浅谈车载夜视系统发展趋势

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浅谈车载夜视系统发展趋势

2024-07-06 19:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.国内外整车企业装配应用情况

汽车夜视系统是一种利用红外线技术辅助驾驶员在黑夜中看清道路,减少事故发生,增强主动安全的系统。按照工作原理不同,汽车夜视系统可以分为主动红外夜视和被动红外夜视两种,主要采用主动红外成像技术与热成像技术。两者的区别在于主动红外成像技术是把目标物体反射或自身辐射的红外辐射图像转换成人眼可观察的图像,而热成像技术则是基于目标与背景的温度和辐射率差别,利用辐射测温技术对目标逐点测定辐射强度而形成可见的目标热图像。

1.1 夜视系统国外车企配备情况

目前,将夜视系统配备在汽车上的国外车企有:本田、通用、宝马、丰田、奔驰和奥迪等,其中,凯迪拉克是全世界第一款将夜视系统配备在汽车上的品牌。

本田

本田的智能夜视系统是通过安装两部远距离远红外线照相机,相机能探测前方远至80m的物体发出的热能,在夜视系统中,有的图像像相片底片,这其中白色部分说明物体发热量高,黑色部分说明热量低。

图1:本田智能夜视系统

图2:本田智能夜视系统

应用车型:里程(LEGEND)

通用

通用的鹰眼夜视系统主要应用于凯迪拉克SLS赛威、SRX及别克君越等车型,该系统拥有夜视、去强光、破雾和航线偏离提示等五大功能。

图3:凯迪拉克鹰眼系统示意图

图4:凯迪拉克夜视与奔驰S级夜视效果对比

应用车型:凯迪拉克SLS赛威、SRX及别克君越

宝马

宝马7系配备的被动夜视系统,在车辆前端一个隐蔽的防撞击盒子中装有热能照相机,利用人和动物本身的辐射特性,以8~12μm的波长范围记录人和动物身体发出的热辐射,将路边行人和穿行道路的动物以影像中最亮的物体显示在屏幕上,系统可提前5S警示驾驶者觉察危险情况。宝马夜视系统探测距离可达300m左右,在车速低于80Km/h情况下拥有36°水平广角,中等车速下能覆盖前方24°范围内影响,并且影像可根据道路转弯进行幅度达6°的转动。在较高车速时,用户可启动数字变焦使较远距离物体影像放大1.5倍。

图5:可以识别动物的宝马第三代夜视系统

应用车型:宝马7系

丰田

丰田配备的主动红外夜视系统,主要适用于陆地巡洋舰、皇冠和雷克萨斯。2002年8月5日丰田首次将Night View配备在陆地巡洋舰车型上,该系统通过左右照明灯向前方照射近红外光,然后利用车内镜附近的近红外相机对物体反射光进行投影,将单色图像显示于位于风窗玻璃上的抬头显示器上。2008年4月,在皇冠量产车型中丰田又将NightView系统增加了行人监测功能,该功能仅适用于车速15~60Km/h的范围内工作。

图6:带行人检测的丰田夜视系统

应用车型:陆地巡洋舰、皇冠和雷克萨斯

奔驰

奔驰新S550为主动夜视系统,由一个最远可观察到150m距离的红外线灯和驾驶舱内红外线摄像机和黑白图像液晶显示器组成,本系统对于不发出热信号的物体也能识别。

图7:奔驰夜视系统

应用车型:奔驰S500L

奥迪

2011年8月18日,奥迪A8L配备夜视系统,市场指导价为249.8万元。

图8:奥迪夜视系统

应用车型:奥迪A8L

1.1 夜视系统国内车企配备情况

目前,除中国市场销售的奥迪、奔驰E级、奔驰S级、别克君越装备夜视系统外,国内红旗、纳智捷也领先装备了该系统。

红旗

一汽红旗品牌在其豪华车HQ3上配备夜视系统,用前大灯中的发射器发射的近红外线,照射车辆前方行车或障碍物,最后通过后视镜上近红外线摄像机使反射光成像并显示在风窗下发显示屏上。

图9:红旗夜视系统

应用车型:红旗HQ3

裕隆

2009年8月19日,东风裕隆纳智捷7以世界上第一部智慧科技车自称上市,车用夜视系统就是其中之一。纳智捷Night Vision+系统借助高感度镜头,于夜间或是低光亮的行车环境可侦测前方100m远、40m宽的路况影像。

