車輛紅外線夜視輔助系統(tǒng)介紹

◆文/福建 林宇清

車輛紅外線夜視輔助系統(tǒng)介紹

◆文/福建 林宇清

夜視系統(tǒng)的原理是將人們?nèi)庋劭床灰姷募t外線轉(zhuǎn)化成為可見光。絕對0度以上的物體都要輻射能量。溫度越低，波長越長。一般室溫時(shí)，為紅外線。當(dāng)溫度為800℃左右，輻射為可見光，就是為什么鐵燒紅了人能看到亮光。紅外線是看不見的，到了晚上沒有可見光，但是仍在輻射紅外線，人和周圍的樹木的溫度不同，輻射的紅外線波長也不同。因?yàn)檩椛涞募t外線很弱，所以轉(zhuǎn)化成的可見光也很弱。

夜視系統(tǒng)能使駕駛員辨別出距離210m左右路旁身著淺色衣服的試驗(yàn)假人，比氙氣大燈提早41m左右。而在行人身著黑色衣服時(shí)，可提早92m左右。這意味著采用夜視輔助系統(tǒng)可以將夜間行車安全性提高125%以上。同時(shí)，由于對于潛在危險(xiǎn)信息的充分掌握也能夠使駕駛者在夜間駕駛過程中的心理壓力大為緩解，進(jìn)而使駕駛過程更加舒適放松。

以奔馳夜視輔助系統(tǒng)為例，在黎明或夜間模式下，該系統(tǒng)能在大燈光束照射到（駕駛員視野范圍內(nèi)）行人和障礙物之前，就能夠監(jiān)測到車輛前方行人和障礙物的圖像，并通過儀表盤顯示給駕駛員。該功能在上一代S級（221車型，圖1）轎車中開始配備，隨著新一代S級（222車型）轎車問世，對之前的夜視輔助系統(tǒng)版本進(jìn)行了改進(jìn)。

部件介紹

該系統(tǒng)由以下部件組成。B84/2 夜視輔助攝像頭，位于前風(fēng)擋玻璃的右側(cè)（圖2），采用紅外線設(shè)計(jì)，記錄車輛前方區(qū)域內(nèi)的圖像，并提供其探測范圍內(nèi)是否存在行人的信息，然后通過數(shù)字視頻線LVDS將數(shù)據(jù)（低電壓差動信號）發(fā)送到N101夜視系統(tǒng)控制單元。

紅外線燈E1e11/ E2e11：位于兩個(gè)前照燈上， 當(dāng)它被激活時(shí)，產(chǎn)生的紅外線用于照射車輛前方區(qū)域，相應(yīng)的夜視圖等同于在遠(yuǎn)光燈下透過風(fēng)擋玻璃所見到的情景。由于人眼看不到紅外線光束，因此不會使來車駕駛員目眩。

B38/2雨量/光線傳感器： 位于B84/2的旁邊，測量環(huán)境光線強(qiáng)度和雨量大小。通過LIN線將信號傳送至上部控制面板控制單元（221車型）或前SAM控制單元（222車型）。

N101夜視輔助系統(tǒng)控制單元： 位于駕駛員A 柱下裝飾板內(nèi)側(cè)，分析攝像頭的數(shù)據(jù)，再通過集成化數(shù)據(jù)處理，將畫面?zhèn)鬏斀oA1儀表顯示，其中識別的行人和動物，以高亮度顯示。此外，它也是CAN用戶，通過CAN網(wǎng)絡(luò)讀取其他數(shù)據(jù)信息（如車速和所選擋位等）。在新一代奔馳夜視輔助系統(tǒng)（增強(qiáng)型）中，N101還有控制前照燈光束功能，即控制“聚光燈”功能。

在新一代夜視輔助系統(tǒng)增強(qiáng)型中，對之前的夜視輔助系統(tǒng)版本進(jìn)行了改進(jìn)，新增了夜視輔助系統(tǒng)紅外遠(yuǎn)距離攝像頭B84/11，安裝在散熱器格柵后方的右側(cè)（圖3），它以更大的波長范圍工作，用于探測行人和動物，捕捉的畫面數(shù)據(jù)也是通過LVDS線傳送至N101。它與B84/2的區(qū)別在于，B84/2無法探測動物。對動物的探測取決于動物的身形（例如B84/11會探測鹿、牛、馬），增強(qiáng)版夜視輔助系統(tǒng)部件位置如圖4所示。

