آشنایی با سیستم دید در شب خودرو (نایت ویژن)

دوربین دید در شب خودرو یا همان Night Vision یکی از انواع دوربین خودرو می باشد که در دنیا بسیار طرفدار دارد. این ابزار کارا درصد زیادی از تصادفات را که به دلیل عدم دید کافی اجسام، حیوانات و انسان ها توسط راننده در هنگام شب رخ می دهد را کاهش می دهد.

در این مطلب کیان باتری شما را با انواع، عملکرد، مزایا، معایب و نکات کلیدی در ارتباط با دوربین خودرو دید در شب آشنا خواهیم کرد.

شاید برای شما به‌عنوان راننده پیش آمده باشد که در جاده‌های مه‌آلود یا کم‌نور در شب، توان تشخیص اجسام، افراد یا حیوانات را نداشته‌اید. در چنین مواقعی، ممکن است حتی استفاده از چراغ مه‌شکن نیز کارگشا نباشد و تشخیص جسم متحرک یا ثابت برای راننده سخت شود. با این شرایط، احتمال تصادف، برخورد یا حتی انحراف از مسیر، به‌خصوص در جاده‌های جنگلی و کوهستانی، بسیار بالا می‌رود.

سیستم دید در شب یا نایت ‌ویژن خودرو چیست؟

این سیستم مسیر رانندگی را به شما نشان می دهد. به طوری که جاده را در صفحه نمایش یا روی صفحه کیلومتر نشان می­دهد و اگر جسمی در پیش روی شما قرار داشته باشد به شما اخطار می­دهد. سیستم دید در شب برای اولین بار توسط کمپانی کادیلاک معرفی شد و در خودروی Deville این شرکت قرار داده شد.

سیستم نایت ‌ویژن، در‌واقع مانند یک دوربین حرارتی از نوع thermographic camera عمل می‌کند. با چنین سازوکاری، راننده در‌کنار قدرت چراغ‌ها، توانایی تشخیص موجودات زنده را خواهد داشت. این تکنولوژی برای نخستین بار در خودروهای خاص به‌عنوان یک آپشن ویژه معرفی شد.

Cadillac Deville اولین نسل از خودروهای مجهز‌به سیستم نایت‌ ویژن بوده ‌است. برند خودروساز کادیلاک در سال 2000، خودروی فوق را به سیستم دید ‌در‌شب تجهیز کرد.

بعد از کادیلاک دومین شرکتی که خودروهای خود را مجهز به این سیستم کرد، تویوتا بود. تویوتا در سال 2002 از این سیستم بر روی خودروی لندکروزر و لکسوس LX470 از این سیستم استفاده کرد. سپس در سال 2003 مرسدس بنز از این سیستم برای اولین بار در کانسپت خود یعنی F500 استفاده کرد. مرسدس بنز نسخه ­ی S کلاس 2005 را مجهز به این سیستم کرد.

دید‌در‌شب، با تکیه بر دستگاه‌هایی به نام NVD طراحی شده ‌است که کلاً در سه حالت مختلف استفاده می‌شوند:

1. بهبود کیفیت تصویر
2. تصویربرداری حرارتی
3. روشنایی فعال

سیستم نایت ‌ویژن bmw و سایر خودروهای پیشرفته امروزی، ترکیبی از دستگاه‌های NVD مانند دوربین مادون قرمز، جی‌پی‌اس، Lidar و سیستم راداری برای شناسایی و تشخیص حیوانات، انسان و اجسام است.

نمایش دید‌در‌شب برای راننده

جدیدترین نوع نمایش سیستم دید‌در‌شب برای آگاهی راننده، مانیتور LCD کریستال مایع با رزولوشن بالا در قسمت نمایش‌گر سرعت است؛ البته در خودروهای شرکت bmw و بنز کلاس W212 E، از سیستم ناوبری و صفحه نمایش اطلاعات خودرو برای نمایش نتایج تحلیلی سیستم دید‌در‌شب استفاده می‌شود.

این روش، کم‌هزینه‌تر از گذاشتن مانیتور مخصوص در صفحه سرعت داشبورد رو‌به‌روی چشم راننده است، اما فاصله نسبتاً زیادی با دید مستقیم راننده دارد.

نوع دیگری از نمایش سیستم نایت‌ ویژن، در قسمت HUD شیشه جلو است. در نوع سوم، دستگیره دیمر خودرو می‌تواند روشنایی را کاهش دهد و نزدیک‌ترین خط دید اجسام را در ‌اختیار راننده قرار دهد.

