سیستم‌های دید در شب و دوربین حرارتی در خودروها

سیستم‌های دید در شب حرارتی حتی در تاریکی مطلقی که نور چراغ‌های خودرو به آن نمی‌رسد، با تشخیص گرمای بدن عابران پیاده و حیوانات، به یک لایه ایمنی حیاتی در جلوگیری از تصادفات با عابران پیاده تبدیل می‌شوند.
سیستم‌های دید در شب حرارتی حتی در تاریکی مطلقی که نور چراغ‌های خودرو به آن نمی‌رسد، با تشخیص گرمای بدن عابران پیاده و حیوانات، به یک لایه ایمنی حیاتی در جلوگیری از تصادفات با عابران پیاده تبدیل می‌شوند.

این صفحه را به اشتراک بگذارید

سیستم دید در شب، مجموعه‌ای از دوربین حرارتی است که در تاریکی‌ای که چراغ‌های خودرو نمی‌بینند، گرمای ساطع‌شده از عابران پیاده، حیوانات و خودروها را دریافت کرده و به صورت تصویر روی نمایشگر نشان می‌دهد. این سیستم‌ها که با حسگرهای فروسرخ دوربرد (LWIR) کار می‌کنند، حتی در تاریکی مطلق تصویر تولید می‌کنند و به‌ویژه در پیشگیری از تصادفات عابران پیاده در شب، به‌تدریج به یک لایه ایمنی حیاتی تبدیل می‌شوند.

نکات برجسته

  • دوربین‌های حرارتی LWIR در باند 8–14 µm
  • کار می‌کنند و در تاریکی مطلق تصویر تولید می‌کنند.
  • Mercedes-Benz جاده را با فروسرخ نزدیک روشن می‌کند، در حالی که BMW به‌صورت غیرفعال گرما را اسکن می‌کند. سیستم‌های فعال با پنجره‌بندی (gated) محدوده
  • 250 متری ارائه می‌دهند و در باران و برف عملکرد بالایی نشان می‌دهند.
  • خودروی آزمونی AEB با فیوژن حرارتی، همه شرایط آزمون از جمله سناریوهای شبانه را پشت سر گذاشت؛ اما سه سیستم AEB از مدل‌های 2024 در دست‌کم یکی از سناریوهای شبانه شکست خوردند. تقریباً سه چهارم

مرگ‌های عابران پیاده

در تاریکی رخ می‌دهد.

صادقانه بگویم: دید در شب هنوز در میان فناوری‌های خودرو کمی شبیه یک ابرقهرمان به نظر می‌رسد. در آن فضای تاریکی که نور چراغ‌ها به آن نمی‌رسد، دمای بدن یک عابر پیاده یا آهویی که وسط جاده شیرجه زده را «می‌بیند». اما این چطور ممکن است؟ گرما که نور نیست... دقیقاً همین‌جا نکته است: دوربین حرارتی نور را نمی‌خواند، گرما را می‌خواند. بیایید نگاهی به جنبه مهندسی آن بیندازیم.

دوربین حرارتی چگونه درون خودرو کار می‌کند؟ هر جسمی - تو، من، یک گاو، آن گربه بی‌قراری که در حال رنگ‌کردن خودرو است، خود جاده - بسته به دمایش تابش فروسرخ ساطع می‌کند. دوربین حرارتی دقیقاً همین را ثبت می‌کند: نه نور مرئی بازتابیده، بلکه اختلافات گرمای ساطع‌شده را. این داده گرمایی را به یک تصویر مرئی تبدیل می‌کند. یعنی در تاریکی به چراغ‌قوه نیازی نیست؛ خود جسم از قبل «می‌درخشد». ایده این است: هر چیزی در دنیا، تا زمانی که دمای آن قابل اندازه‌گیری باشد، یک نقشه نامرئی است و دوربین حرارتی این نقشه را روی نمایشگر خود می‌کشد. در حوزه خودرو، ستاره این ماجرا LWIR یا فروسرخ موج بلند است. این حسگرها معمولاً در باند

