新能源汽车应用中的【夜视系统】与【雨夜系统】

一、车载夜视系统基本原理

在新能源汽车中应用的【夜视系统】是利用红外成像技术，即通过红外摄像机捕捉物体发出的热量（即红外辐射），再将这些信息转换为可见图像，以供驾驶员实时对行车环境状态进行掌握，从而让驾驶员在夜间或低光照条件下能够看到车辆前方的行人、动物以及其他障碍物，进而显著提升夜间驾驶安全性的一项关键技术。该系统的关键组件通常包括红外摄像机、图像处理单元、显示屏或HUD以及警告系统。

图1 夜视系统关键组件

其中，红外摄像机（长波红外传感器，LWIR）安装在车辆前部，通过约在8-15μm的波长范围，能够有效探测到物体发出的热辐射，即使在完全黑暗或恶劣天气条件下也能捕捉到远处物体的轮廓，从而为图像处理单元提供可靠的数据。

图像处理单元接收来自红外摄像机的数据信号，并将红外图像转换为可视图像，并对其进行增强图像对比度、锐度和细节处理，使图像更加清晰易读。被处理后的图像将通过显示屏或HUD实时显示给驾驶员。在部分夜视系统中，当检测到前方有行人、动物或其他障碍物时（即存在潜在碰撞风险时），将通过声音或视觉警告提醒驾驶员。

二、红外摄像机性能

如上所述，车载夜视系统搭载的长波红外传感器（LWIR）通常使用的波长范围大约在8-15μm，这一波段属于红外光谱的远红外区域，具有较强的穿透能力，可利用其轻松穿透烟、雾、雨、雪的特性，在恶劣天气条件下有效探测到物体发出的热辐射，从而提升驾驶员的视野和行车安全性。此外，LWIR传感器能够捕捉到任何高于绝对零度物体发出的热辐射，即使在无光源的环境下，也能生成清晰的热图像。

相比于短波或中波红外，LWIR传感器对环境光的敏感度较低，这意味着在有光污染或强光源的环境下，它仍然能够为系统提供稳定的图像数据，从而确保驾驶员依然能够在此类环境中清晰辨别前方障碍物，而不会出现传统摄像头应用中的炫目现象。同时，基于LWIR传感器能够区分不同温度的物体的特性，系统可识别隐藏在视线背景中（如被遮挡的行人）的潜在危险。

图2 车载夜视系统

三、雨夜系统与夜视系统差异性

尽管车载夜视系统与雨夜系统在应用领域上存在重合点，但二者在功能的应用上却各有侧重，可在不同的驾驶条件下为驾驶员提供互补的安全辅助。

其中，【雨夜系统】专门针对雨夜驾驶条件对图像显示进行了优化，其通过算法实时处理图像，以去除恶劣天气对摄像头采集的图像带来的雨水和雾气干扰，再通过减少雨水反光等措施以增强摄像头图像显示，从而让恶劣天气下的图像显示更为清晰。值得注意的是，雨夜系统不仅在雨天有效，在一般的低光条件下也能提升图像质量。在部分车型的应用中，为了扩大驾驶员视野，会通过融合侧后方摄像头或电子后视镜以为用户提供车辆后方的清晰视野。

如上原理可知，雨夜系统通常依赖于现有的摄像头和图像处理单元，通过软件算法的优化来改善图像质量，因此其不需要额外的硬件投入，相对而言，具有硬件成本相对较低的特性。尽管雨夜系统本身不需要额外的硬件投入，但其图像处理算法相对较为复杂，需要较高的计算能力，这意味着图像处理单元（如GPU）在运行这些算法时在能耗方面要高于普通应用。因此雨夜模式在整车应用中通常以一种特定驾驶环境下的选择性开启地功能存在，而并非默认常开模式。

图3 雨夜系统

基于红外技术的车载【夜视系统】，可以在完全黑暗的环境中为驾驶员提供清晰的视野，这是依赖于传统摄像头的雨夜系统所不具备的特性。同时，夜视系统可以识别温差，这有助于当障碍物被植被或阴影遮挡时，仍能在视野盲区中被监测到。但该系统依赖于专用红外摄像头等硬件设备，使得其硬件成本相对较高。

在系统能耗方面，夜视系统除了需要处理图像的计算资源外，红外摄像头本身就是一个额外的能耗源，因此相对而言，夜视系统的总体能耗会略高于仅依赖现有摄像头和软件优化的雨夜系统。

四、雨夜/夜视系统集成

将夜视系统与雨夜系统的功能相结合，可以为用户提供更全面的驾驶辅助功能。首先，雨夜系统在雨天或低光条件下通过优化现有摄像头的图像来提高能见度，而夜视系统利用红外技术捕捉热辐射图像，可在完全黑暗或能见度极低的环境下提供额外的视野。集成后的新系统，可以为用户提供更加丰富和详细的环境信息，以提升系统的整体性能，使得无论是在雨天、夜晚还是其他恶劣天气条件下，都能为驾驶员提供有效的视觉辅助。此提供全天候、多场景的视觉辅助功能，可显著提升用户驾驶体验和满意度，对于追求高品质驾驶体验的消费者来说，是一个极具吸引力的功能。

尽管系统集成需要额外的硬件投入，但通过集成设计，可以避免重复的硬件配置，从而在一定程度上降低成本。从长远来看，通过提供更全面的安全功能以吸引更多的用户，从而提升车辆市占率，这对于系统的部分投入应该是有利而无一害的。

五、应用领域

在新能源汽车的应用中，集成夜视系统与雨夜系统的复合型视觉辅助系统，相比于单一系统而言，具有更广泛的应用场景，可提供更全面的驾驶安全辅助功能。此系统基于原有单一系统的应用领域，扩展出了新的应用，如：

1.全天候环境感知：集成系统能够在各种天气和光照条件下提供持续的环境感知，从而为驾驶员提供清晰的视野和及时的警告。

2.复杂路况下的预警：在复杂路况下，系统能够通过热成像和图像优化技术，帮助驾驶员更早地识别前方的障碍物、行人和非机动车，减少潜在的碰撞风险。

图4 传统摄像头难以尽早识别障碍物

3.行驶安全：在商用车领域，对于长途货运行驶，集成系统能够帮助驾驶员在夜间或恶劣天气条件下保持车队间的安全距离，避免追尾事故。

4.应急救援：在面对自然灾害时，通过在救援车辆上配备该集成系统，能够利用红外技术穿透烟雾、灰尘或黑暗，快速定位被困人员和危险区域，从而提高救援效率和安全性。

通过这些扩展的应用场景，集成后的视觉辅助系统不仅提升了驾驶安全，还增强了驾驶体验。