دسته ها
شنبه ۲۷ بهمن ۱۴۰۳

سیستم دید در شب خودرو و آشنایی با نحوه عملکرد آن

  • شیوا فهیمی
  • ۱۴ بهمن ۱۴۰۰
  • ۰

سیستم دید در شب خودرو نور مادون قرمز به کار گرفته می شود که علاوه بر نامرئی بودن قادر است موانع متحرک را از روی دمای بدنشان تشخیص دهد. در این مطلب با این سیستم بیشتر آشنا می شوید.

سیستم دید در شب یا نایت ویژن مربوط به ادوات نظامی در جنگ جهانی دوم است که با تمام شدن جنگ، این فناوری به صنعت خودروسازی راه یافت. این سیستم به آنالیز دمای المان های اطراف اتومبیل پرداخته و تصویر بهتری از جاده را عرضه می کند. در ادامه به معرفی بیشتر سیستم دید در شب خودرو می پردازیم.

آشنایی با سیستم دید در شب خودرو

در سیستم دید در شب، نور مادون قرمز به کار گرفته می شود که علیرغم نامرئی بودن قادر است موانع متحرک را از روی دمای آن ها تشخیص دهد. این سیستم بسته به طول موجی که دارد در سه باز نزدیک مادون قرمز، مادون قرمز متوسط و دور از مادون قرمز (مادون قرمز حرارتی) تقسیم بندی می شود و در دو نوع فعال و غیر فعال عرضه می شود.

در دو دهه پیش وقتی عاشقان دنیای ماشین در مورد آپشن های خودرو به بحث می نشستند، بر سر توان موتور، شتاب اولیه و حداکثر سرعت صحبت می کردند. ولی امروزه خودروها به آپشن های قدرتمندتری مانند سردکن و گرمکن صندلی، سانروف، کروز کنترل و مونروف مجهز می شوند. یکی از جذاب ترین آپشن ها که بیشتر از یک دهه از سوی برندهای معتبر خودروسازی معرفی شده سیستم دید در شب خودرو می باشد.

به طور کلی کاربری سیستم دید  در شب به جنگ جهانی دوم در ادوات نظامی باز می گردد که با تمام شدن جنگ، این فناوری وارد صنعت خودروسازی گشت. این سیستم می تواند با آنالیز دمای اجسام یا حیوانات اطراف خودرو، تصویر بهتری از جاده را در اختیار راننده بگذارد.

سیستم دید در شب یا نایت ویژن توسط لنزهای NVD سه رنگ اصلی را به یک رنگ واحد(خاکستری) تبدیل می نماید. عملکرد این لنزها به این صورت است که از طریق سه رنگ اصلی، روشنایی یا تاریکی را به نمایش گذاشته و به این ترتیب تصویری که از لنزهای NVD مشاهده می شود به شکلی است که اجسام و المان های مختلف مطابق با روشنایی که تولید می کنند از یکدیگر جدا می شوند.

با آنالیز انجام شده توسط این لنزها، هرچه رنگدانه های یک جسم پر رنگ تر باشد، تصویر انعکاس یافته توسط لنزهای NVD برای راننده در نمایشگر ماشین، روشن تر خواهد بود. با ادامه این مطلب همراه ما باشید تا با تاریخچه این سیستم، شیوه کار آن و استفاده برند های بزرگ خودرو سازی از آن ها آشنا شوید.

تاریخچه نایت ویژن

در سال ۱۸۰۰ فردی آلمانی- انگلیسی به اسم ویلیام هرشل، نخستین دستاوردها را در حوزه اشعه مادون قرمز به دست آورد. این فرد در آزمایشی اثبات کرد که نور در طول موج هایی که برای چشم انسان نامرئی است هم وجود دارد. پس از این کشف، دانشمندان نتیجه گرفتند که در کل دو نوع آشکارساز مادون قرمز شامل حرارتی و نوری وجود دارد.

