Jak działają systemy noktowizyjne w desce rozdzielczej

Ile fajnych filmów widziałeś, w których tajny agent jeździ egzotycznym samochodem przez góry bez żadnych reflektorów? Albo nisko latający pilot Apache AH-64, który wkracza, by zabić w ciemności? A co z miejską legendą o prędkości 200 mil na godzinę (322 kilometrów na godzinę) Lamborghini wykorzystywanego do tajnych przewozów narkotykowych w nocy, cały czas unikając wykrycia pod osłoną ciemności? Wszystkie te obrazy wywodzą się z koncepcji noktowizyjnej.

Być może najczęstszym zastosowaniem noktowizora jest wojsko. Żołnierze tacy jak ten lecący na Apachach polegają na goglach noktowizyjnych w takim samym stopniu, jak na broni i treningu. Krótko mówiąc, widzenie w nocy przenosi światło dzienne w ciemność. Widzenie pilota, widzenie karabinowe dla żołnierzy, a nawet widzenie kierowcy to najnowocześniejsze zastosowania technologii noktowizyjnych.

W tym artykule przyjrzymy się systemom noktowizyjnym stosowanym w samochodach seryjnych. Nie będziemy rozprawiać się z legendarnym Lamborghini, ale zrozumiesz, jak dwóch wiodących producentów w branży motoryzacyjnej cofa noc, próbując uczynić jazdę w ciemności bezpieczniejszą. W ostatnich latach przeprowadzono wiele badań w Stanach Zjednoczonych, a także w Europie i wszystkie wydają się przedstawiać ten sam ogólny obraz: większość jazdy odbywa się przy świetle dziennym, jednak duża liczba śmiertelnych wypadków ma miejsce w nocy .

Jeśli kiedykolwiek jechałeś opustoszałą drogą poza miastem i widziałeś jelenia lub innego rodzaju nocne zwierzę migające przez reflektory, to wiesz, jak słaba może być widoczność w nocy. Czy nie byłoby miło, gdybyś podczas jazdy po zachodzie słońca mógł zobaczyć, co jest przed Tobą, a nawet wzdłuż drogi? Poszczególne organizacje zajmujące się zaufaniem mózgów w BMW, Mercedesie, Toyocie i General Motors również uważają, że byłby to również dobry pomysł. Dlatego każdy z nich podjął próbę opracowania systemów noktowizyjnych.

Zacznijmy od nauki podstaw noktowizora i przyjrzyjmy się wczesnym próbom systemów noktowizyjnych w desce rozdzielczej na następnej stronie.

1. Co to jest widzenie w nocy?
2. Historia nocnego widzenia w samochodzie
3. Samochodowe systemy noktowizyjne

Ludzkie oko widzi obrazy, które odbijają światło od fioletu do czerwieni w elektromagnetycznym spektrum kolorów. Poza widmem widzialnym dla ludzi jest światło znane jako krótkofalowa podczerwień, światło. Ludzkie oko nie jest w stanie zobaczyć tego światła. Krótkofalowe światło podczerwone to termin, który w rzeczywistości obejmuje całe światło podczerwone, ale można go podzielić na podkategorie.

Światło podczerwone faktycznie można podzielić na trzy kategorie: podczerwień bliska (bliska podczerwień lub NIR), podczerwień średnia (średnia podczerwień lub MIR) i podczerwień daleka (daleka podczerwień lub FIR), znana również jako podczerwień termiczna . Różnica między trzema rodzajami światła podczerwonego sprowadza się do długości fal. Bliska podczerwień lub NIR ma najkrótszą długość fali - mniejszą niż 1,5 mikrona - i jest najbliższa temu, co my, ludzie, widzimy jako światło widzialne. Far-IR lub FIR jest zupełnie inny. Długości fal w podczerwieni termicznej mogą wynosić do 30 mikronów, a FIR jest emitowany przez obiekt, a nie odbijany. Innymi słowy, FIR emituje sygnatury termiczne, podczas gdy pozostałe dwa rodzaje promieniowania podczerwonego nie.

