Вниманию автолюбителей! Правила инфракрасной безопасности

Возможность видеть мир глазами змеи избавит ночного водителя от многих дорожных неожиданностей. Системы вождения, позволяющие видеть мир в инфракрасном излучении, представляя человеку окружающие его предметы в неожиданном виде, делают автомобильное движение в тёмное время суток более безопасным. 

Наверняка всем приходилось видеть специализированные телепередачи, в которых окружающий мир показывают, скажем, глазами змеи. На экране появляется зелёное поле, в котором перемещается жёлто-красное пятно, и голос диктора говорит: «Перед вами кролик!». Если приглядеться, то и впрямь можно рассмотреть в пятне очертания ушастого зверька. Причём там, где у кролика наиболее тёплые участки, пятно красное, а где прохладней — жёлтое. Это всё потому, — говорят зоологи, — что у змеи на голове есть специальные области, при помощи которых она чувствует разницу в тепловом излучении с поверхности окружающих её предметов, так же как человек видит различную степень светоотражения.

Фото(Creative Commons license): Theis Kofoed Hjorth

«Тепловидение» у змей — это гипотеза, потому как точно утверждать о таком способе коммуникации с окружающим миром у пресмыкающихся можно будет только тогда, когда змеи научатся говорить. Ведь всё живое непредсказуемо, и может выясниться, что змеи, например, ориентируются по колебаниям земной коры. Но приборов, интерпретирующих такие данные в трёхмерную картинку, ещё не придумали.

А вот возможность смотреть вокруг с помощью «тепловизора» представлена людям уже достаточно давно. Сейчас такие приборы находят всё большее применение в автомобильном деле. И, убедившись в удобстве такой штуки воочию, можно предположить, что лет через десять водители всех автомобилей будут иметь возможность смотреть на мир в инфракрасном свете. Например, подрулевой переключатель фар будет иметь три положения — ближний свет, дальний свет и инфракрасный диапазон… Однако давайте не будем торопиться и начнём рассказ по порядку.

Система ночного видения Night view assist от Mercedes-Benz основана на инфракрасных лучах, которые невидимы обычным глазом, что позволяет не ослеплять едущих навстречу водителей. Система делает видимыми пешеходов, велосипедистов, припаркованные автомобили и другие препятствия. Картинка демонстрируется водителю посредством 8-дюймового ЖК-дисплея, вмонтированного в приборную панель. Фото: Daimler AG

Впервые о том, что свет греет, люди узнали больше двухсот лет назад. Первооткрыватель инфракрасных лучей в солнечном свете британец Фридрих Гершель (Friedrich Wilhelm Herschel, 1738–1822) в 1800 году обратил внимание, что в каждом участке солнечного спектра термометр нагревается со своей скоростью. При этом наиболее «горячим» из видимых цветов был красный, а фиолетовый был самым «холодным».

Каково же было удивление исследователя, когда он поместил термометр в зону перед красным лучом и увидел, что там температура ещё выше. Таким образом, было впервые показано, что видимый нами свет — это лишь часть всего солнечного излучения. Сейчас известно, что солнечный луч — это сразу инфракрасное, световое, ультрафиолетовое и даже рентгеновское излучения. И все перечисленные свойства света человечество научилось использовать в различных целях.

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как все тела, твёрдые, жидкие и даже газообразные, светят инфракрасными лучами; и интенсивность этого излучения тем выше, чем больше нагреты эти тела. В быту инфракрасное излучение используется в основном в электронике, как дистанционный включатель — например, пульт телевизора или компьютерная «мышь». В других областях народного хозяйства инфракрасное излучение служит лучшим детектором того, что скрыто от обычного взгляда — в строительстве, в охране, для военных целей, а теперь и для вождения автомобилей.

Называются такие приборы тепловизорами. Технология их производства пока ещё довольно дорогая, поскольку объектив приёмника инфракрасных лучей делают из дорогого металлического германия. Однако идёт поиск более дешёвых материалов. Так что, возможно, очень скоро тепловизоры повторят судьбу мобильных телефонови распространятся по всему миру. Конечно, по функциональной нагрузке эти два «девайса» сравнивать нельзя, но тепловизор даёт хоть и необычную, но очень информативную картину мира — раз посмотрев на которую, уже не хочется отказывать себе в удовольствии сделать это ещё.