آشکار سازهای اولیه که تحت استفاده قرار گرفتند، آشکارسازی های حرارتی بودند. از شروع دهه ۱۹۴۰ آشکار سازهای نوری که پاسخ زمانی و حساسیت مناسب تری نسبت به آشکار سازهای حرارتی داشتند به صورت گسترده ای توسعه پیدا کردند. نخستین آشکار ساز عملی مادون قرمز، به طول موج های ضعیف تر حساس بود. در پایان دهه ۱۹۴۰ و ابتدای ۱۹۵۰ طیف وسیعی از مواد جدید جهت آشکارسازی مادون قرمز مورد توجه قرار گرفت.

عملکرد نایت ویژن

همانطور که پیشتر ذکر شد در سیستم دید در شب یا نایت ویژن، نور مادون قرمز استفاده شده که نامرئی است و می تواند موانع متحرک را از روی دمای بدنشان شناسایی کند. این سیستم بسته به طول موجش در سه بازه نزدیک، متوسط و دور طبقه بندی می شود. که در دو نوع فعال و غیر فعال روانه بازار می شود.

تفاوت این سه نوع نور مادون قرمز به طول موج آن ها مربوط است. کوتاه ترین طول موج مربوط به مادون قرمز نزدیک است که از ۱.۵ میکرون کوچکتر می باشد و به نوری که توسط چشم انسان قابل رویت است، خیلی نزدیک بوده ولی مادون قرمز دور داستان متفاوتی داشته و این نور تا ۳۰ میکرون می تواند طول موج داشته و به جای بازتاب از اجسام، منتشر گردد. به عبارتی طول موج دور مادون قرمز یک ویژگی حرارتی دارد.

سیستم دید در شب فعال

در سیستم دید در شب فعال از مادون قرمز نزدیک استفاده می شود. در این سیستم امکان نصب لنزها پشت آینه دید عقب وجود داشته که این موضوع سبب افزایش قدرت دید دوربین با وضوح بیشتر از محیط اطراف می شود.  کیفیت نایت ویژن فعال در شرایط آب و هوایی مختلف مانند هوای بارانی، مه آلود و … متغیر می باشد ولی در برابر گرما واکنش کمتری از خود نشان می دهد.

بزرگترین مشکل در نایت ویژن فعال، محدوده پوشش آن می باشد که در حدود ۱۵۰-۲۰۰ متر تخمین زده شده که بسته به سرعت متوسط حدود صد کیلومتر بر ساعت، به هیچ وجه نمی تواند گزینه قابل اطمینانی برای پیدا کردن دید کامل از مسیر جاده شود.

سیستم دید در شب غیر فعال

لنزهای NVD در جلو پنجره ای ماشین، جهت تشخیص موجودات جاندار تعبیه می شوند. در این سیستم دوربین ویدیویی طیف مادون قرمز را ضبط کرده و از طریق نمایشگر خودرو یا پنل نمایش آمپر به راننده نمایش می دهد. این سیستم می تواند در فاصله ۳۰۰ متر (۱۰۰۰ فوت) با سرعت ۶۰ مایل بر ساعت یعنی حدود ۹۸ کیلومتر بر ساعت در جاده های بین شهری عمل نماید.

یکی از ایرادات این سیستم، عملکرد در محیطی با دمای زیاد است. علت این موضوع به اصالت سنسورهای مادون قرمز برمی گردد. که می تواند گرمای بدن موجودات زنده را از گرمای محیط تفکیک نموده ولی با مشکل روبرو می شود.

شیوه های اصلی تصویر سازی در سیستم دید در شب، تصویر سازی حرارتی و تشخیص فوتون می باشد. هر دو شیوه به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند و هر یک نقاط قوت و ضعف خودشان را دارند. تصویر سازی حرارتی وضوح بالایی نداشته ولی در تشخیص علائم حرارتی دقیق عمل می نماید.

سیستم نایت ویژن در صنعت خودروسازی

تاریخ صنعت خودرو نشانگر این است که نخستین استفاده از سیستم های نایت ویژن یا دید در شب در این صنعت، توسط شرکت جنرال موتورز و در زیر مجموعه محبوب وی یعنی کادیلاک صورت گرفت. مدلی که امریکایی ها برای نصب در نظر داشتند، Dville نام داشت که در سال ۲۰۰۰ روانه بازار شد و تاثیر عمیقی بر سایر شرکت ها گذاشت.