همچنین بخوانید: آموزش رانندگی ایمن در شب

اجزای ساختاری سیستم Night Vision

هر سازنده سیستمی را فراهم می کند که دید در شب از اشیا foreign خارجی را با عناصر مختلف فراهم می کند، اما قطعات اصلی یکسان هستند. تفاوت اصلی در کیفیت قطعات منفرد است. این دستگاه شامل موارد زیر است:

• سنسور مادون قرمز ممکن است چندین قسمت از این قطعات وجود داشته باشد و آنها در قسمت جلوی ماشین و بیشتر در قسمت اپتیکال نصب می شوند. دستگاه ها در مسافت زیادی اشعه مادون قرمز منتشر می کنند.
• دوربین فیلمبرداری این عنصر جاده جلوتر از ماشین را ثابت می کند، و همچنین تابش منعکس شده از سطوح را ثابت می کند.
• یک واحد کنترل که داده های حسگرها و دوربین فیلمبرداری را با هم ترکیب می کند. اطلاعات پردازش شده بسته به اینکه عنصر چهارم چه باشد، برای راننده تولید می شود.
• نمایشگر که این می تواند یک مانیتور یا یک نمایشگر رنگی باشد. در برخی از مدل ها، تصویر برای کنترل راحت تر جاده روی شیشه جلو بینی می شود.

 در طول روز، برخی از دستگاه ها می توانند مانند DVR معمولی کار کنند. در تاریکی، دستگاه سیگنال های حسگرها را پردازش می کند و آنها را به عنوان یک تصویر بر روی صفحه نمایش می دهد. با سهولت آشکار، این پیشرفت توجه راننده را نفی نمی کند، بنابراین، مدل هایی که بر روی شیشه جلو بینی دارند از کارایی کمتری برخوردار هستند، زیرا از ردیابی جاده منحرف می شوند.

مزایای دوربین دید در شب

یک قانون مهم در مورد سیستم های کمک راننده وجود دارد: هیچ دستیار مدرنی جایگزین نیاز به کنترل خود بر وسیله نقلیه نمی شود. حتی پیشرفته ترین مدل ابزار نیز محدودیت هایی دارد.

به دلایل زیر استفاده از سیستم های NVA عملی است:

• تصویر روی صفحه دستگاه، حرکت در محدوده سطح جاده را برای راننده آسان می کند، به ویژه هنگام غروب، وقتی چراغ های جلو هنوز در کار خود چندان کارآمد نیستند.
• این صفحه نمایش ابعاد بهینه ای دارد که به لطف آن لازم نیست راننده به آنچه دستگاه نشان می دهد دقت کند و حواس او را از جاده پرت نکند.
• حتی اگر یک راننده، به دلایل طبیعی، متوجه یک عابر پیاده یا حیوان که در جاده فرار کرده است، شود، با ارائه تصویر واضح تر نسبت به آنچه که راننده می بیند، این دستگاه به شما در جلوگیری از برخورد کمک می کند.
• به لطف قابلیت اطمینان دستگاه، راننده با تلاش کمتری به جاده نگاه می کند و چشمانش خیلی خسته نمی شوند.

معایب دید در شب خودرو

با این وجود، حتی پیشرفته ترین سیستم نیز دارای معایب قابل توجهی است:

• بیشتر مدل ها اشیا station ساکن یا آنهایی را که در جهت ترافیک حرکت می کنند، تشخیص می دهند. در مورد عبور حیوانات از جاده، بسیاری از دستگاه ها به موقع به راننده در مورد خطر هشدار نمی دهند. به عنوان مثال، دوربین می تواند مانعی را در لبه جاده تشخیص دهد. بر این اساس، راننده یک مانور برای دور زدن حیوان ایجاد می کند، که به سمت مانور حرکت می کند. به همین دلیل، دوربین با تاخیر تصویر را منتقل می کند، راننده می تواند به جسم برخورد کند. چنین شرایطی در مدل های گران قیمت که قادر به تشخیص سرعت حرکت اجسام و انتقال سریع تصویر به صفحه نمایش هستند، به حداقل می رسد.
• هنگامی که باران می بارد یا در خارج از آن مه مهمی وجود دارد، دستگاه کار نمی کند، زیرا قطرات رطوبت باعث انعکاس اشعه ها می شوند و مسیر آنها را منحرف می کنند.
• حتی اگر مانیتور در میدان دید راننده قرار داشته باشد، او باید به طور همزمان جاده و تصویر را روی صفحه کنترل کند. این کار وظیفه را پیچیده می کند، که در بعضی موارد حواس رانندگی را از بین می برد.

انواع سیستم‌های نایت ‌ویژن

به‌طورکلی، دو نوع سیستم در فناوری دید‌در‌شب خودروها طراحی شده ‌است. سیستم‌های پسیو و سیستم‌های اکتیو که هر‌کدام دارای ویژگی‌های خاص و مزایای مخصوص‌به‌خود هستند. سیستم نایت‌ ویژن بی ام و از نوع غیرفعال یا پسیو است.

