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车载夜视系统运用现状分析

发布时间:2018-07-27
车载红外夜视系统应用发展分析研究摘要
  
  车辆安全系统分为被动安全系统和主动安全系统。被动安全系统, 即事故发生时, 具有一定保护作用的安全辅助系统, 如:气囊、气帘、强化车身、安全带等;主动安全系统, 即事故发生之前, 有主动避险功能的辅助安全系统, 如:ABS、EBD、DSC等防护系统。据美国国家公路交通管理局 (NHTSA) 统计, 虽然夜间行车在整个公路交通中只占28%左右, 但有55%的交通事故却是在夜间发生的, 而因夜间视线不良所造成的交通事故占了70%.因此, 作为主动安全系统, 车载夜视系统是继气囊和ABS之后具有更高的使用价值和的突出的必要性的安全系统。
  
  1、系统简介
  
  红外夜视系统最初的应用领域是军事领域和航海领域, 在汽车领域的应用也不过十几年, 但由于造价和结构稳定性等原因, 并未全面标配在道路行驶车辆中, 而仅仅是部分高端车型才配置。作为车载红外夜视系统的核心部件, 红外热像仪的基本工作原理是根据观测目标与周围环境之间的热辐射差值进行目标捕捉, 并通过数据处理进行数字成像。
  
  根据红外夜视系统的红外辐射源的不同进行分类, 车载红外夜视系统可分为主动式红外夜视成像系统和热成像红外夜视系统, 而热成像红外夜视系统又可分为光机扫描成像系统、凝视型热成像系统和热释电红外成像系统三大类。
  
  判断车辆的可视距离远近的主要依据是车辆灯光的照明距离, 即近光灯50米, 远光灯100米。而在实际驾驶过程中, 这样的可视距离根本无法满足夜间行驶和恶劣天气情况下安全驾驶的需求。而车载红外夜视技术的应用, 降低了人类裸眼视距在复杂情况下的不利影响, 能将可视距离扩大3至5倍, 即500米范围内, 这大大的提高了道路交通安全环境, 也使其研究和发展有着极其重要的意义。汽车可视距离对比图如下图所示。

  
汽车远、近光灯与车载夜视系统有效范围对比图
  
  2、现状分析
  
  随着夜视技术的不断发展和相应设备的升级完善, 主动式红外夜视系统迎来了全面发展。其应用范围广泛的深入到各个行业, 例如军事、航海、矿产、勘探等等。而其在汽车行业的发展也等到了机遇性的升级和完善, 在各大汽车品牌的高端车型中都装配了夜视辅助系统。
  
  作为开创者, 美国通用公司的凯迪拉克于2000年推出了全球首款搭载了车载夜视系统的汽车安全系统。夜视系统采用先进的热成像技术, 并将具备热感应作用的摄像机安装于车辆前方, 对车前障碍物产生感应作用。2003年期间, 通用公司发明了鹰眼, 在以上功能的基础上, 增加了去强光、破雾等多种功能。
  
  作为汽车行业的佼佼者, 奔驰与宝马也增加了安全辅助驾驶系统。2006年, 宝马品牌在7系车型上增加了夜视系统, 同样在汽车前方安装了可对热能产生感应功能的相机, 同时还增加防撞层设计。在设备的不断更新与改进中, 逐渐实现了对人与动物的识别与标记, 当车辆与目标物体超过一定的安全距离时, 车辆会通过报警设备的启动来提示驾驶员, 以保证驾驶安全。同样配备该系统的还有奔驰的S550和E级车型。该系统可以观测到150m远处的物体, 并由前窗内的可感应特定波长的摄像机转换为图像信号, 显示在仪表盘上。和宝马的被动红外夜视系统不同的是, 该系统可以检测到辐射微小热量的物体。
  
  当然, 在我国, 许多国产品牌汽车也不断更新与改进, 并逐渐配备了夜视系统。其中一汽的红旗品牌的HQ3、东风裕隆的品牌的纳智捷7MVP分别于2007年和2009年均配备了夜视系统, 使得这两种车型在同级别车型中脱颖而出。两款车型均采用主动式红外夜视技术, 在前大灯处安装了红外光源的发射装置, 再通过安装在后视镜上的可接受红外光源的摄像机将前方物体转换为图像显示出来, 其显示器部分亦采用了抬头显示器。
  
  国内外生产红外夜视系统的企业非常多, 其中奥托立夫公司与伟世通主要开发被动式红外夜视系统, 而德尔福、博世集团、法雷奥等企业则主要开发主动式红外夜视系统或解决方案。
  
  另外, 各个高等院校也对该领域进行了相关的研究和开发。如厦门大学的师生们针对汽车行驶过程中, 车辆自身震动以及周围环境的改变对系统稳定性的影响提出了相应的解决方案, 以安装减震器的形式解决了大部分震动问题;华南理工大学的师生们通过模拟仿真和实车测试, 建立了一套针对远光灯强光干扰的主动式红外热成像车载夜视系统, 这对夜视系统的改进以及主动防范事故有着突破性的意义。
  
  3、结语
  
  在汽车工业飞速发展和人们安全意识日益提高的今天, 如何提高汽车行驶主动安全性能一直是汽车行驶安全所追求的重要目标。现如今, 人们对汽车性能的改进与更新越来越关注, 特别是对车载辅助驾驶功能装置的关注上尤为显着。就当前而言, 许多汽车品牌均实现了夜视技术的应用, 在优化车辆驾驶性能的同时, 保证了安全驾驶, 具有非常高的安全价值。
  
  参考文献
  
  [1]王博宇, 李杰伟。中国交通事故的统计分析及对策。当代经济, 2015, (20) .  
  [2]颜俊。基于汽车主动安全的车载红外夜视系统的研究[D].华南理工大学, 2011.
  [3]姚其等。汽车夜视技术与发展[J].光源与照明, 2008:56-59.
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