8–14 µm کار می‌کنند (برخی منابع بازه 7.5–12 µm را ذکر می‌کنند) و دقیقاً با طول موج گرمایی که بدن انسان ساطع می‌کند مطابقت دارند. به همین دلیل در تاریکی مطلق کار می‌کند، از خیرگی چراغ‌های خودروهای روبه‌رو تأثیر نمی‌پذیرد، در برابر خیرگی خورشید مقاوم است و در مه و دود به کار خود ادامه می‌دهد. برای اجسام بسیار داغ مانند اگزوز کامیون یا بلوک موتور، باند MWIR (3–5 µm) نیز وجود دارد، اما در خودروهای تولیدی تقریباً هرگز از آن استفاده نمی‌شود. راه دوم، سیستم‌های فعال است: آن‌هایی که از فروسرخ نزدیک (NIR) استفاده می‌کنند. این‌ها غیرفعال نیستند و مانند «چراغ‌قوه» عمل می‌کنند - با منابع نور فروسرخ خود جاده را روشن می‌کنند و نور بازتابیده از اجسام را می‌خوانند. NIR در باند حدود

0.75–1.4 µm

یک نوع خاص از سیستم‌های فعال NIR وجود دارد: سیستم‌های گیت‌دار (دره‌ای). در اینجا منبع نور به‌طور پیوسته روشن نمی‌ماند؛ نور را به‌صورت پالس ارسال می‌کند و دوربین با این پالس‌ها هماهنگ کار می‌کند. یعنی دوربین منتظر می‌ماند تا نور دقیقاً مسیر رفت‌وبرگشت تا فاصله مشخصی را طی کند و سپس «در» را باز می‌کند - فقط بازتاب‌های موجود در همان برد را می‌خواند و بازتاب‌های زودهنگام ناشی از قطره باران یا دانه برف جلویش را نادیده می‌گیرد. نتیجه: بردی در حدود 250 متر و عملکرد بالا در باران و برف. این سازوکار مشکل پراکنش معکوس (backscatter) که در مه و باران تصویر را خراب می‌کند را کاهش می‌دهد.

BMW، مرسدس-بنز و آئودی: سه فلسفه متفاوت

رویکرد سازندگان به دید در شب بسیار متفاوت است. و این تفاوت دقیقاً از همان تمایز NIR/LWIR که بالاتر توضیح دادیم سرچشمه می‌گیرد. BMW از یک سیستم غیرفعال استفاده می‌کند: با فناوری مادون قرمز دور، حرارت روی جاده را اسکن می‌کند و هیچ چیزی را روشن نمی‌کند. مرسدس-بنز دقیقاً برعکس عمل می‌کند: از چراغ‌های افکنی که جاده را با مادون قرمز نزدیک روشن می‌کنند استفاده می‌کند و سیستم دارای چراغ‌های چشمک‌زن و هدایت‌شونده است. آئودی نیز با یک دوربین حرارتی مبتنی بر FLIR تشخیص عابر پیاده و حیوان را ارائه می‌کند؛ تصویر روی نمایشگر راننده نمایش داده می‌شود. در آزمایش‌های مستقلی که این سه را مقایسه کرد، برتری آئودی حتی آزمون‌گران را هم غافلگیر کرد.

این سیستم‌ها معمولاً در سگمنت پریمیوم قرار دارند: Night Vision بی‌ام‌و در سری 7، سری 5، X5 و X6؛ Night View Assist مرسدس در کلاس S و کلاس E؛ و Night Vision Assistant آئودی در مدل‌هایی مانند A6 و A7 دیده می‌شود. یک نکته جالب: اجزای دید در شب رولز-رویس همان اجزای سیستم‌های آئودی، BMW و کادیلاک است. سیستم‌های پریمیوم دید در شب نیز در محدوده قیمتی حدود 2,000 تا 2,500 دلار قیمت‌گذاری می‌شوند.

برندسیستمفناوریرویکرد
BMWNight Visionمادون قرمز دور (LWIR)اسکن غیرفعال حرارت، بدون روشنایی
Mercedes-BenzNight View Assistمادون قرمز نزدیک (NIR)روشن کردن جاده با افکن‌ها
AudiNight Vision Assistantدوربین حرارتی مبتنی بر FLIRتشخیص عابر پیاده/حیوان، نمایش روی صفحه

بخش نرم‌افزار: آستانه تشخیص عابر پیاده، حیوان و خودرو

دوربین یک تصویر حرارتی خوب تولید می‌کند اما نمی‌توان انتظار داشت راننده آن را فوراً تفسیر کند. کار اصلی را نرم‌افزار انجام می‌دهد: امضاهای حرارتی در تصویر را طبقه‌بندی می‌کند و برچسب می‌زند که «این یک عابر پیاده است»، «این یک حیوان است»، «این یک خودرو است». در بخش مدرن آن، آشکارسازهای اشیاء یادگیری عمیق به کار گرفته شده‌اند؛ خروجی حسگرهای بدون سرمایش مبتنی بر میکروبولومتر را می‌توان با مدل‌هایی مانند Fast R-CNN پردازش کرد. یکی از بزرگ‌ترین بازیگران این صنعت، در کنار یک مجموعه داده رایگان شامل بیش از 26,000 تصویر حرارتی و مرئی برچسب‌گذاری‌شده، بسته‌های نرم‌افزاری ارائه می‌دهد که آشکارسازی/ردیابی مسیر/همجوشی حسگر انجام می‌دهند.