图10:纳智捷夜视系统

应用车型:大7SUV

2. 夜视系统生产企业发展跟踪

奥托立夫

奥托立夫(Autoliv)公司夜视系统首先在2005款宝马7系车型上推出,该系统对温度目标和生命所产生的红外光敏感,不需要任何路灯及照明情况下全黑背景均能看见,其结果是不依赖或受大灯光束的限制。2008年,Autoliv推出第二代夜视系统,该系统比大灯范围照射多两倍,且一旦探测到行人即会在车辆夜视显示器上标出。系统通过分析情景内容和车辆动力学来决定行人是否有受撞击危险,并向驾驶员提供足够时间进行反应。2012年,Autoliv针对当前系统进行软件升级,可识别人和动物。

德尔福

2005年,德尔福开始在中国推广主动安全产品,其中,夜视系统则是一款综合性解决方案,可提供夜视、道路偏移、驾驶者监测、碰撞预警等功能。

伟世通

伟世通在汽车电子领域主要提供信息娱乐、驾驶信息、动力总成控制和夜视系统,其夜视系统采用红外线摄像机技术,主要客户是福特和通用。

博世

在传统低光束前灯看不清情况下,博世集团开发主动夜视系统(Night Vision Plus),可在大约150m的范围内看清前方道路情况,相对热成像系统而言其能看见前方所有物体,而非仅局限于本身发热的物体。目前,该系统已进一步改良,可分析可能被撞倒的障碍物,减少车祸或撞击行人的意外发生。

法雷奥

法雷奥夜视系统为360Vue,运用多个摄像头系统为驾驶者提供360°全方位驾驶环境监测,从而使其在能见度低的情况下行驶更安全。

3.夜视系统发展趋势预测

由于汽车夜视系统价格昂贵,现在还只有豪华品牌会在其旗舰车型上使用。但是随着科技的发展和夜视系统生产成本的降低,未来车载夜视系统将会逐渐普及到更适合普通消费者的家用车型上。

随着汽车主动安全系统的发展,汽车夜视系统逐渐被推广到国内市场,其核心技术也在不断进步。早期主动红外技术的有效率仅为5%,到现在LED Array(阵列式红外灯)技术的有效率达到25%~30%,满足了近距离到中远距离的红外夜视技术突破,而采用新的激光夜视技术是实现远距离的夜视监控的途径之一。激光夜视技术就是通过调节照明系统的聚焦状态,将目标物体的全部或关键部位照亮,满足成像系统的探测要求,实现对目标物体的成像。通过远距离通讯,控制运动旋转系统、成像系统及激光发射装置,实现对全监视范围内的静止或运动目标的监视和跟踪。与LED相比,激光亮度高、相干性好、单色性好、方向性好、寿命较长和CCD(Charge-coupled Device)对其波长的感应程度强的特性决定了激光可以照射更远的距离,光强度也比常规光源要强很多。

另一种汽车夜视系统技术——微光技术,也是未来的发展方向之一。微光夜视仪图像清晰、体积小、重量轻、价格低、使用和维修方便、不易被电子侦察和干扰,所以应用范围广。微光夜视仪的响应速度快,利用光电阴极像管可实现高速摄影。微光图像的对比度差,灰度级有限,瞬间动态范围差,高增益时有闪烁,只敏感于目标场景的反射,与目标场景的热对比无关。而红外图像的对比度差,动态范围大,但其只敏感于目标场景的辐射,而对场景的亮度变化不敏感,二者均存在不足之处。随着微光与红外成像技术的发展,综合和发掘微光与红外图像的特征信息,使其融合成更全面的图像已发展成为一种有效的技术手段。将融合图像显示成适合人眼观察的自然形式,可明显改善人眼的识别性能,降低驾驶者的疲劳感。

近年来,夜视技术的研究出现了新的趋势,国外一些研究机构开展了对仿生夜视技术的研究工作。仿生夜视有两种研制方法,一种是工程技术仿生夜视;另一种是生理应变仿生夜视。工程技术仿生夜视是用工程技术模拟夜明动物的视觉器官的特效功能,创造出了仿生夜视仪。生理应变仿生夜视是通过各种技术手段,从视觉生理上模拟“仿生夜明眼”实现夜视功能。例如美国的科学家发现大蟒、蟒蛇和洼地毒蛇可以利用一种“夜视蛋白质”在漆黑的夜晚发现它们想捕获的猎物。科学家们正在研究,如果这种蛋白质能感知红外线,就有可能用它制作汽车夜视系统的传感器。

汽车夜视技术近年来得到了很快的发展,各公司和科研机构从各个环节提高夜视技术水平。主动和被动夜视系统各有优劣,红外发射源的选择,图像处理技术的应用,屏幕材质的使用及位置的安放,使夜视系统呈现多样性。夜视系统采用的原理和技术不同,会对夜视系统的整体性能以及驾驶者在夜间驾驶造成不同的影响。技术的提升、设备的搭配以及基于人体功效学的研究实验相辅相承,共同推动汽车夜视技术不断提升。毫无疑问,使用夜视系统对于驾驶安全具有很大益处。

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