ولی با این که سیستم مذکور، در زمان خودش یک نوآوری محسوب می شود اما به خاطر گران قیمت بودن این سامانه، و در ضمن عدم ارائه تصویر واضح از افراد و اشیا زیاد مورد استقبال قرار نگرفت. در ادامه شرکت تویوتا در این حوزه شروع به فعالیت کرد و در برخی نسخه های خودرو لکسوس، سیستم دوربین دید در شب را به کار بست. اما در این زمینه به موفقیت دست پیدا نکرد.

بعد از آن دو شرکت خودروسازی مرسدس بنز و بی ام و رویکرد بسیار جدی درباره نایت ویژن برای محصولات خود پیش گرفته و از سال ۲۰۰۶ به عرضه دوربین دید در شب در خودرو های خود، اقدام کردند. پس از این بود که در زمینه فناوری دوربین دید در شب، هر کدام از شرکت های خودروسازی سیستم مخصوص به خود را توسعه دادند.

مرسدس بنز و بی ام و در توسعه فناوری دید در شب مسیرهای مختلفی را انتخاب نموده اند. مرسدس بنز به سیستم دید در شب فعال یا NIR روی آورد که با پخش شدن نور مادون قرمز، شبیه سیستم های نظامی، شب را برای راننده روشن می کنند. در مقابل بی ام و به استفاده از نایت ویژن غیر فعال یا فناوری FIR روی آورد.

این سیستم برخلاف سیستم دید در شب استفاده شده در سامانه های نظامی، تصاویر را بر مبنای گرمای اجسام ایجاد کرده و تصویری مشابه نگاتیو فیلم عکاسی ارائه می دهد. با توجه به این که نایت ویژن در تمیز دادن انسان از حیوان به خوبی عمل می کند ولی در تشخیص یک حیوان مرده وسط جاده یا یک سنگ بزرگ و حتی تنه درختی سقوط کرده کارکرد خوبی ندارد.

سیستم مادون قرمز بی ام و از سنسورهای نیمه رسانای اکسید فلز که در جلوی ماشین نصب شده اند و قدرت جذب حرارت اشیا و تبدیل آن ها به تصاویر با وضوح ۲۴۰*۲۳۰ پیکسل را دارند، بهره می گیرد. قابل ذکر است این تصاویر در نمایشگر تعبیه شده در داشبورد میانی به نمایش گذاشته می شوند.

به صورت خلاصه باید گفت سیستم بی ام و، حرارت بدن حیوانات و عابرین را جذب نموده و به شکل یک تصویر روشن به نمایش می گذارد. هر اندازه حرارت جسم بالاتر باشد، وضوح تصویر بیشتر خواهد بود. برد نمایش این سیستم ۲۹۹ متر می باشد. سامانه دید در شب غیر فعال اجسامی که دقیقا در مسیر مستقیم خودرو باشند را به خوبی روشن نموده و نمایش می دهد ولی فاقد وضوح سیستم مرسدس بنز می باشد.

در مقابل سیستم مرسدس بنز، با استفاده از فناوری مادون قرمز نزدیک، تصویری واضح و یکدست را در تاریکی تولید می نماید. این سیستم شبیه چشمی های دید در شب مورد استفاده سربازان می باشد. با استفاده از تعدادی لامپ های پروژکتوری و دوربین، سامانه فعال دید در شب مرسدس بنز قادر به تشخیص کم سوترین نشانه های نوری و تبدیل آن ها به تصویری واضح خواهد بود.

برتری این سیستم در آن است که اشیاء گرم را به همان وضوح یک حیوان یا جسم بی جان تشخیص می دهد. فقط نقطه ضعفی که این سیستم دارد برد کمتر از ۱۸۳ متر آن می باشد. در ضمن سیستم مادون قرمز نزدیک مرسدس بنز، برخلاف سیستم مادون قرمز حرارتی بی ام و که در شرایط آب و هوای متراکم عملکرد خوبی دارد، در مه عملکرد خوبی ندارد.