موضوع آستانه تشخیص یک مسئله متعادل‌سازی جالب است: هرچه نرم‌افزار حساس‌تر باشد، چیزهای بیشتری را به‌عنوان «تهدید» علامت‌گذاری می‌کند، اما در آن صورت هشدارهای کاذب افزایش می‌یابند. اینکه سیستم Audi اشیای کوچک‌تر از گوزن را تشخیص نمی‌دهد نتیجه‌ای از همین تعادل است - اهداف کوچک‌تر امضای حرارتی ضعیف‌تری دارند و در مسافت طولانی به‌سختی تشخیص داده می‌شوند. سخت‌افزار نیز در حال بلوغ است: دوربین‌های LWIR بدون شاتر و مقاوم به شرایط خودرو (از 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد) توسعه یافته‌اند. و گام آخر، گواهینامه ایمنی عملکردی است: در سطح ASIL-B، با وضوح 640×512 و محافظت IP6K9K، نخستین دوربین LWIR ADAS معرفی شد. این یعنی دوربین حرارتی دیگر یک «ویژگی لوکس» نیست و کم‌کم به حلقه‌ای رسمی از زنجیره ایمنی تبدیل می‌شود. تأمین حسگر حرارتی برای بیش از یک میلیون خودرو در گذشته نیز مقیاس این فناوری را نشان می‌دهد.

آیا تصویربرداری حرارتی واقعاً ایمنی را افزایش می‌دهد؟

پاسخ کوتاه: بله، اما باید دلیلش را فهمید. تاریکی، بزرگ‌ترین دشمن ایمنی عابران پیاده است. حدود 18% از مرگ‌های عابران پیاده رخ می‌دهد و مرگ‌ها عمدتاً در تاریکی اتفاق می‌افتند؛ تقریباً سه‌چهارم مرگ‌های عابران پیاده در شب رخ می‌دهد. دوربین حرارتی دقیقاً در همین نقطه وارد عمل می‌شود، زیرا در هر شرایط نوری می‌تواند امضاهای حرارتی عابر پیاده و حیوان را شناسایی کند.

اعداد نیز این را تأیید می‌کنند. یک ابزار آزمایشی ترمز اضطراری خودکار (AEB) با ادغام حرارتی، تمام شرایط روز و شب قاعده فدرال جدید (FMVSS شماره 127) از جمله سناریوهای شبانه را پشت سر گذاشت؛ در حالی که سه سیستم AEB مدل 2024 که در همان برنامه آزمایش شدند، در یک یا چند سناریوی شبانه شکست خوردند. در همان آزمایش‌های ادغام حرارتی، خودرو در هر شش سناریو، در تمامی 35 شرط، پیش از هدف عابر پیاده Euro NCAP متوقف شد. داده IIHS نیز چشمگیر است: AEB عابر پیاده در تصادفات عابران پیاده در تمام سطوح شدت 27% و در دسته باریک 30% کاهش ایجاد می‌کند. اما مشکل اینجاست - این سیستم‌ها می‌توانند در تاریکی ناکارآمد باشند. داده‌های مطالعه مثبت درباره بهبود ایمنی عابران پیاده توسط سیستم‌های دید در شب با فعال‌سازی خودکار نیز موجود است.

سمت مقررات‌گذاری نیز در همین جهت حرکت می‌کند: قاعده فدرالی که در 2024 نهایی شد، ترمز اضطراری خودکار از جمله AEB عابر پیاده را در روز و تاریکی الزامی می‌کند؛ منفعت سالانه تخمینی دست‌کم 360 جان است. این قاعده با چالش‌های حقوقی روبه‌روست و تقویم نهایی آن نامشخص است، اما جهت مشخص است: تشخیصی که در تاریکی هم کار کند به‌تدریج الزامی خواهد شد. دوربین حرارتی دقیقاً فناوری‌ای است که این شکاف را پر می‌کند.

