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        某車型車載夜視儀的設計與實現(xiàn)

        2018-05-11 00:47:43曹軍濤黃柯董少君柯章俊
        汽車零部件 2018年2期
        關鍵詞:原車霧天夜視

        曹軍濤,黃柯,董少君,柯章俊

        (安徽江淮汽車集團股份有限公司,安徽合肥 230601)

        0 引言

        汽車夜視儀是一個由軍事技術轉為民用的產(chǎn)品。安裝具有夜間視覺能力的設備儀器可以讓軍用車輛在夜間行動自如,大大提高軍用車輛的夜間機動能力。進入21世紀,各大汽車公司紛紛把夜視設備安裝在高檔小汽車上,如寶馬、美洲豹、奔馳等,都是一個目的,就是提高汽車在夜間駕駛的安全系數(shù)。

        夜間駕駛時,在遠光燈為駕駛者照亮的車輛前方一定距離范圍內(nèi),路況清晰可辨,但在前面的黑暗中時刻潛伏著危險。汽車夜視儀就是為了解決汽車安全駕駛問題,利用微光和紅外線兩個條件,把來自被測物體的人眼看不見的光信號轉換成電信號,然后再把電信號放大并轉換成人眼可見的光信號,屬于一種主動安全設備。同時通過智能化的光學技術,實現(xiàn)路況預警和眩光屏蔽等功能,從而避免因遠光燈干擾造成眩光而引起的交通事故。

        主要研究內(nèi)容為基于低照度CCD技術的乘用車車載夜視儀產(chǎn)品技術方案設計,包括結構方案設計、功能方案設計、硬件方案設計、軟件技術方案設計及人機交互方案設計。

        1 系統(tǒng)方案

        低照度CCD技術利用低照度圖像傳感器CCD,即電荷耦合器件,將微弱的可見光轉換為電信號,然后進行編碼、處理、壓縮形成視頻數(shù)據(jù),最后在顯示屏上進行顯示。其原理與數(shù)碼相機一致,只不過數(shù)碼相機使用的是普通圖像傳感器。

        如圖1所示,低照度CCD微光夜視儀可以分成攝像頭、CCD光電轉換模塊、視頻信號處理模塊、顯示模塊、操作模塊這5個部分。低照度CCD微光夜視儀的原理和數(shù)碼攝像機相同,主要區(qū)別是CCD不同,是低照度的。一般普通的攝像機(行車記錄儀、倒車后視攝像頭)的最低照度為0.5 Lux,而低照度CCD微光夜視儀的最低照度可達到為0.001 Lux。

        圖1 低照度CCD夜視儀模塊組成

        此精品車載夜視儀設計通過原車音響主機顯示夜視視頻信息,因原車音響視頻格式為LVDS,與夜視儀視頻格式CVBS不一致,需增加解碼器將夜視儀CVBS信號解碼成為原車顯示屏顯示的協(xié)議代碼,將CVBS信號在原車顯示屏顯示并通過解碼器內(nèi)部開關即視頻切換開關,控制原車顯示屏顯示原車的LVDS信號或是經(jīng)過解碼之后的CVBS信號,且該視頻切換開關需布置在方便駕駛員操作的位置。該方案原理圖見圖2。

        圖2 音響顯示方案原理圖

        2 控制方案

        電源控制。夜視儀系統(tǒng)電源接入電池B+、B-,汽車ACC接通后,激活夜視系統(tǒng)進入工作模式,反之處于待機模式。夜視儀硬件支持電壓為9~16 V,軟件檢測到夜視儀電源電壓大于(16±0.3)V、小于(9±0.3)V為故障,此時電源指示燈(紅色)以5 Hz的頻率進行閃爍,直至故障修復。

        CAN通信信號檢測。系統(tǒng)通過CAN總線獲取車速,遠、近光燈,霧燈等數(shù)據(jù),通過獲取的數(shù)據(jù)進行相應功能的實現(xiàn)及切換。夜視儀主機會循環(huán)檢測夜視儀CAN總線通信是否正常,檢測到CAN故障,軟件會復位CAN模塊嘗試恢復,并進行故障顯示。故障顯示方式為電源指示燈(紅色)以10 Hz的頻率進行閃爍,直至故障修復。

