле Cadillac DeVille. Из двух типов приборов они предпочли тепловизор. Через два года Lexus получил активную систему Night View на модель Lexus LX 470. Потом настал черед Honda с тепловизором Intelligent Night Vision в 2004 году.

Автопроизводители до сих пор не определились, какую из двух систем предпочесть, встречаются и активные приборы с инфракрасным прожектором, и тепловизоры. Первую систему, к примеру, предпочитает концерн Daimler, а тепловизоры активно внедряет его баварский конкурент. Обе компании представили данные разработки в конце 2005 года. Кстати, немецкие гиганты не изобретали приборы сами, а заказали их у сторонних именитых производителей электроники, собственно, они это не скрывают, хотя и предпочитают особо не распространяться.

Приборы у немецких концернов не ограничиваются простой демонстрацией картинки. Они активно предлагают дополнительные функции, повышающие безопасность. В частности, системы умеют выделять людей и особым образом, значками или сигналом, указывать на них водителю. Система от BMW настолько добросовестна, что порой принимает за пешеходов подходящие по размеру статуи и памятники.

Если сравнивать активную и пассивную системы, то на современном этапе развития они обе достаточно четко и полно отображают окружающую действительность. Но есть и нюансы: тепловизоры, как мы уже отметили, чуть лучше видят живые объекты, и это несомненный плюс. Однако если на дороге есть изъяны, камни, имеющие практически одинаковую температуру с поверхностью, то система распознает (если вообще увидит) их с трудом. Активные приборы с инфракрасным прожектором, «подсвечивающие» дорогу, лучше отображают дорожные неровности. Впрочем, повторимся, это лишь на уровне нюансов, а в целом уровень безопасности обеих систем сопоставим.

У штатных систем есть один существенный недостаток – они очень дорогие, речь идет о сотнях тысяч рублей. При этом прибор ночного видения обычно предлагается лишь в отдельных люксовых моделях, да и то не в каждой модификации. Выходом из положения может быть установка подобных систем от сторонних производителей, благо в последнее время таких приборов становится все больше.

Еще в начале 2000-х нам довелось тестировать отечественную активную систему, собранную буквально на коленке. Впрочем, инженер-основатель самодеятельной фирмы не поскупился на компоненты, ведь за его плечом не стояли жадные маркетологи и технологи, обрубающие все, по их мнению, лишнее. На тестовой “Ладе” стояли два инфракрасных прожектора, один из которых на 80 метров освещал пространство под углом 38 градусов, а второй на 250 метров выдавал узкий направленный луч с углом 7 градусов. Изображение воспринимала чувствительная инфракрасная камера от японского производителя, она затем передавала аналоговый сигнал на довольно простой монитор родом из юго-восточной Азии. Как оказалось, устройство отчетливо воспринимало человеческие фигуры в кромешной темноте на расстоянии до 200 метров, что для фар дальнего света было вовсе недосягаемо. К слову, при прямом сравнении «плечом к плечу» мерседесовская система тех лет тогда проиграла с результатом 150 метров.

Сегодня на рынке встречаются различные системы ночного видения, которые можно установить практически на любой автомобиль. Есть как европейские разработки, так и китайские аналоги, которые, впрочем, работают довольно сносно. Однако как была система устройством «не для всех», так она и осталась – дело в цене. К примеру, тепловизор GUIDE N-Driver предлагается в среднем за 280 000 рублей, на которые впору приобрести какую-нибудь импортную малолитражку с пробегом в неплохом состоянии. На этом фоне, скажем, прибор IRWAY за 94000 рублей выглядит вполне «недорогим». Так что, как ни печально, автомобильные приборы ночного видения до сих пор остаются признаком роскоши. А жаль – ведь от них в прямом смысле этого слова зависит жизнь и здоровье водителей и пешеходов.

Система ночного видения для машины

Для чего нужна

Зрение человека работает как идеальный оптический инструмент. Но мы способны различать лишь малую часть всего спектра. Если вдобавок дорога, по которой едет автолюбитель, будет без освещения, то ему под силу различить лишь достаточно крупные силуэты вблизи, а распознать цвета в этом случае в принципе невозможно.