محدودیت‌ها: دوربین حرارتی کجا دچار مشکل می‌شود؟

Radar bir şey olduğunu söylüyor; termal kamera onun bir insan olduğunu fısıldıyor - gece yolu asıl böyle güvenli hale geliyor.

تصور نکنیم که تصویربرداری حرارتی "در هر شرایطی بی‌نقص" است. LWIR در تاریکی مطلق قوی است، در برابر خیرگی چراغ‌های جلو مقاوم است و در مه و دود عملکرد متوسطی دارد. اما باران شدید، پاشش متراکم و منابع با تابش بسیار بالا می‌توانند تصویر حرارتی را مختل کنند. از پشت شیشه یا سطوح بازتابنده نمی‌تواند واضح ببیند - به همین دلیل از طریق شیشه جلو نیست، بلکه معمولاً از شیشه اختصاصی خود در جلوپنجره نگاه می‌کند. اهداف کوچک یا کم‌گرما در فواصل طولانی به‌سختی تشخیص داده می‌شوند. و البته هزینه هنوز بالاست؛ وقتی این فناوری به مدل‌های اقتصادی برسد، مقیاس واقعی محقق خواهد شد.

از سوی دیگر، مه آن‌قدر که تصور می‌شود مانع بزرگی نیست: گزارش شده که در شرایط مه غلیظ (برد دید 15±4 متر)، دوربین LWIR در تشخیص عابران پیاده عملکرد بهتری نسبت به NIR و SWIR نشان می‌دهد. چراغ‌های خودرویی که از روبرو می‌آیند نیز دوربین‌های LWIR را تحت تأثیر قرار نمی‌دهند. LiDAR در باران، مه و گردوغبار ممکن است افت عملکرد داشته باشد؛ رادار در شب قوی است اما سهم اصلی دوربین حرارتی در طبقه‌بندی و تشخیص موجودات زنده گرم است - یعنی جایی که رادار می‌گوید "چیزی وجود دارد"، دوربین حرارتی آن را به "این یک انسان است" روشن می‌کند.

آینده دید در شب: به سمت بسته‌های حسگر خودروهای خودران

دید در شب با حسگرهای حرارتی حدود 20 سال پیش برای اولین بار در خودروهای تولید انبوه ظاهر شد. از آن روز تا امروز، این فناوری از صفحه‌نمایش راننده فراتر رفته و اکنون در بسته‌های حسگر خودروهای خودران جای گرفته است. یکی از نمونه‌های اخیر: Zeekr در مدل 9X برای تقویت دید در شب با یک شرکت تصویربرداری حرارتی شراکت برقرار کرد (اوت 2025). روندهای 2026 نیز بر تحلیل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی و سیستم‌های حرارتی چند‌باندی متمرکز است.

بازار هم در حال رشد است، اما ارقام تحقیقات بازار تفاوت زیادی با هم دارند؛ برای بازار سیستم‌های دید در شب، تخمین‌هایی در محدوده حدود 3.7 تا 5 میلیارد دلار برای سال 2026 وجود دارد و انتظار می‌رود در اوایل دهه 2030 به محدوده 10 میلیارد دلار برسد. تفاوت در این‌گونه تخمین‌ها به نحوه تعریف بازار بستگی دارد - اینکه کدام سیستم‌ها "دید در شب" محسوب می‌شوند مشخص نیست. بازار آشکارسازهای مادون قرمز با تصویری گسترده‌تر، در حالی که در سال 2025 به ارزش 6.34 میلیارد دلار بود، پیش‌بینی می‌شود تا سال 2032 به 10.50 میلیارد دلار برسد.

به یک پرسش پرتکرار هم پاسخ دهیم: آیا دوربین حرارتی جایگزین حسگرهای دیگر در ADAS می‌شود؟ خیر. لایه‌ای مکمل برای رادار، لیدار و دوربین مرئی است - شرایط قدرت هر حسگر متفاوت است. و نیز فقط مخصوص خودروهای خودران نیست؛ در خودروهای انسان‌ران، AEB عابران پیاده را تقویت می‌کند و تمرکز فشار قانون‌گذاری کوتاه‌مدت دقیقاً همین‌جاست. به نظر شما گام بعدی، خروج دوربین حرارتی از بخش پریمیوم و ورود آن به عنوان تجهیزات استاندارد به همه خودروهاست؟ به نظرم آن روز چندان دور نیست.

منابع