Dwie główne metody noktowizora to obrazowanie termowizyjne i detekcja fotonów lub wzmacnianie obrazu . Oba są używane regularnie i oba mają swoje wady i zalety. Obrazowanie termiczne nie jest aż tak wyraźne, ale jest szczególnie skuteczne przy zbieraniu sygnatur cieplnych. Na przykład żołnierz patrzący przez zestaw gogli noktowizyjnych termowizyjnych byłby w stanie dostrzec wroga, który chowa się za krzakiem lub innym obiektem, który emituje zimniejszy sygnał. Niestety, jasny obraz może być również przyjaznym oddziałem. Obrazowanie termowizyjne po prostu nie jest wystarczająco jasne, aby pokazać tego rodzaju szczegóły.

Z drugiej strony wzmocnienie obrazu jest bardzo wyraźne. Być może widziałeś przykład poprawy obrazowania w nocy w programie informacyjnym lub programie wojskowym. Często obraz jest zielony, ale poza tym obraz jest wyraźny jak dzień. Wzmacnianie obrazu pobiera protony z otaczającego światła i przekształca je w elektrony. Elektrony te są następnie chemicznie i elektrycznie przekształcane w obrazy, które przypominają oglądanie starego czarno-białego filmu.

Następnie przyjrzyjmy się, jak producenci samochodów wykorzystują systemy noktowizyjne.

W 2000 roku General Motors zaoferował system termowizyjnego noktowizora w swojej linii pojazdów Cadillac. System był innowacyjny, ale był też drogi i nie dawał bardzo wyraźnych obrazów. Toyota dała również szansę na noktowizor i nawet teraz producent nadal oferuje system w desce rozdzielczej w niektórych modelach Lexusa. System Lexusa ma swoich fanów, ale skoro jest tak skuteczny, to dlaczego ta technologia nie dotarła do każdego pojazdu na drodze? Jedna z teorii głosi, że wydaje się, że technologia po prostu nie jest w pełni gotowa do zastosowań motoryzacyjnych. W każdym razie jeszcze nie. Jak możesz sobie wyobrazić, technologia noktowizyjna jest droga i jeśli użyjesz niedrogich komponentów, jakości po prostu nie będzie.

Dwóch niemieckich mocarstw motoryzacyjnych, BMW i Mercedes-Benz, przyjęło cholernie torpedowe podejście do systemów noktowizyjnych w desce rozdzielczej. Ci dwaj producenci samochodów oferują systemy noktowizyjne w pojazdach od 2006 roku. Odpowiednio, dwaj producenci samochodów, którzy konkurują ze sobą na rynku luksusowym przez większą część 50 lat, oferują systemy na całkowicie przeciwnych końcach przysłowiowego widmo. Każdy system osiąga swój cel i każdy ma swoje korzyści i koszty.

W następnym rozdziale dowiemy się, w jaki sposób te dwie firmy wykorzystują najnowszą technologię noktowizyjną.

System Siemens z HUD

Oderwanie wzroku od drogi podczas jazdy nigdy nie jest dobrym pomysłem — zwłaszcza w nocy. Dlatego firma Siemens jest w trakcie opracowywania systemu noktowizyjnego, który wyświetla obrazy w układzie wyświetlacza przeziernego (HUD). Podobnie jak w kokpicie F-16 Fighting Falcon, system noktowizyjny HUD z pewnością wydaje się bezpieczną alternatywą dla patrzenia na zdalnie umieszczony ekran. HUD ma jednak pewne wady. Posiadanie wyświetlacza przed kierowcą może również rozpraszać. Chociaż żaden system nie wydaje się być doskonały, faktem jest, że technologia noktowizyjna jest na granicy dostępności i może być kolejnym niezbędnym gadżetem do Twojego samochodu.

Jak możesz sobie wyobrazić, dwaj auto-potentaci przechodzą z punktu A do punktu B na zupełnie różne sposoby. Mercedes-Benz wykorzystuje aktywny system lub system bliskiej podczerwieni, który oświetla noc projekcyjnym światłem podczerwonym, podobnie jak optyka znaleziona w wojskowych goglach noktowizyjnych. Z drugiej strony pasywny system BMW wykorzystuje technologię dalekiej podczerwieni lub FIR w pokładowych systemach noktowizyjnych.