Развитие данной технологии ведёт своё начало с 60-х годов прошлого столетия, когда специалисты компании DRS Infrared Technologies в американском штате Техас создали первый прибор под названием FLIR (Forward Looking InfraRed). Прибор был похож на стандартный фотоаппарат, вот только объектив его фиксировал не различную освещённость объектов, а их различную прогретость, которая воссоздавала на приёмной матрице снимок мира с точки зрения разности температур. Тогда-то человечество и смогло оценить практическую пользу от «инфракрасного зрения». Выяснилось, что инфракрасный фотоаппарат прекрасно «видит» сам и делает видимым для человеческого глаза практически все предметы, так как все материальное в мире имеет температуру — даже лёд.

Системы видения, в основе которых лежит инфракрасное излучение, — один из важнейших инструментов при проведении спасательных операций. Они позволяют находить живых людей в труднодоступных местах. Фото:USAF/DoD

Самую первую область применения тепловизоров определила их способность отличать теплокровных животных среди природы. К примеру, если безлунной ночью разглядеть в густых кустах чёрного кота обычным способом нет никакой возможности, то при помощи тепловизора можно даже рассмотреть, как он умывается. Нужно ли говорить, какое значение такие приборы приобрели для военных? Соответственно, американская армия начала получать тепловизоры для обнаружения живой силы противника, особенно вблизи охраняемых объектов.

В 1978 году в США была образована отдельная компания FLIR Systems Inc. И сейчас две упомянутые компании почти полностью поделили рынок военных систем наведения. В области гражданского использования FLIR Systems преуспела больше «старшего брата», а в области использования тепловизоров на машинах и вовсе является безоговорочным лидером. Хотя впервые установить инфракрасный приёмник на автомобиль догадалась другая американская компания — Raytheon Commercial Infrared.

Именно её стараниями американский автомобиль премиум класса Cadillac De Ville модели 2000 года получил систему ночного видения в виде инфракрасной камеры, картинка от которой проецировалась непосредственно на лобовое стекло. Впрочем, последнее обстоятельство и сыграло роль негативного элемента, отчего тепловизор в машине сразу не получил популярности. Показ картинки на лобовое стекло был признан опасным и неинформативным, в результате чего камеру с «кадиллака» сняли.

Благодаря системе DeVille’s Raytheon, которую компания Cadillac стала устанавливать как дополнительную опцию с 2000 года, едущий ночью по встречной полосе автомобиль попадает в поле зрения водителя заблаговременно. Фото (Creative Commons License): © GM Corp.

В ноябре 2007 года американская компания FLIR Systems и германский автоконцерн BMW подписали соглашение по установке технологии термического формирования изображений в машины бренда. Технология позиционировалась как вспомогательное средство для слежения за дорогой в тёмное время суток. На деле BMW night-vision system выглядит как компактный глазок инфракрасной камеры где-нибудь в передней части автомобиля, изображение от которой выводится на экран бортовой мультимедийной системы.

Появление камеры FLIR в автомобилях BMW наделало много шума в прессе, так как предложенная система ночного видения по сути вывела использование тепловизоров в автомобилях из узкоспециальной области в общеупотребимую. Камеры FLIR устанавливаются также на некоторые модели Honda Motor, но продаются они только на японском рынке. А в США корпорация General Motors после эксперимента с Cadillac De Ville предоставила камеры FLIR в качестве опции вседорожникам HUMMER H1 и H2. Тем не менее именно в сотрудничестве с BMW производители тепловизоров смогли изучить все аспекты применения такого оборудования на машинах и выпустили их в свободную продажу под брендом PathfindIR.

Как сказано на специализированном сайте, система ночного вождения PathFindIR — это небольшая тепловизионная камера, которая позволяет существенно снизить риски, сопутствующие вождению в ночное время. Камера позволяет видеть и распознавать объекты на дороге и обочине гораздо дальше и чётче, чем при свете обычных фар. При этом система позволяет получать отличное изображение в туман, дождь и снежную погоду, в дыму и в темноте.