در سیستم نایت‌ ویژن پسیو، به‌کمک تشعشات حرارتی ساطع‌شده از اشیا، حیوانات و انسان، راننده قادر به تشخیص آن‌ها خواهد بود؛ اما در سیستم اکتیو یا فعال، این عمل با استفاده از اشعه مادون قرمز انجام می‌شود.

البته سیستم دید‌ در‌ شب اکتیو توانایی پوشش فاصله‌های بالا را دارد. هرکدام از برندهای بزرگ خودروساز، معمولاً یک نوع از سیستم نایت ‌ویژن را در تمام خودروهای رده‌بالای خود به‌کار می‌برند. نوع سیستم دید‌در‌شب مورد استفاده تعدادی از غول‌های مشهور خودروساز جهان در جدول زیر آمده ‌است:

سیستم نایت ‌ویژن بی ام و

سیستم دید‌در‌شب مورد استفاده در خودروهای bmw نیز از نوع پسیو است. در این خودروها، سیستم با استفاده از دوربین، تابش‌های حرارتی اجسام ثابت و متحرک را ثبت می‌کند.

ویژگی مثبت این نوع از نایت ‌ویژن، پوشش فاصله بیش از 300‌متری با کنتر بالا برای موجودات زنده است. ضعف این سیستم نیز در آب‌و‌هوای گرم پدیدار می‌شود. همچنین رزولوشن و وضوح تصاویر در این سیستم، مقداری پایین‌تر است. دوربین نایت ویژن بی ام و معمولاً در پشت شبکه‌های جلوپنجره خودرو در سمت راست خودرو از روبه‌رو قرار دارد.

• عمکرد دوربین دید در شب مادون قرمز خودرو (نوع اکتیو)

در سیستم Active دید در شب برای نمایان کردن بخش هایی از جاده که در تاریکی شب قابل رؤیت نیست و توسط چراغ های جلو هم پوشش داده نمی شود از نور مادون قرمز (Infrared) استفاده می شود. علت استفاده از نور مادون قرمز این است که در دسته نورهای مرئی قرار نمی گیرد و با تابش آن به جاده، راننده های خودروهایی که از روبه‌رو می آیند اذیت نمی شوند.

با انتشار نور مادون قرمز از خودرو، اجسام و اشیایی که در روبه‌روی خودرو قرار دارند در معرض این نور قرار می گیرند و سپس توسط دوربینی که در سیستم دید در شب نصب شده است، تصویربرداری می شوند.
در برخی از سیستم ها، نور مادون قرمز به صورت پالسی یا ضربه ای به محیط روبه‌رو تابیده می شود و در برخی دیگر از سیستم های دید در شب اکتیو، نور مادون قرمز به صورت یکنواخت به محیط روبه‌رو تابیده می شود که در نهایت، تفاوت خاصی در تصویر حاصل از آن ها نیست.

معایب

بزرگ ترین عیب این سیستم درست عمل نکردن آن در شرایط بدی جوّی است، زیرا در شرایط بد جوّی نور مادون قرمز توسط قطرات باران، برف و یا تگرگ بلوکه می شوند و نمی تواند محیط روبه‌رو را کامل پوشش دهند.
عیب دیگر این سیستم محدوده پوشش دهی پایین آن (بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ متر) است، زیرا منبعی که نور مادون قرمز تولید می کند پرقدرت نیست و محیط کم تر و نزدیک تری را تحت اثر خود قرار می دهد، به همین دلیل دوربین به کاررفته نمی تواند فضای دورتر و بیش تری را پوشش دهد.

• طرز کار تکنولوژی دید در شب از نوع پسیو

در سیستم Passive دید در شب از دوربین های حرارتی (Thermographic Camera)، که در جلوپنجره خودرو نصب می شود، استفاده می شود تا اجسام، افراد و حیواناتی که از خود گرما تولید می کنند را شناسایی کند و آن ها را به تصویر بکشد. این دوربین ها تفاوت دمایی میان اجسام را تشخیص می دهند و با نمایش اجسام گرم با رنگ قرمز یا زرد به راننده هشدار می دهند که موجود زنده یا خودرویی در جلو قرار دارد.

بقیه اجسام موجود در مسیر که دمای کم تری دارند با رنگ تیره به تصویر درمی آیند و هشداری برای راننده حساب نمی شوند، همین ویژگی یکی از ضعف های مهم سیستم Passive است، زیرا برای مثال، اگر مانعی مانند سنگی بزرگ در مسیر وجود داشته باشد که با محیط هم دما باشد، توسط تکنولوژی دید در شب نمایش داده نمی شود و راننده از وجود آن مانع بی خبر می ماند.

برد عملکرد سیستم Passive در مقایسه با سیستم Active بیش تر است، چیزی در حدود ۳۰۰ متر، اما کیفیت تصویر تولیدشده توسط سیستم Passive پایین تر است، زیرا در سیستم Passive از دوربین حرارتی استفاده می شود و این دوربین ها توانایی به تصویر کشیدن دقیق جسمی که در مقابل قرار دارد را ندارند و تنها می توانند یک تصویر نسبی از جسمی که از خود حرارت تولید می کند را نمایش دهند.

یکی دیگر از نقاط ضعف این سیستم عملکرد نامناسب آن در روز های گرم است، زیرا در هوای گرم، دمای تمام اجسام موجود در مسیر رانندگی افزایش می یابد و دوربین های حرارتی هم آن ها را به رنگ قرمز و یا زرد نمایش می دهند، بنابراین در روزهای گرم صفحه نمایش یک تصویر زرد و قرمز را نمایش می دهد و خبری از تمایز میان اجسامی که در جاده هستند و اجسامی که از خود حرارت تولید می کنند نیست.
تصاویر حاصل از دوربین حرارتی در مانیتور خودرو و یا در نمایشگری که بین آمپر دور موتور (Engine RPM) و سرعت قرار دارد نمایش داده می شود. البته در سری های اولیه دید در شب فقط هشدارها در نمایشگر هدآپ (HUD) نمایش داده می شدند و تصویری از محیط روبه‌رو در خودرو نمایش داده نمی شد، اما در سیستم های جدیدتر تصاویر حاصل از تکنولوژی دید در شب در هدآپ نمایش داده می شود.

تاثیر نصب تکنولوژی دید در شب (Night Vision) در کاهش حوادث رانندگی

طبق آمار موجود حدود ۵۰ درصد تصادفات جاده ای در شب اتفاق می افتند و علت اکثر آنان هم عدم دید کافی از محیط اطراف است. در این شرایط تکنولوژی دید در شب می تواند بسیار کمک کننده باشد، اما به کارگیری آن در خودروها بسیار پرهزینه است و به همین دلیل است که از سیستم دید در شب در خودروهای گران قیمت استفاده می شود.

به طور کلی، اگر نصب این سیستم در خودروهای معمولی هم انجام شود می توانیم شاهد کاهش در آمار تصادفاتی باشیم که در شب رخ می دهد، اما از طرفی دیگر، برخی از راننده هایی که خودروی آن ها به سیستم دید در شب مجهز است این اجازه را به خود می دهند که با کمک این سیستم با سرعت بیش تری در شب حرکت کنند که این عمل ممکن است بسیار خطرآفرین باشد.

چگونه دید در شب ماشین را نصب کنیم؟

بسیاری از ماژول های دید در شب شبیه بادامک هستند. صرف نظر از مدل، آنها باید از سه عنصر اصلی تشکیل شده باشند: یک صفحه نمایش، یک بلوک و یک دوربین (این می تواند بر اساس یک تصویرگر حرارتی یا با انتشار دهنده های مادون قرمز کار کند). بعضی اوقات همه این عناصر در یک محفظه محصور می شوند و نصب را آسان می کنند.

سیستم طبق طرح زیر نصب می شود. نصب دوربین فیلمبرداری به نوع دستگاه بستگی دارد. برخی را می توان در خارج از دستگاه نصب کرد. در این حالت تمیز نگه داشتن لنز مهم است. سایر تغییرات برای نصب در ناحیه آینه دید عقب یا داشبورد طراحی شده اند.

منبع تغذیه عمدتا یک باتری ماشین است، اما گزینه هایی با یک باتری منفرد نیز وجود دارد. ارتباط با مانیتور و ماژول کنترل را می توان با استفاده از اتصال بی سیم یا سیمی انجام داد. مکان بهینه برای نصب دوربین خارجی باید از طریق محاسبه زیر انتخاب شود: ارتفاع لنز از زمین 65 سانتی متر است، حداقل موقعیت از چراغ اصلی یا مه 48 سانتی متر است. لنز باید در مرکز جلو پنجره قرار گیرد.

اگر دستگاه نه از دوربین IR، بلکه از دوربین تصویربرداری حرارتی استفاده می کند، باید آن را تا آنجا که ممکن است از موتور قرار داد. این از گرم شدن دستگاه جلوگیری می کند، که ممکن است بر عملکرد آن تأثیر منفی بگذارد. در مورد اصلاح بی سیم، باید سعی کنید تا حد ممکن طول کابل برق را کوتاه کنید تا تداخل اضافی ایجاد نکند.

ماژول بی سیم را می توان در هر نقطه از داخل خودرو نصب کرد. شرط اصلی این است که راننده نباید از رانندگی منحرف شود تا وضعیت روی صفحه را مشاهده کند. راحت ترین حالت این است که مانیتور را دقیقاً جلوی چشم راننده قرار دهید. با تشکر از این، کافی است که او به راحتی روی شیشه جلو یا صفحه نمایش تمرکز کند.