        模式切換。系統(tǒng)通過CAN信號檢測大燈開啟時開啟夜視模式,通過解碼器的視頻切換開關控制原車MP5顯示屏顯示原車信息或夜視系統(tǒng)信息。軟件檢測夜視儀主機無視頻輸出或MP5顯示屏沒有視頻輸入為故障,此時電源指示燈(紅色)以1 Hz頻率進行閃爍,直至故障修復。

        眩光屏蔽。通過CAN信號檢測近、遠光燈信號,系統(tǒng)自動開啟/關閉眩光屏蔽功能。

        霧天透視。通過CAN信號檢測霧燈開啟時,系統(tǒng)自動開啟霧天透視功能。

        路況預警。車輛點火成功,系統(tǒng)自動通過CAN信號獲取車速信號,視車速大小確定是否開啟路況預警功能。

        3 硬件方案

        3.1 硬件規(guī)格

        所采用的硬件規(guī)格如表1所示。

        表1 硬件規(guī)格

        3.2 硬件安裝方案

        該夜視儀系統(tǒng)的主要零部件有夜視主機、解碼器及改裝線束。

        夜視主機布置在汽車內(nèi)后視鏡右側的前擋風玻璃上,頂部貼緊頂棚邊緣以保證整體美觀度;

        解碼器布置在儀表臺內(nèi)原車導航主機下方,以3M膠的形式貼在導航主機下方。

        改裝線束接線示意圖如圖3所示。

        圖3 夜視系統(tǒng)接線示意圖

        4 人機交互方案設計

        夜視儀電源指示燈為紅色LED燈,常亮時表示系統(tǒng)正常工作,閃爍時表示診斷出系統(tǒng)問題。

        夜視儀錄像指示燈為綠色LED燈,閃爍時表示錄像進行中。

        系統(tǒng)啟動。整車打開ACC時,夜視儀進入工作狀態(tài),關聯(lián)導航菜單界面,處于待機模式。此時,原車MP5系統(tǒng)按原車狀態(tài)工作。

        進入夜視系統(tǒng)。按解碼器的夜視切換按鍵,進入夜視系統(tǒng)。夜視切換按鍵見圖4。

        圖4 夜視切換按鍵

        遠程夜視。汽車開啟近光燈時,系統(tǒng)進入遠程夜視模式,顯示屏顯示黑白夜視圖像;當汽車近光燈關閉時,系統(tǒng)恢復白天模式,顯示屏顯示彩色圖像。

        眩光屏蔽。汽車近光燈開啟狀態(tài)下,遠光燈開啟3~6 s,關閉遠光燈,眩光屏蔽功能開啟,顯示畫面示例如圖5所示;再次開啟遠光燈3~6 s,關閉遠光燈,此功能關閉,顯示畫面示例如圖6所示。

        霧天透視。汽車霧燈開啟時,該功能自動啟動,顯示畫面示例如圖7所示;霧燈關閉時,該功能自動關閉,顯示畫面示例如圖8所示。

        路況預警。夜視系統(tǒng)通過CAN信號檢測汽車車速,當車速大于30 km/h時,自動開啟路況預警功能;當車速小于30 km/h時,該功能不開啟。

        圖5 眩光屏蔽功能開啟圖例

        圖6 眩光屏蔽功能關閉圖例

        圖7 霧天透視功能開啟圖例

        圖8 霧天透視功能關閉圖例

        行車記錄。汽車啟動后,夜視系統(tǒng)默認自動進行循環(huán)錄像。

        5 結論

        從夜視儀的技術實現(xiàn)路線入手,詳細地闡述了一款精品車載夜視儀的設計方案。在此設計中,利用低照度圖像傳感器技術,不僅實現(xiàn)了夜視功能,還實現(xiàn)了眩光屏蔽、霧天透視、行車記錄、路況預警、6倍變焦夜視等功能,極大地滿足了市場客戶的需求,且此方案最大化地利用原車的音響系統(tǒng)結構,在保證功能的基礎上實現(xiàn)了成本節(jié)約。

        根據(jù)此設計方案設計的產(chǎn)品已成功搭載在江淮某車型上。經(jīng)過實車驗證,該產(chǎn)品實現(xiàn)了全部設計要求,功能完善、運行高效、系統(tǒng)穩(wěn)定,畫質(zhì)清晰穩(wěn)定、無噪點、無曝光、無干擾,變焦過程流暢,變焦完成后整個畫面清晰穩(wěn)定,能清楚辨別300 m內(nèi)人和物輪廓;完美實現(xiàn)了眩光屏蔽、霧天透視、行車記錄功能。

        參考文獻:

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