Применение инфракрасных линз в ADAS и автономном вождении

Краткое введение

Восприятие окружающей среды служит основной гарантией безопасной работы ADAS и систем автономного вождения. Обычные автомобильные датчики, в том числе камеры видимого света, LiDAR и радары миллиметрового диапазона, обеспечивают надежную работу при ярком дневном свете и нормальных погодных условиях. Однако их производительность резко ухудшается в сложных условиях плохой видимости, таких как темные ночи, сильный туман и сильная контровая засветка. Являясь пассивным оптическим чувствительным компонентом, автомобильные инфракрасные линзы улавливают тепловое излучение, излучаемое всеми физическими объектами, вместо того, чтобы полагаться на источники окружающего света. Этот уникальный принцип работы эффективно компенсирует присущие дефекты традиционного оборудования восприятия и значительно повышает экологическую адаптируемость и всепогодную безопасность интеллектуальных транспортных средств. В этой статье обсуждается практическая ценность, сценарии применения, существующие недостатки и перспективы дальнейшего развития инфракрасных линз, используемых в интеллектуальных транспортных средствах.

Вот содержание:

1. Основные технические преимущества автомобильных инфракрасных линз

2. Практическое применение и реальные случаи использования инфракрасных линз в ADAS.

3. Текущие недостатки и будущие тенденции развития

1. Основные технические преимущества автомобильных инфракрасных линз

Автомобильные длинноволновые инфракрасные линзы работают в спектральном диапазоне 8–14 мкм и используют пассивные тепловизионные механизмы, обладая уникальными практическими преимуществами, с которыми традиционные визуальные датчики не могут сравниться. В отличие от камер видимого света, которым требуется достаточное окружающее освещение, системы инфракрасного изображения стабильно работают в полной темноте на дороге. Они могут эффективно противостоять интенсивным бликам от фар встречных транспортных средств и яркого наружного освещения, полностью избегая передержки, затемнения экрана и других распространенных проблем традиционного зрительного восприятия.

Кроме того, инфракрасные оптические сигналы обладают высокой проникающей способностью в условиях тумана, дождя, пыли и снега. В суровых погодных условиях, когда видимый свет и сигналы LiDAR сильно рассеиваются и ослабляются, инфракрасное оборудование все равно может получать четкую и стабильную информацию о дороге, минуя мельчайшие взвешенные частицы в воздухе. Наиболее заметным преимуществом является идентификация цели на основе температуры. Инфракрасные линзы могут точно различать тепловые различия между различными целями, что позволяет легко идентифицировать пешеходов, животных и перегретые неисправные транспортные средства, которые не могут быть эффективно классифицированы радарами миллиметрового диапазона. Соответствующие данные о дорожном движении показывают, что на вождение в ночное время приходится только 25% общего дорожного движения, однако 75% смертельных случаев среди пешеходов происходит в ночное время. Инфракрасное восприятие может увеличить эффективное расстояние обнаружения пешеходов с традиционных 80 метров до более чем 300 метров, предоставляя системам ADAS несколько дополнительных секунд для выполнения операций торможения и обхода препятствий.

2. Практическое применение и реальные случаи использования инфракрасных линз в ADAS.

В современных интеллектуальных системах вождения инфракрасные линзы в основном применяются в двух основных сценариях: активная защита безопасности и объединение нескольких датчиков. Они эффективно устраняют различные риски безопасности, вызванные недостаточным освещением и суровыми погодными условиями, что делает их ключевым дополнительным устройством для высоконадежного восприятия ADAS.

Наиболее показательным применением является защита пешеходов и электромобилей в ночное время с поддержкой автоматического экстренного торможения (AEB). Системы чистого визуального восприятия часто не замечают пешеходов на неосвещенных сельских дорогах и в сумерках пригородных дорог, что легко провоцирует дорожно-транспортные происшествия. Оснащенный инфракрасными линзами, ADAS может непрерывно фиксировать очевидные тепловые характеристики человеческого тела и немоторизованных транспортных средств, обеспечивая стабильную и точную идентификацию днем ​​и ночью.

Типичным практическим примером является серия Great Wall Tank — серийный гражданский внедорожник. Эта модель на заводе оснащена инфракрасными тепловизионными линзами автомобильного класса. Фактические результаты дорожных испытаний доказывают, что система инфракрасного восприятия может стабильно обнаруживать пешеходов и придорожных диких животных в ночное время, сокращая количество столкновений с пешеходами в ночное время более чем на 60%. Кроме того, инфракрасные линзы действуют как критически важный резервный датчик для навигационной помощи NOA высокого уровня. Когда камеры видимого света и LiDAR выходят из строя в густом тумане или сильном ярком свете, инфракрасное изображение может независимо выдавать достоверные данные о цели, чтобы гарантировать нормальную работу основных функций, таких как удержание полосы движения и адаптивный круиз-контроль.

3. Текущие недостатки и будущие тенденции развития

Несмотря на свою незаменимую ценность в плане безопасности при интеллектуальном вождении, автомобильные инфракрасные линзы по-прежнему сталкиваются с определенными практическими ограничениями при широкомасштабном продвижении. Основным ограничением является высокая стоимость производства и упаковки модулей инфракрасных линз, предназначенных для транспортных средств, что приводит к низкому проникновению на рынок автомобилей начального и среднего класса, а массовое применение ограничивается моделями высокого класса. Кроме того, инфракрасным изображениям не хватает информации о цвете и четких текстурных характеристик, таких как полосы движения и дорожные знаки, поэтому они не могут поддерживать независимое восприятие полного сценария и должны работать с камерами видимого света посредством алгоритмов объединения нескольких датчиков.

Тем не менее, перспективы развития отрасли позитивны. Благодаря широкомасштабному внедрению отечественной технологии формования халькогенидного стекла себестоимость производства инфракрасных линз постоянно снижается, что закладывает основу для их широкого использования в обычных гражданских транспортных средствах. Между тем, интегрированная конструкция с двойным спектром, сочетающая инфракрасный и видимый свет, стала основным направлением исследований, которое оптимизирует оптическую компоновку транспортного средства и улучшает общую стабильность всепогодных систем восприятия. В будущем, когда правила функциональной безопасности автомобилей станут все более строгими, инфракрасные линзы, как ожидается, станут стандартной конфигурацией для автономных транспортных средств L3 и более высокого уровня.

Заключение

Благодаря уникальным возможностям антибликового изображения, проникновения тумана и распознавания тепловых целей автомобильные инфракрасные линзы компенсируют слепые зоны восприятия при любых погодных условиях традиционных датчиков ADAS, обеспечивая жизненно важную избыточность безопасности при вождении в ночное время и автономном вождении в суровых погодных условиях. Хотя крупномасштабная популяризация технологии восприятия инфракрасного излучения по-прежнему ограничена факторами стоимости и характеристиками изображения, постоянное совершенствование отечественных технологий оптического производства и интеллектуальных алгоритмов вождения будет способствовать дальнейшему раскрытию потенциала ее применения. В будущем оборудование с инфракрасными линзами будет широко устанавливаться в пассажирских и коммерческих автомобилях, эффективно повышая общую безопасность и надежность систем автономного вождения.