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从二战后期讲起,分析汽车夜视技术发展史

2019-11-20 11:43
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从摩杰智能驾驶发展主线中,目前辅助驾驶系统围绕着不同的驾驶场景和对车主的影响进行分类。由于要满足消费者的期望,部分自动驾驶的功能存在很大的分类问题。我们能看到的由于市场竞争,由于车辆溢价的问题,目前基于辅助这条线,不过多介入控制的 ADAS 配置的功能,开始逐步成为标配。

一方面这有助于消费者的喜欢,从功能的角度,目前车辆把感知的环境和相关信息及时传递给车主,让车主通过与驾驶相关的范围内进行报警,还是受到消费者的欢迎。

另外一方面从感知的角度,一旦所有的感知系统慢慢逐步加入(标配化会给车企一套市场化的回馈机制,慢慢扩充传感器和使用场景,提高整个系统的性能和满意度),消费者通过从警告过渡到系统辅助,熟悉车企的功能设置,未来在架构和 HPC(计算平台)的进一步升级,就能达到很好的切换和迭代的效果。这个以大家熟悉的环视、后视、盲区检测和夜视系统为主,这些功能保障了基本乘员的安全。

备注:我觉得座舱产品,以后形成一个高算力的系统以后,就会把这类显示的所有功能全部都集成进去,首先交给车主来判断,当然基于 ADAS 的传感器融合两边的分配会有点不同的取向

本文主要谈一下夜视系统,对于汽车而言,良好的视野是安全驾驶汽车的有力保障。根据统计,有相当的比例的交通事故都发生在夜间或天气不好的情况下。夜间在没有路灯的道路上行驶,受汽车头灯照射距离的限制,行车安全将会受到非常大的影响。夜视系统是全天候的电子眼,在雨雪、浓雾天气公路上的物体及路旁的情况,能够通过夜视系统反映出来。

夜视技术首先是在军事上的得到运用,由于能克服黑夜的市场问题,在二战后期为满足战争需要,1944 年德国军工行业就成功研制出主动红外夜视仪。这项技术在二战结束以后,分别由苏联和美国两个超级大国延续开发。美军经过研究,研制出主动式红外夜视仪,在朝鲜战争和越南战争里面得到运用,但是存在能耗大的缺点,在上世纪的 60 年底,美国军方研制出像增强器,后面是第一代微光夜视仪和基于目标自身的红外辐射进行观察的热成像仪。根据成像的原理,夜视系统主要分为主动夜视系统和被动夜视系统,其中微光和红外成像是运用最广的夜视技术。

微光夜视技术是通过像增强器将微弱或者能量比较低的光转化为增强的光学图像,以实现直接观察。

红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。

a)    主动红外夜视技术是通过红外灯主动照射并利用目标反射回来的红外光来实施观察的红外技术。

b)     被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术,将人眼所不能直接看到的目标表面的温度分布变成人眼可看到的代表温度分布的热图像。

80 年代以后,美军把夜视装备当作高科技单兵装备,普遍运用于士兵中间。

夜视系统,从军事运用到民用化,其实也有个过程。首先是从豪华车开始的。早期由于需求和成本等原因,夜视系统主要用在豪华车以上,2000 年通用汽车在美国的凯迪拉克 DeVille 推出了由雷神公司设计的系统,选配价格为 2250 美元。这种趋势在早期在丰田和本田的旗舰版车型上也得以体现。欧洲豪华车企宝马、奔驰和奥迪也逐渐在 2005 年开始配置夜视系统。

到 2015 年以后,辅助驾驶功能开始在很多的中价位的车型上扩展,除了豪华品牌很多车企也把夜视系统作为 ADAS 配置中的一项进一步扩展到自己的车型上面,开始了夜视系统的普及化。有了这一个夜视系统,通过红外摄像机自动识别 15 米到 150 米之间的超过 50 厘米高的人和动物。

夜视系统里面,红外传感器探测外部环境,并且在车辆前方判断是否进入道路范围,有助于车主在视野恶劣的情况下,把生物特征的障碍物予以呈现,如下所示,标识采用黄色框,警示使用红色框,这样能比较好的提醒车主。在示意的视频里面,乡村小路里面滑板车辨识起来还是有价值的。

标识:夜视系统的第一步,主要把检测区域内的行人标识在黄色的框里

红色标识:当行人驶入道路会出现一个红色框,如果距离比较远的时候

警告:如果行人进入直接能发生碰撞的区域,会发出视觉的警告和蜂鸣声

在中国,在很多的地方实施了灯光工程,总体的路灯覆盖率在市区是比较好的,在城郊结合部从有灯到没灯的路段来说,夜视系统可不是摆设,可以提前发现超出远光灯照射范围的行人对于夜晚行车安全来说是有效地保障。特别是在农村道路,在部分人员比较多的地方,是很有价值的。在使用场景中,恶劣天气下,红外传感器的辅助也能对各种意外有很多的帮助,直接从液晶仪表中提取警示,也是很大的一个改善之一。

没路灯的黑夜环境下:在缺乏光亮工程的区域内,汽车行驶在完全没有光线的道路环境下,夜视系统能提供超远视距,提供前方的清晰红外热图像,比远光灯照射距离更高,可以有效的判断对于自行车、电瓶车这样在黑夜比较头疼的潜在事故,增加预判距离和时间。

被远光灯打到的炫光环境:在之前的情况下,由于很多司机都喜欢开远光灯,所以这个时候,驾驶者面临完全被压制的状态。炫光环境对汽车夜视系统并不会产生影响,这个时候通过仪表盘上的夜视系统成像结果,能够让驾驶人员清晰看到前方行车环境

大雾和阴霾环境:在冬季取暖的时候,如果出现雾霾的状态,可见度比较低,这个格式和,有夜视系统能够有效的把道路环境给找出来

小结:随着往集中化的方向发展,以后加这种配置真的只是加传感器和模块化配置软件,加加减减更容易了

作者:朱玉龙

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