ناگفته نماند به عکس بی ام و نمایشگر دید در شب مرسدس بنز دقیقا پشت فرمان و در دید مستقیم راننده قرار گرفته که کیفیت تصویر بسیار واضحی دارد. هر دو سیستم قابلیت غیرفعال شدن را داشته و به نور تابیده شده از خودروهای عبوری حساسیتی ندارند.

سیستم های دید در شب اکتیو و پسیو

در سیستم دید در شب اکتیو خودرو، یک چراغ ویژه مادون قرمز، پرتوی خاصی را به سمت جاده و محیط اطراف تابانده و بازتاب حاصل از این برخورد را توسط آشکارساز روی نمایشگر باز می گرداند. مزیت اصلی این سیستم، رزولوشن بالا و وضوح بسیار زیاد تصویر ارسالی می باشد. طوری که در آن می توان اشیا و اجسام را با جزئیات دید.

ولی عیب اصلی نایت ویژن اکتیو، عملکرد ضعیف سامانه در هنگام باران و هوای مه آلود است. این سامانه به خاطر برد ۲۰۰-۵۰۰ متری خود مخاطبان زیادی را به سمت خود می کشاند. شرکت مرسدس بنز برای نخستین بار سامانه مذکور را روی مدل مفهومی F500 در سال ۲۰۰۳ به کار گرفت. مدلی که نام Night View assist روی آن قرار گرفته بود.

سیستم دید در شب پسیو خودرو، فرایند بازتاب را از طریق یک منبع اینفرارد انجام نمی دهد، بلکه به کمک روش نظامی دوربین های حرارتی به مشاهده جانداران و اجسام اقدام می کند. شاید این سامانه وضوح کمی داشته و در وضعیت های آب و هوایی گرم، عملکرد ضعیفی نشان دهد ولی به خاطر برد بالای ۱۰۰۰ متر، برای اکثرا گزینه اول و آخر می باشد.

بی ام و اولین شرکتی بود که به سراغ سیستم دید در شب پسیو برای خودرو هایش رفت. این شرکت در سال ۲۰۰۵ با رونمایی از مدل لوکس سری V تیپ E65 به بازار، رقیب همیشگی خود یعنی مرسدس بنز با چالش مواجه کرد.

مشکلات سیستم دید در شب

بزرگترین ایراد سیستم دید در شب یا نایت ویژن خودرو، اشباع شدن تصویر توسط نزدیک شدن اجسام یا افراد به دوربین می باشد. به علت پرتاب نوربالا در دوربین های دید در  شب و سیاه و سفید بودن تصویر با نزدیک شدن افراد به دوربین، احتمال دارد صورت آن ها به طور کامل روشن شده که تشخیص صورت را کاهش می دهد.

در ضمن سطوح فلزی و شیشه ای، نور مادون قرمز را به گونه ای متفاوت از نور مرئی انعکاس می دهند. این موضوع سبب می شود که امکان دید اجسام پشت صحنه کاهش یافته یا پلاک خودروها به خاطر انعکاس امواج مادون قرمز به شکل کاملا روشن به نظر رسد.

همچنین منتشر شدن امواج مادون قرمز با برد کوتاه نسبت به نور مرئی صورت گرفته و البته ال ای دی های مادون قرمز حتی در صورت زیاد بدون از لحاظ تعداد نیز نور محدودی را ارائه می دهند. برد واقعا مفید دوربین های دید در شب به طور معمول بیشتر از ۲۰۰ نیست و اگر محیط کاملا تاریک و باز باشد این برد، کمتر هم می شود.

در پایان امیدواریم که از مطلب ارائه شده نهایت استفاده را برده باشید. همچنین در صورت تمایل برای آشنایی با طرز کار سیستم تعلیق خودرو، شیب سنج خودرو و کنترل کشش خودرو می توانید روی هر یک از لینک ها کلیک نمایید.

منبع : آرگا

مطالب مرتبط
مطالب داغ
همچنین ببینید
مشاهده دیدگاه های این مطلب
دیدگاه های مطلب
۰ دیدگاه برای این نوشته

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *