降低夜間駕車的危險(xiǎn)
BMW (Bayerische Motoren Werke) 是世界上聲名顯赫的汽車品牌之一。作為豪華尊貴、品質(zhì)卓越、節(jié)能環(huán)保汽車的最好詮釋，BMW 產(chǎn)品的所有部件均采用了最新科技。
BMW 集團(tuán)高度重視駕車的安全性。為了避免駕車事故的發(fā)生，減少事故發(fā)生造成的傷亡，BMW 引進(jìn)了多種新技術(shù)。
夜間駕車發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)是白天的兩倍。
統(tǒng)計(jì)資料顯示，夜間駕車時(shí)發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)較高。在德國，盡管在所有駕車行為中平均有 75% 是發(fā)生在白天，但大約 50% 的致命車禍?zhǔn)窃谝归g發(fā)生的。這就意味著，在夜間駕車發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)是白天的兩倍。在美國，情況也非常相似。盡管夜間駕車只占所有駕車行為的 28%，但有 55% 的致命交通事故發(fā)生在夜間。
全歐洲的交通事故統(tǒng)計(jì)資料也證實(shí)了夜間駕車的危險(xiǎn)性。據(jù)估計(jì)，歐洲有大約 560,000 人在夜間交通事故中受傷，大約 23,000 人在夜間交通事故中喪生。.
黃昏時(shí)穿著暗色衣服的慢跑者、夜間光照不足道路上的騎車者，行人面臨的交通危險(xiǎn)日益嚴(yán)重，而這已成為夜間駕車面臨的最大安全問題之一。在這一方面，聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)清楚地顯示：,德國每年有超過 25,000 起涉及到行人和騎車者的交通事故發(fā)生在夜間。
原因顯而易見：例如：高速公路或鄉(xiāng)村道路上光照條件差；前照燈近光的照射區(qū)域太遲覆蓋障礙物或急轉(zhuǎn)彎；由于看不清方向而錯(cuò)誤地判斷了速度和距離；進(jìn)入迎面而來的車頭燈造成的“黑洞”，均有可能因路面潮濕或反光產(chǎn)生更糟的情況。
BMW 夜視系統(tǒng)
我們的眼睛是預(yù)防這些危險(xiǎn)的第一道防線。然而不幸的是，人眼并不是最佳的探測(cè)器。在夜間駕車時(shí)，必須使用一些輔助工具來避免交通事故。
讓夜間駕車變得更安全
多年以來，BMW 研發(fā)了多種新技術(shù)幫助駕駛員在夜間輕松駕車，同時(shí)提高了道路安全性。這些創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用包括：能顯著提高亮度和照明范圍的氙氣燈、可水平旋轉(zhuǎn)以顯著改善前方道路照明的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向車頭燈，以及可自動(dòng)開啟和關(guān)閉車頭燈的遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng)等。這些新產(chǎn)品都可以安裝在 BMW 汽車上，為駕駛員在夜間駕車時(shí)提供幫助。
BMW 夜視系統(tǒng)
BMW 最近研發(fā)的另一項(xiàng)幫助駕駛員在夜間和惡劣天氣狀況下提高能見性的創(chuàng)新產(chǎn)品是“BMW 夜視”系統(tǒng)。
該系統(tǒng)的核心組件是一套 FLIR Systems 的熱成像儀。BMW 是第一家在汽車中運(yùn)用這種技術(shù)的歐洲頂級(jí)汽車制造商。
曾經(jīng)負(fù)責(zé)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的 BMW 工程師 Russ 先生說：“我們?cè)?2002 年開始研發(fā)這種系統(tǒng)，2005 年底，我們開始將研發(fā)出來的夜視系統(tǒng)作為 BMW 7 系列車型的選配件來銷售。今天，該夜視系統(tǒng)已經(jīng)成為 BMW 7、6、5 系列車型的選配件。”
“BMW 夜視系統(tǒng)的主要目的是探測(cè)在完全黑暗中沒有被照明的生命體，例如行人和動(dòng)物。用熱成像儀可以探測(cè)到 300 米范圍之內(nèi)的人。”Russ 先生說道，“這比車頭燈能夠照亮的范圍要遠(yuǎn)得多。越早探測(cè)到人，發(fā)生致命交通事故的可能性就會(huì)越小。此外，盡早探測(cè)到動(dòng)物還可能拯救駕駛員的生命，特別是在北歐的一些國家。駕駛員如果撞上麋鹿等大型動(dòng)物，可能會(huì)嚴(yán)重受傷甚至喪生。”
熱成像儀比肉眼看到更多
除生命體之外，熱成像儀可以探測(cè)到更多物體。它可以讓駕駛員看到前方道路的熱像，這是車頭燈照明遠(yuǎn)不能及的。通過這種方式，駕駛員可以更早地發(fā)現(xiàn)路障、其它車輛和拐彎等，從而有更多的時(shí)間作出反應(yīng)。利用熱成像技術(shù)，駕駛員可以更快速地探測(cè)和識(shí)別潛在的危險(xiǎn)，避免傷亡事故的發(fā)生。
由于具備遠(yuǎn)距離探測(cè)能力（可探測(cè) 300 米范圍內(nèi)的人和 800 米范圍內(nèi) 2.3 米 x 2.3 米的物體），BMW 夜視系統(tǒng)可以在速度為 100 km/h 的情況下比遠(yuǎn)光車頭燈提前 5 秒發(fā)現(xiàn)物體。這意味著駕駛員可以有更多時(shí)間做出反應(yīng)以避免事故。
堅(jiān)固耐用的系統(tǒng)
“熱成像儀安裝在左前防撞杠中。將這種熱像儀安裝到汽車內(nèi)并不困難，只需多增加兩種硬件組件即可：熱成像儀和控制器。”Russ 先生說，“這種熱像儀可以很好地適應(yīng)嚴(yán)酷的駕駛條件。即使受到雨水、鹽霧和石子的撞擊，其性能也不會(huì)受到影響。
它還具有內(nèi)置式加熱器為防護(hù)窗除霜。這種加熱器能夠在氣溫為 -30°C、防護(hù)窗承受的風(fēng)速為 100 km/hr 時(shí)在 15 分鐘之內(nèi)融化防護(hù)窗上厚達(dá) 2mm 的冰層，還可以在防護(hù)窗溫度低于 +4°C 時(shí)自動(dòng)開啟，并在防護(hù)窗溫度高于 +6°C 時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。這就保證了即便在極冷的環(huán)境中，熱像儀的鏡頭也能保持清晰，顯示器上依然會(huì)顯示出完美的紅外圖像。
此外，在啟動(dòng)擋風(fēng)玻璃清洗系統(tǒng)時(shí)也可以同時(shí)啟用熱像儀清潔噴劑。這就確保了熱像儀鏡頭時(shí)刻保持清晰，而無需安裝熱像儀擦拭裝置。
從駕駛員周邊視角看到的清晰熱像
BMW 夜視儀系統(tǒng)由位于車燈開關(guān)旁邊的開關(guān)來控制開啟和關(guān)閉。320 x 240 像素的圖像顯示在位于儀表盤中央的板載顯示器上。該顯示器連同導(dǎo)航系統(tǒng) Professional 安裝在一起。
Russ 先生說：“我們決定將熱成像儀的圖像顯示在位于儀表板中央的顯示器上。它并不在駕駛員的正前方，但是人眼可以輕易快速地探測(cè)到在其周邊視野內(nèi)移動(dòng)的物體。一旦探測(cè)到移動(dòng)中的物體，駕駛員可以快速地看一眼顯示器屏幕了解發(fā)生的事情。”顯示器很快就成為駕駛員的一個(gè)例行檢查點(diǎn)，就像汽車的側(cè)視鏡和后視鏡一樣。
“我們有意不將顯示器放置在駕駛員的直視方向上。圖像中的物體移動(dòng)會(huì)過高的分散駕駛員的注意力。”Russ 解釋說。
當(dāng)車速低于 80 km/h 時(shí)，熱成像儀寬闊的水平視野 (36°) 不僅可以確�？辞宓缆�，而且可以看到路兩邊及周圍的區(qū)域（騎車者、行人、兒童、野生動(dòng)物等）。在高速行駛情況下，熱像儀的視野會(huì)自動(dòng)縮小至 24°。同時(shí)，熱像儀的視野可隨著汽車的轉(zhuǎn)向而向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng) 6°。這種平移運(yùn)動(dòng)是由“車輪轉(zhuǎn)向”參數(shù)控制的。通過啟用數(shù)字變焦，該系統(tǒng)可以 1.5:1 的放大倍數(shù)來顯示遠(yuǎn)處的物體。
兩種不同的夜視技術(shù)
今天，夜視系統(tǒng)市場(chǎng)上存在兩種不同的技術(shù)，分別是遠(yuǎn)紅外 (FIR) 和近紅外 (NIR) 技術(shù)，它們分別也被稱為被動(dòng)紅外和主動(dòng)紅外技術(shù)。
近紅外系統(tǒng)可將紅外輻射發(fā)射到車前區(qū)域。系統(tǒng)的紅外發(fā)射器通常位于車頭燈中。紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外輻射被道路、行人等物體反射回來，并轉(zhuǎn)化為可以在屏幕上顯示出來的圖像。遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)可記錄物體或人類發(fā)出的熱量（紅外輻射）的差異，而不需要由車輛提供單獨(dú)的光源，BMW 夜視系統(tǒng)使用的正是這種遠(yuǎn)紅外技術(shù)。
“在 BMW 夜視系統(tǒng)項(xiàng)目研發(fā)的起始階段，我們決定采用遠(yuǎn)紅外技術(shù)而不是 近紅外技術(shù)。當(dāng)時(shí)，我們認(rèn)為遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)是最好的選擇。在我們看來，NIR 系統(tǒng)可能更適合其它用途，而不適合用在車輛中來探測(cè)人和其它物體。測(cè)試結(jié)果顯示，在使用 FIR 系統(tǒng)時(shí)，我們可以更快地探測(cè)到更遠(yuǎn)范圍內(nèi)的行人和障礙物。此外，使用近紅外系統(tǒng)不僅看到的距離范圍更小，而且效果在很大程度上取決于紅外發(fā)射器的功率。”Russ 先生說，“如今，我們更堅(jiān)信遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)在很多情況下要?jiǎng)龠^近紅外系統(tǒng)。”
應(yīng)用實(shí)例
遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)不僅可以探測(cè)到更遠(yuǎn)范圍內(nèi)的物體和人，而且包含的部件更少，因此發(fā)生故障的可能性更小。遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是，它不會(huì)受到迎面而來車輛的車頭燈、街燈以及交通指示牌等強(qiáng)烈反光表面的影響。而近紅外系統(tǒng)使用光波作為產(chǎn)生圖像的基礎(chǔ)，因此強(qiáng)光物體在顯示器屏幕上會(huì)顯得特別亮。如果近紅外系統(tǒng)探測(cè)到另一套 近紅外系統(tǒng)的紅外發(fā)射器，則顯示器屏幕上也會(huì)特別亮。這意味著駕駛員可能會(huì)因?yàn)榛窝鄱裁匆部床坏健?nbsp;
如同 BMW 夜視系統(tǒng)中所用的那樣，F(xiàn)IR 系統(tǒng)是以物體和人員的熱輻射差異為基礎(chǔ)來產(chǎn)生全面的圖像。即便有時(shí)候溫度差異很小，F(xiàn)IR 系統(tǒng)仍然可以探測(cè)到這些差異，并將其轉(zhuǎn)化為清晰的圖像。FIR 系統(tǒng)不會(huì)受到光的影響，因此不會(huì)帶來駕駛員被迎面而來的車頭燈或其它光源晃眼而導(dǎo)致視覺盲區(qū)的危險(xiǎn)。
NIR 系統(tǒng)可以提供道路包括路標(biāo)等的完整圖像。乍一看這好像是一種優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上這樣會(huì)延遲探測(cè)到人和物體的時(shí)間。雖然剛開始時(shí)用戶可以更快地分辨 NIR 系統(tǒng)生成的圖像，但經(jīng)過一段時(shí)間熟悉 FIR 系統(tǒng)之后，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)情況剛好相反。很多駕駛員更喜歡 FIR 系統(tǒng)生成的圖像，因?yàn)樗麄兛梢愿逦�、更快地分辨出物體、動(dòng)物和人。
BMW 夜視系統(tǒng)是新產(chǎn)品研發(fā)的開端
隨著其它創(chuàng)新成果的推出，BMW 夜視系統(tǒng)將會(huì)迎來多個(gè)發(fā)展里程。Russ 先生說：“將來，對(duì) BMW 夜視系統(tǒng)的改進(jìn)主要是在提升圖像質(zhì)量方面。在汽車中運(yùn)用熱成像技術(shù)最早是為軍事用戶而研發(fā)的，在當(dāng)時(shí)的應(yīng)用中，圖像質(zhì)量并不是特別重要。盡管這種熱像儀已經(jīng)可以產(chǎn)生清晰、鮮活、細(xì)致的圖像，我們接下來的目標(biāo)之一仍然是進(jìn)一步改善圖像質(zhì)量。研究的另一個(gè)領(lǐng)域，可能也是更為重要的一個(gè)領(lǐng)域，則是運(yùn)用能夠在一般交通環(huán)境中識(shí)別行人和緊急狀況的軟件。”
物體探測(cè)研發(fā)項(xiàng)目的初始步驟已經(jīng)完成，但產(chǎn)品的性能和質(zhì)量尚未達(dá)到 BMW 及其客戶設(shè)定的極高要求。
在承擔(dān)駕駛責(zé)任的同時(shí)提高安全并增添駕駛樂趣
同其它安全功能一樣，BMW 夜視系統(tǒng)也是為了提高駕駛員和乘客的安全而創(chuàng)造出來的。通過盡早為駕駛員提供附加信息，它可以幫助避免潛在危險(xiǎn)。在公路交通中，獲得的信息越多，安全就越有保障。在所有的嚴(yán)重交通事故中，多達(dá) 50% 的事故是由于駕駛員未能及早獲得信息而引起的。
BMW 夜視系統(tǒng)還可以為用戶帶來更多駕駛樂趣。由于更容易了解道路狀況，駕駛員在夜間駕駛時(shí)可以稍加放松，不用像以前那樣緊張。
但是，BMW 夜視儀并不能完全保證駕駛安全。我們不能作出這種承諾，因?yàn)檫@樣會(huì)誤導(dǎo)用戶，而且是不正當(dāng)?shù)�。�?duì)于用戶而言，了解該系統(tǒng)的潛在功能很重要，但更為重要的是認(rèn)識(shí)到駕駛員是車輛的掌控者，如果駕車時(shí)漫不經(jīng)心，勢(shì)必會(huì)引起事故和傷亡，無論車輛配備了多少安全功能也無能為力。
熱成像儀在汽車上的更多應(yīng)用
越來越多的人開始發(fā)現(xiàn)熱成儀在多種應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。除汽車之外，安防、海事、消防和其它涉及挽救生命的應(yīng)用場(chǎng)合中也都在運(yùn)用熱成像技術(shù)。由于實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，以及探測(cè)器技術(shù)領(lǐng)域取得的最新進(jìn)步，熱成像技術(shù)比以前更能讓用戶負(fù)擔(dān)得起。
FLIR Systems 向市場(chǎng)推出了可用于多種運(yùn)輸工具的PathFindIR，這種產(chǎn)品與 BMW 在其豪華汽車上安裝的夜視系統(tǒng)屬于同類。
卡車和公共汽車
職業(yè)駕駛員們?cè)诎滋鞎r(shí)已經(jīng)不得不應(yīng)對(duì)大量令人神經(jīng)緊張的危險(xiǎn)因素，例如其它缺乏經(jīng)驗(yàn)的駕駛員、交通擁擠和長時(shí)間駕駛等，這就可能會(huì)讓駕駛員、車輛、貨物和乘客陷入危險(xiǎn)狀況。如果是在夜間或惡劣的天氣情況下駕車，就更加危險(xiǎn)。熱成像儀的運(yùn)用能夠?yàn)轳{駛員、車輛、貨物和乘客帶來適當(dāng)保護(hù)。
列車和地鐵
在夜間和不良天氣情況下能見度較差，這不僅會(huì)引起公路交通事故，而且也會(huì)導(dǎo)致軌道交通事故。列車和地鐵的剎車距離非常遠(yuǎn)。因此，為了避免事故，必須盡早發(fā)現(xiàn)軌道上的人或物體。熱成像儀可以在列車進(jìn)入黑暗的隧道中時(shí)為列車駕駛員提供幫助。
急救車輛
急救車輛需要盡快趕到事故現(xiàn)場(chǎng)，即便在夜間或不良天氣情況下也同樣如此。當(dāng)消防車和救護(hù)車駕駛員趕往火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，他們的視野可能會(huì)被煙霧遮擋。熱成像儀能夠穿透煙霧捕獲圖像，確保急救車輛快速、安全地抵達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，并避免引起更多事故。
軍用車輛
隱蔽偵查。這是對(duì)軍車駕駛員的一項(xiàng)主要要求。在熱成像技術(shù)的幫助下，在軍車頭燈和尾燈完全被遮蔽時(shí)，軍車駕駛員仍然能夠在黑夜中看清一切。
熱成像儀的工作原理
我們的眼睛是專門用來觀察可見光（或可見輻射）的探測(cè)器。但是也有其它形式的光（或輻射）是我們無法看到的。人眼只能看到非常小一部分的電磁光譜。在光譜的一端，我們無法看到紫外線，而在另一端，我們無法看到紅外線。紅外線位于電磁光譜中的可見光與微波之間。
紅外輻射的主要來源是熱量或熱輻射。任何溫度超過絕對(duì)零度（-273.15 攝氏度或 0 開爾文度）的物體都會(huì)在紅外區(qū)域釋放輻射。有些物體，盡管我們可能認(rèn)為很涼，比如冰塊，也能釋放紅外輻射。我們感受到的從日光、火、電暖爐傳來的熱量都是紅外輻射。盡管我們的肉眼無法看到，但皮膚仍可感覺到它的熱量。物體越暖，它釋放的紅外輻射就越多。
熱成像儀的工作原理
物體釋放的紅外能量通過光學(xué)元件聚焦到紅外探測(cè)器上。探測(cè)器會(huì)向傳感器電子元件發(fā)送信息，電子元件會(huì)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以在任何標(biāo)準(zhǔn) LCD 上顯示的圖像。根據(jù)物體的溫度差異，熱成像儀可以產(chǎn)生完整的圖像，其中可以顯示最細(xì)微的溫度差異。
其它技術(shù)，例如光放大技術(shù)，需要一定量的光才可以生成圖像，而熱成像技術(shù)根本不需要光。