W przeciwieństwie do optyki noktowizyjnej stosowanej w zastosowaniach wojskowych, system BMW rejestruje obrazy w oparciu o ciepłotę ciała i wytwarza obrazy przypominające negatyw fotograficzny. Chociaż działa to dobrze przy rozszyfrowywaniu informacji między zwierzętami i ludźmi, nie pomaga to wiele w przypadku ujawnienia martwego zwierzęcia na środku drogi, a może dużej skały lub zwalonego drzewa. System podczerwieni BMW wykorzystuje czujniki oparte na komplementarnych półprzewodnikach tlenku metalu (CMOS) z przodu samochodu, które odbierają ciepło od obiektów i przetwarzają sygnaturę termiczną w celu wyświetlania obrazów na ćwiartkowym wyświetlaczu graficznym (QVGA) (rozdzielczość 320x240 pikseli) montowany na desce rozdzielczej pośrodku konsoli pojazdu. Krótko mówiąc, system BMW wychwytuje ciepło zwierzęcia lub pieszego i wyświetla je jako jasny obraz. Im cieplejszy cel, im jaśniejszy obraz. Ma zasięg około 980 stóp (299 metrów) i może obracać się w kierunku, w którym zmierza pojazd. System noktowizyjny FIR dość dobrze oświetla to, co znajduje się bezpośrednio przed pojazdem, ale nie zapewnia jasności, jaką można znaleźć w systemie Mercedesa.

Natomiast system Mercedesa wykorzystuje technologię NIR i zapewnia równomierny, wyraźny obraz w ciemności. Ten system jest podobny do gogli noktowizyjnych używanych przez żołnierzy. Podobnie jak wojskowe gogle noktowizyjne, system NIR w mercedesie oświetla wszystko tak, jakby znajdowało się w światłach drogowych pojazdu. Wykorzystując serię żarówek projekcyjnych i kamer, aktywny system noktowizyjny Mercedesa wychwytuje najsłabsze ślady światła i przekształca je w wyraźny obraz. Zaletą jest to, że system Mercedesa widzi cieplejsze żywe istoty tak samo wyraźnie, jak widzi chłodniejsze, martwe zwierzęta lub przedmioty nieożywione. Wadą systemu Mercedesa jest jego zasięg: system ma maksymalny efektywny zasięg poniżej 600 stóp (183 metry). Kolejną wadą jest to, że system NIR Mercedesa nie radzi sobie dobrze z mgłą, podczas gdy BMW System FIR potrafi przejrzeć gęste warunki. Ale w przeciwieństwie do systemu BMW, monitor Mercedesa znajduje się za kierownicą, bezpośrednio na linii wzroku kierowcy na drodze, a jakość obrazu jest również wyraźniejsza w systemie NIR.

Oba systemy mogą być włączane lub wyłączane przez kierowcę za pomocą elementów sterujących znajdujących się w pobliżu dźwigni świateł drogowych, a żaden z systemów nie jest narażony na nadjeżdżające jasne światła. Oba są również przyjemne dla oczu, więc wrażliwość na światło nie powinna stanowić problemu dla większości kierowców. Naukowcy z obu firm są również w trakcie udoskonalania wskaźników ostrzegawczych w systemach noktowizyjnych. Wyzwaniem jest umiejętność rozszyfrowania, co stanowi zagrożenie, a co jest jedynie sygnaturą cieplną. Celem jest, aby systemy były w stanie uruchomić alarm, gdy pieszy lub zwierzę znajduje się wystarczająco blisko drogi, aby stanowić zagrożenie.

Oba systemy kosztują dodatkowo od 2000 do 2500 dolarów. Choć może to brzmieć jak spora suma pieniędzy, gdy spojrzysz na cenę BMW serii 7 lub Mercedesa Klasy S, dwóch pojazdów, które mogą z łatwością przekroczyć 100 000 $, wydaje się to trochę bardziej rozsądne – zwłaszcza gdy rozważ korzyści płynące z możliwości przejrzenia ciemności.

Więcej informacji o świetle, noktowizji i innych powiązanych tematach znajdziesz na następnej stronie.

Powiązane artykuły