Система ночного видения организована так, что видит за нас в недоступном человеческому глазу диапазоне инфракрасного излучения. Такой прибор (сокращенно ПНВ) похож на камеру для видеонаблюдения. В машинке установлен специальный блок. Он называется электронно-оптический преобразователь. Благодаря ему волны инфракрасного диапазона становятся видимыми для автолюбителя в машине. Системы ночного видения различаются принципом действия. Они бывают:

Пассивный ПНВ по-другому называют тепловизоры. Принцип их работы – распознавание тепла, которое излучают объекты. Но тепловизор выдает картинку довольно своеобразно – в виде ч/б негатива. У активной системы ночного видения изображение напоминает обычное, привычное нам. Видит данный прибор не излучение, идущее от объекта, а те инфракрасные лучи, которые отражаются от него. Путь освещен здесь инфракрасными фарами по типу обычных фар. Камера прибора может просматривать дорогу как человеческий глаз.

Картинка, которую видим на мониторе, сравнима с ч/б фото среднего качества. ИК-лучи невидимы, следовательно, если включить их на максимальную мощность, проблем встречным авто не создадите. Система имеет предел дальности 300 метров. Вполне достаточно для водителя и увеличивать расстояние бессмысленно. Ведь на мониторе пешеход будет напоминать небольшую точку – не более.

Как работает

Данная система основывается на показаниях миниатюрной автомобильной камеры, которая устанавливается на переднем бампере машины или перед зеркалом дальнего вида со стороны салона. Главное условие ее установки — избежать загрязнения, т.к. при этом уменьшается дальнобойность. Инфракрасная камера обладает большой чувствительностью, что позволяет ей распознавать предметы на дальних расстояниях.

Дальнобойность камеры до обнаружения автомобиля составляет около трехсот метров, а чтобы распознать человека — около 100 метров. Согласитесь, это намного лучше, чем дальность освещения лучших автомобильных ламп.

Тестируем отечественный прибор

Раньше такие «навороты» делались для дорогих иномарок. Теперь наша промышленность способна выпускать ПНВ, который подходит для любого авто. Для примера прибор «Сова». Что входит в систему? В первую очередь 2 ИК-прожектора. Выглядят они похоже, но функции разные. Первый прожектор освещает пространство впереди авто в радиусе 80 метров широкой полосой ИК-лучей. Второй же дает узкий луч с дальностью 250 метров.

Следующие модели ПНВ (может они уже в продаже) будут иметь светодиодные фары. Устанавливать их можно будет прямо в бампер, как противотуманные прожекторы. Но моя задача – испробовать данный прибор ночного видения.

Другой важной деталью системы ночного видения является видеокамера, которая видит ИК-лучи. Размеры ее компактные. Не менее важен и монитор. Когда я испытывал прибор первый раз, то тогда применил телевизор Videovox. Но если бы я захотел поставить монитор ЖК, то данная модель ПНВ работала бы и с ним. Равно как и с обычными видеосистемами большинства машин. Если будете ставить нечто подобное, запомните основное условие совмещения. У дисплея должен быть в наличии аналоговый видеовход.

Кроме всего перечисленного ПНВ оборудован ИК-фильтром. Монтируется этот фильтр перед линзой объектива. Его задача – убирать световые помехи. Следующие модели будут иметь также цифровое оборудование, благодаря которому видеть на мониторе изображения можно будет намного четче.

Теперь проверим систему на практике, какая будет видимость у ближнего света и на мониторе прибора. Для этого была выбрана темная грунтовая дорога. Ещё мне понадобились помощники, которые выходили на дорогу в условленное время. Итак, сначала оборудование проверялось на дистанции 50 метров. На такой дистанции я вижу с помощью прожекторов – лишь неясные силуэты. Но на экране прибора четко видно 2 фигуры плюс все ямы. Теперь я попросил людей отойти на расстояние 100 метров. Для фар они не видны вовсе. Но ПНВ показывает картинку столь же ярко, как и до этого. Только размер силуэтов уменьшился. Попробовали дистанцию 150 метров – такой же результат.