Предназначена она для установки на частные автомобили, коммерческий транспорт и технику специального назначения. В её состав входит неохлаждаемый микроболометр с разрешением 320×240 пикселей. Эта система не требует обслуживания и даёт чёткое видеоизображение, которое может выводиться фактически на любой дисплей с композитным видеовходом. Некоторым минусом прибора можно считать невысокую скорость показа обработанных данных. Иными словами, изображение с камеры на экран поступает с частотой 9 кадров в секунду, в то время как обычный видеосигнал за это время покажет 24 кадра. Изображение слегка «тормозит». Но для тех целей, которым служит PathFindIR, это обстоятельство нисколько не вредит, и вскоре после начала использования на «торможение» перестаешь обращать внимание.

Камеру BMW Night Vision легко можно спрятать в передней части машины, например, за решётку радиатора или в нижней части бампера рядом с противотуманными фонарями. Фото: BMW AG

Камера действительно компактна: 5,8×5,7×7,2 см и весит всего 360 граммов. У неё есть собственный разъём и кабель с интерфейсом для PAL\NTSC. По словам производителей, PathFindIR оснащается 19-миллиметровыми широкоугольными объективами. Они обеспечивают широчайший угол обзора (36°), что позволяет захватывать чуть ли не область видения человеческого глаза. И мир во всей этой области выглядит «готично» и величественно: все, что тёплое, — на экране светлое, а все, что холодное, — на экране тёмное. И так почти на километр. Система PathFindIR имеет особо прочную конструкцию. Настолько прочную, что даже прямое попадание камня из-под какого-нибудь КамАЗа на дороге не повредит прибор — обещают разработчики. Кроме того, камера сохраняет работоспособность в диапазоне температур от -40°C до +80°C.

Для использования камеры в России, в некоторых районах которой зима длится более полугода, инженеры FLIR оснастили защитное секло PathFindIR встроенным обогревателем.

Он может растопить лёд толщиной до 2 мм в течение 15 минут при температуре окружающей среды -30°C и при скорости встречного ветра 100 км/ч. Обогреватель автоматически включается, когда температура опускается ниже +4°C, и отключается, когда температура поднимается выше +6°C. Это обеспечивает чистоту объектива и способствует созданию качественных тепловизионных изображений даже в условиях экстремального холода.

Если же отвлечься от характеристик прибора и в двух словах описать, как эта штука действует, то хочется сказать наперёд — это впечатляет. Представьте, что почти во всей видимой области вы видите отчётливый мир в оттенках серого, в котором самое светлое означает самое тёплое. К примеру, у движущегося автомобиля самыми разогретыми частями являются колёса, элементы привода, а также днище, по которому идёт выхлопная магистраль.

Соответственно, через PathFindIR можно увидеть, как в сумрачном мире по серой дороге навстречу вам несётся тёмный автомобиль со светящейся ходовой частью и слегка светлым капотом. Фары его выглядят чёрными, хоть он и светит на вас «дальним». При этом изображение практически прозрачно, автомобиль не заслоняет другие машины и препятствия.

На данный момент не существует чёткой статистики по количеству предотвращённых при помощи инфракрасных камер наездов на живые и неживые препятствия в ночное время. Но только в одной Германии около 50% автомобильных аварий с летальным исходом происходят именно ночью, так что при наличии у водителя системы ночного видения гораздо больше шансов загодя обнаружить замершего лося на дороге или припаркованную в правом ряду фуру без габаритных огней. Фото: BMW AG

Для ночной езды по узким трассам это неоценимое качество. Попутная обочина просматривается в тёмное время суток через инфракрасную камеру так же, как если бы вы смотрели на неё днём. Какие-либо дальние пешеходы, велосипедисты или габаритные животные появляются на экране PathFindIR гораздо раньше, чем их осветят автомобильные фары. Кроме того, отлично видно, что скрывают окрестные кусты или лесонасаждения.

Последнее обстоятельство особенно, наверное, оценят работники охранных структур. А в городской среде инфракрасный взгляд на мир дарит вполне неожиданную информацию. Например, при помощи PathFindIR с одного взгляда можно определить, кто из соседей по парковке приехал недавно, кто давно, а кто вообще не трогал сегодня машину — ещё «горячие» капот и колёса в ИК -диапазоне «сияют» даже тогда, когда их тепло не ощущается руками. Да и вообще, обрести способность «смотреть» на тепло из машины — это воплощенная фантастика.

 Тамерлан Фаттахов,  Телеграф «Вокруг Света»