工作原理

如果天色漸暗，光線傳感器檢測到環(huán)境亮度過低，而且車速高于15km/h時(shí)，夜視輔助系統(tǒng)開啟，根據(jù)環(huán)境亮度可分為黎明和夜間模式，在黎明模式下， 圖像僅由B84/2紅外近距離攝像頭捕捉；在夜間模式下，大燈上的紅外線燈啟用，在此基礎(chǔ)上，B84/2不斷記錄車輛前方的圖像，畫面數(shù)據(jù)由夜視輔助系統(tǒng)控制單元進(jìn)行處理，然后顯示在儀表中。紅外線燈能夠照射車輛前方150m的距離（發(fā)射的紅外波能覆蓋150m），而行人識別能達(dá)到90m（人距車輛90m內(nèi)能被識別到），檢測到的行人將高亮顯示（圖5）。夜視輔助功能可通過駕駛員側(cè)儀表板按鈕組中的夜視輔助按鈕S1s9實(shí)現(xiàn)手動開啟和關(guān)閉。

夜視增強(qiáng)版在白天和黑暗中都能提供前方區(qū)域的圖像。在白天或黃昏剩余光線（光照強(qiáng)度）依然能滿足時(shí)，人為打開夜視輔助系統(tǒng)，則紅外攝像頭B84/2會對車輛前方區(qū)域進(jìn)行掃描，但紅外線燈和B84/11紅外線遠(yuǎn)距離攝像頭不會被開啟（由于光照強(qiáng)度能滿足，受光線傳感器限制），在白天無法檢測行人或動物（儀表屏幕仍會顯示人和動物圖像，但不會高亮顯示，此時(shí)人或動物和周圍環(huán)境一樣，大燈也不會聚光）。在夜間模式下，紅外線燈就會啟用，前方區(qū)域由兩個(gè)攝像頭進(jìn)行掃描。當(dāng)遠(yuǎn)光燈打開時(shí)，兩個(gè)夜視輔助攝像頭的檢測范圍與能見距離相差無幾，圖像數(shù)據(jù)由N101夜視輔助系控制單元進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過儀表盤顯示給駕駛員。

增強(qiáng)型夜視輔助系統(tǒng)在原來基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，包括以下功能：（1）檢測車輛前方最遠(yuǎn)160m范圍內(nèi)的行人和100m范圍內(nèi)的動物（例如：鹿、牛、馬），并以清晰、彩色、高亮度圖像顯示在儀表盤夜晶屏上；（2）具備“聚光燈”功能，所謂的“聚光燈”即左側(cè)或右側(cè)大燈將其部分光束聚焦到目標(biāo)物上，從而使駕駛員有機(jī)會及時(shí)為具體情況做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。當(dāng)檢測到路上或路旁存在行人或動物時(shí)，相應(yīng)的前照燈光錐會對準(zhǔn)檢測到的行人或動物的方向，此時(shí)會向行人發(fā)出數(shù)次閃光警告，但不會向檢測到的動物閃光，因?yàn)樗鼈儗γ}沖光束的反應(yīng)是難以預(yù)測的。

另外增強(qiáng)型夜視輔助系統(tǒng)開啟有兩種途徑：（1）通過儀表盤中的“輔助”（Assistance） 菜單開啟。（2）通過夜視輔助系統(tǒng)按鈕S6/1s5手動開啟。

夜視系統(tǒng)工作原理如圖6所示、增強(qiáng)版如圖7所示，各部件具體位置如圖8所示。

圖6中N93為中央網(wǎng)關(guān)，不同CAN網(wǎng)絡(luò)之間的通信需要借助N93來完成，箭頭指向代表信號的傳輸方向或控制方向，如：前SAM控制單元（N10/1）促動E1e11。夜視功能可通過該圖來理解：B84/2將采集的數(shù)據(jù)通過LVDS視頻線傳輸給N101，由N101分析和處理后，依舊通過LVDS傳輸給A1，以此在儀表盤中顯示圖像。B38/2通過LIN線將光照強(qiáng)度信號傳送至N70，然后由N70通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳送至N101，N101據(jù)此判斷是否需要激活紅外線燈。如需啟動紅外線燈，由N10/1促動E1e11，確保夜視功能的條件得到滿足。其他的信號，如車速則由轉(zhuǎn)速傳感器傳送給ESP處理，然后通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳送至N101和A1。

在增強(qiáng)版工作原理簡圖（圖7）當(dāng)中，需要注意的是中央網(wǎng)關(guān)改為N73，新增了B84/11，但信號傳輸與B84/2一樣，其余的分析與夜視系統(tǒng)一致。