Jak pokazują statystyki wypadków, jazda po ciemku jest bardziej niebezpieczna niż jazda w dzień: w Niemczech prawie 50% wszystkich śmiertelnych wypadków drogowych ma miejsce w nocy, mimo że o tej porze pokonuje się tylko ok. 25% odcinków dróg. Tak więc ryzyko wypadku w nocy jest trzykrotnie większe niż w dzień. Powody tego są oczywiste: zła lub mocno ograniczona widoczność na szosach, przeszkody lub ostre zakręty, które kierowcy z włączonymi światłami mijania za późno zauważają. Poza tym z powodu braku punktów orientacyjnych kierowcy źle oceniają prędkości i odległości. Nie należy też zapominać o jeździe w głąb czarnej dziury przez światła reflektorów aut jadących z przeciwka, które ulegają wyostrzeniu na mokrych, odbijających je drogach. Jednak największe niebezpieczeństwo stwarzają piesi, zwierzęta i przedmioty na poboczu lub nawet na jezdni – szczególnie poza zasięgiem snopa światła reflektorów. Nie tylko stwarzają zagrożenie dla siebie, lecz także dla innych uczestników ruchu. Systemy wspomagania kierowcy mają więc sens przede wszystkim wtedy, gdy przyczyniają się do tego, że kierowca lepiej rozpoznaje osoby, zwierzęta i przedmioty w nocy. Mercedes-Benz, BMW i Audi to pierwsi producenci samochodów w Niemczech, którzy z tego powodu oferują systemy noktowizji.

Aktywny lub bierny

Noktowizory oparte na technice podczerwieni bliskiej (NIR) przedstawiają rejestrowany obraz dość realistycznie.

W noktowizorach opartych na podczerwieni dalekiej (FIR) obraz wygląda jak negatyw. Istoty żywe są przedstawiane w tych systemach jako obrazy emitowanego przez nie ciepła.

Dzięki tzw. panningowi kamera noktowizora BMW jest w stanie wirtualnie obracać się w głąb zakrętu.

Podczas regulowania kamery noktowizyjnej w Mercedesach system ustawia środek obrazu przedstawionego na ekranie na desce rozdzielczej według punktów znajdujących się na tarczy kalibracyjnej.

Pracownik warsztatu może śledzić proces na wyświetlaczu.

Noktowizory do celów wojskowych i cywilnych istnieją już od dłuższego czasu. Systemy stosowane w samochodach opierają się na dwóch zasadniczo różnych technikach: bliskiej podczerwieni (NIR), zwana także systemem aktywnym, i dalekiej podczerwieni (FIR), zwanej także systemem biernym. BMW i Audi stosują w swoich systemach wspomagania technikę FIR, natomiast Mercedes stawia na technikę NIR. Systemy różnią się w pierwszej kolejności procesem technicznym, w którym przestrzeń przed pojazdem jest rejestrowana i zamieniana na informacje obrazowe pokazywane kierowcy. W samochodzie obie techniki różnią się przede wszystkim liczbą wymaganych komponentów i prezentacją na ekranie: w systemach aktywnych obraz jest bardziej rzeczywisty, podczas gdy obrazowanie w systemach biernych przypomina negatyw. BMW w swoim systemie „NightVision” wybrał bierną technikę FIR, ponieważ FIR, według informacji podanych przez firmę, najlepiej spełnia wymóg, jakim jest odpowiednio wczesne rozpoznanie osób i przedmiotów w ciemności na ekranie systemu. FIR koncentruje się na najważniejszych informacjach i nie pokazuje nieistotnych, rozpraszających szczegółów, twierdzi firma z Monachium. Ze względu na mocniejsze promieniowanie cieplne osób i zwierząt na tle innych przedmiotów, takich jak budynki i zaparkowane pojazdy, symboliczne przedstawienie obrazu ciepła na ekranie ukazuje wyraźnie potencjalnie niebezpieczne sytuacje, redukując tym samym całkowitą ilość prezentowanych informacji. Uwydatniane są te punkty, na które system „NightVision” powinien zwracać uwagę. Poza tym system ten obchodzi się bez dodatkowych lamp podczerwieni i ma większy zasięg niż NIR.

Warto wiedzieć
Podczerwień
Promieniowanie podczerwone (IR) – zwane też promieniowaniem cieplnym – to część promieniowania optycznego, czyli spektrum elektromagnetycznego. W kierunku większych długości fal łączy się ono ze światłem widzialnym. Zakres długości fal podczerwieni wynosi od 780 nm do 1 mm. Każde „ciepłe” ciało (czyli każde ciało o temperaturze ponad zerem absolutnym, czyli ok. –273°C) emituje promieniowanie podczerwone. Emitowana energia oraz rozkład długości fal promieniowania zależą od temperatury ciała. Im cieplejsze jest ciało, tym więcej energii w postaci promieniowania podczerwonego emituje i tym krótsza jest długość promieniowania.

Spojrzenie w zakręt

Zamontowana w BMW kamera posiada przy 36° względnie szeroki kąt zdjęciowy. Przy prędkościach poniżej 80 km/h umożliwia to rozpoznanie nie tylko drogi, lecz także jej poboczy i otoczenia. Przy prędkościach średnich pokazywany na monitorze wycinek zwęża się do 24°. Jednocześnie obraz przesuwa się z biegiem drogi – do sześciu stopni w lewo lub w prawo. Funkcja ta, zwana panningiem, sterowana jest wychyleniem przednich kół podczas jazdy na zakrętach. Poza tym przy większych prędkościach kierowca może włączyć cyfrowy zoom, który pokaże obiekty bardziej oddalone w powiększeniu 1,5:1. Warunki pogodowe wpływają niestety na jakość obrazu zarówno w przypadku FIR, jak i NIR. Na przykład krople deszczu lub mgła filtrują podczerwień i pogarszają jakość obrazu. BMW wbudowuje NightVision modułowo w istniejącą instalację elektryczną pojazdu. Konieczne są tylko dwa dodatkowe elementy sprzętowe: kamera i sterownik. Program przetwarzający obraz rozpoznaje ludzi i zwierzęta i ostrzega kierowcę za pomocą odpowiedniego symbolu pojawiającego się na ekranie lub na opcjonalnym wyświetlaczu u góry na przedniej szybie. W Audi A8 światła oświetlają krótko ludzi i zwierzęta światłem punktowym. Kamera na podczerwień jest w BMW wbudowana w tzw. podwójnej nerce. Jest ona chroniona nietłukącym się szkłem i drobną kratką. Widoczność zapewnia dysza czyszcząca kamerę, włączana równocześnie z układem czyszczenia szyby. Przy temperaturach poniżej +5 °C szkło obudowy jest podgrzewane.

Warto wiedzieć
Porównanie systemów
W NIR źródło podczerwieni aktywnie oświetla przestrzeń przed pojazdem przy włączonych światłach mijania i drogowych. Światło odbite od przedmiotów, drogi i osób jest następnie rejestrowane przez kamerę podczerwieni. Procesor przetwarza dane i tworzy z nich obraz wyświetlany na ekranie na desce rozdzielczej. Zasięg zależy od reflektora podczerwieni i wynosi ok. 150 m.
W FIR kamera podczerwieni rejestruje ciepło emitowane przez przedmioty i osoby, co nie wymaga dodatkowego źródło światła. Następnie dane te również są przetwarzane przez procesor na obraz pokazywany na ekranie. Zasięg kamery wynosi ok. 300 m.

Z własnym oświetleniem

W systemach noktowizyjnych w klasie S Mercedesa jezdnia jest oświetlana niewidzialnym światłem podczerwonym przez dwa specjalne reflektory umieszczone w obudowie świateł przednich. W systemach aktywnych włączają się one automatycznie od prędkości 15 km/h, a podczas hamowania działają jeszcze do prędkości ok. 10 km/h. Warunkiem jest ciemność i włączone światła mijania. System noktowizyjny nie działa podczas cofania. Kamera podczerwieni rejestrująca sytuację przed samochodem umieszczona jest po wewnętrznej stronie szyby przedniej. Przed zakłócającymi refleksami światła chroni ją przesłona filtrująca światło rozproszone. Elektroniczny sterownik przetwarza obraz z kamery podczerwieni i wyświetla go jako obraz w skali szarości na monitorze. Gdy tylko system noktowizyjny zostanie uruchomiony, wyświetlacz na środku deski rozdzielczej przełącza się automatycznie i pokazuje obraz z kamery. Ośmiocalowy wyświetlacz umieszczony jest w pierwotnym polu widzenia kierowcy, co oznacza, że kierowca powinien być w stanie korzystać z niego tak, jak z tachometru i innych instrumentów na desce rozdzielczej. Krótkie, regularne spojrzenia na obraz noktowizora powinny wystarczyć, by zorientować się w sytuacji przed pojazdem i dopasować swoje zachowanie. Jeżeli system jest włączony, prędkościomierz nie jest widoczny w formie okrągłej, lecz jako poziomy pasek u dołu obrazu z kamery. Noktowizor Mercedesa daje widoczność świateł drogowych, jednak nie przesłania ruchu z przeciwka.

Warto wiedzieć
Czynnie lub biernie
Noktowizory jako systemy wspomagania w pojazdach mogą też pracować w trybie aktywnym, z kamerą podczerwieni i reflektorami podczerwieni. Występują też systemy bierne, wyposażone tylko w kamerę podczerwieni i odpowiednie oprogramowanie, które rejestruje promieniowanie podczerwone emitowane przez przedmioty i istoty żywe znajdujące się przed pojazdem. W przypadku demontażu lub wymiany kamery konieczna jest ich późniejsza regulacja.

Widzieć więcej

Osiągi tej techniki inżynierowie Mercedesa przetestowali w praktyce. W jazdach porównawczych z biksenonowymi światłami mijania i systemem noktowizyjnym kierowcy rozpoznają przeszkody na jezdni o wiele wcześniej. Jasno ubrane manekiny widzą już z odległości ok. 210 m, czyli 41 m wcześniej niż przy samych biksenonowych światłach mijania. System działa jeszcze lepiej, jeżeli piesi są ubrani na ciemno. W takich sytuacjach kierowcy zauważali manekiny z odległości ok. 164 m, podczas gdy przy samych biksenonowych światłach mijania manekiny zauważano dopiero z odległości 72 m. Oznacza to wzrost bezpieczeństwa o 125%. Nawet jeżeli reflektory pojazdów jadących z przeciwka oślepiają i mocno ograniczają widoczność, kierowcy używający systemu noktowizyjnego widzą znacznie lepiej: jasno ubrany manekin, który stał na poboczu 50 m za jadącym z przeciwka pojazdem, w testach Mercedesa z wykorzystaniem systemu noktowizyjnego był widoczny z odległości 140 m – czyli ok. 53 m wcześniej niż przy samych biksenonowych światłach mijania. Systemy wspomagania kierowcy, takie jak noktowizory nie gwarantują jednak pełnego bezpieczeństwa, czego kierowcy powinni być świadomi. Korzystający z nich kierowca jest lepiej poinformowany. Nie ingerują one natomiast w zachowanie pojazdu na drodze. Decyzje w tym względzie podejmuje nadal człowiek. Systemy te działają raczej jak uważny pasażer, który zwraca uwagę kierowcy na potencjalnie krytyczne sytuacje zgodnie z zasadą: „Czworo oczu widzi więcej niż dwoje”.

Kierunek musi się zgadzać

Kierowcy korzystający z tych systemów szybko przyzwyczają się do ich pomocy. Tym ważniejsze jest, aby po naprawach przeprowadzanych w pojeździe działały prawidłowo. W większości przypadków wymaga to pracy z testerem diagnostycznym. W Mercedesach konieczność taka zachodzi na przykład w przypadku wymiany sterownika, demontażu lub wymiany kamery zamontowanej za przednią szybą lub demontażu czy wymiany kabla łączącego sterownik z kamerą. Pierwsze uruchomienie nowo zamontowanych urządzeń wymaga regulacji kamery noktowizyjnej. Można to zrobić tylko za pomocą stosowanego wyłącznie przez Mercedesa programu diagnostycznego Star. Poza tym konieczne jest tarcza, która jest dostępna jako narzędzie specjalne. W celu regulacji kamery, pojazd musi stać na poziomej, równej powierzchni. Można do tego użyć powierzchni do ustawiania reflektorów lub podnośnika do pomiaru podwozia. Pomagająca w regulacji tarcza montowana jest np. na urządzeniu do regulacji reflektorów i ustawiana na środku przed pojazdem. Gwiazda Mercedesa jest przy tym świetnym punktem orientacyjnym dla mechanika. Ponieważ klasa S wyposażona jest seryjnie w zawieszenie pneumatyczne, przed regulacją kamery należy upewnić się, czy pojazd znajduje się na poziomie standardowym. W tym celu, przy pracującym silniku, najpierw ustawia się go na poziomie wyższym, a następnie obniża do standardowego. Kalibracja następuje przy włączonym zapłonie. Ponieważ zużycie prądu wszystkich urządzeń w pojeździe przy włączonym zapłonie jest dość wysokie, Mercedes zaleca swoim warsztatom podłączenie akumulatora do prostownika. W przypadku nieprawidłowo ustawionej tarczy pomocniczej lub nieprawidłowo zamontowanej kamery, system noktowizyjny nie daje się uruchomić, tylko zapisuje odpowiedni błąd w pamięci. Sama regulacja kamery jest procesem wirtualnym: nie zostaje ona ustawiona poziomo lub pionowo, lecz tkwi nieruchomo w mocowaniu. Obraz rejestrowany przez kamerę jest większy niż ten na desce rozdzielczej. Dlatego też podczas regulacji wyrównuje się tylko fragment ekranu na desce rozdzielczej pokazujący obraz z kamery, używając do tego wspomnianej tarczy.