RU89039U1

RU89039U1 - DEVICE FOR LIGHTING AND OVERVIEW OF THE WAY AND ENVIRONMENT BEFORE THE VEHICLE

Info

Publication number: RU89039U1
Application number: RU2009129602/22U
Authority: RU
Inventors: Вадим Анатольевич Горобец; Владимир Викторович Кабанов; Борис Федорович Кунцевич; Владимир Олегович Петухов; Илья Николаевич Пучковский; Сергей Петрович Сташкевич
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2009-11-27

Abstract

Устройство для освещения и обзора пути и окружающей зоны перед транспортным средством, содержащее источник инфракрасного света, выполненный с использованием импульсно-периодического полупроводникового излучателя, размещаемый в кабине водителя дисплей, видеокамеру, установленную совместно с электронно-оптическим преобразователем, и электронный системой стробирования, отличающееся тем, что содержит блок автоматизированного сканирования по дальности, сопряженный с электронной системой стробирования.A device for lighting and viewing the path and the surrounding area in front of the vehicle, containing an infrared light source made using a pulse-periodic semiconductor emitter, a display located in the driver's cab, a video camera mounted in conjunction with an electron-optical converter, and an electronic gating system, characterized in that contains an automated range scanning unit coupled to an electronic gating system.

Description

Полезная модель относится к автомобилестроению, а именно к устройствам для освещения и обзора, обеспечивающим безопасное вождение в условиях ограниченной видимости.The utility model relates to the automotive industry, namely, devices for lighting and viewing, providing safe driving in conditions of limited visibility.

Известно, что для безопасного вождения транспортных средств и снижения вероятности возникновения аварийных ситуаций в условиях ограниченной прозрачности атмосферы (туман, дождь, снег и т.д.), особенно в условиях недостаточной освещенности, необходимо обеспечить для водителя гарантированный обзор пути и окружающей зоны перед транспортным средством.It is known that in order to safely drive vehicles and reduce the likelihood of accidents in conditions of limited transparency of the atmosphere (fog, rain, snow, etc.), especially in low light conditions, it is necessary to provide the driver with a guaranteed view of the path and the surrounding area in front of the transport means.

При включении дальнего света в условиях тумана мощный световой поток, отражаясь в мельчайших частицах тумана, полностью лишает водителя ориентировки и создает впечатление «движения в молоке». Другими словами, в данном случае между объектом и наблюдателем (водителем или оптическим приемником) имеется рассеивающая среда (туман), приводящая к появлению интенсивного отраженного от среды светового потока. Объект «экранируется» от наблюдателя слоем рассеивающей среды.When the main beam is switched on in fog conditions, a powerful luminous flux, reflected in the smallest particles of fog, completely deprives the driver of orientation and gives the impression of “movement in milk”. In other words, in this case, there is a scattering medium (fog) between the object and the observer (driver or optical receiver), which leads to the appearance of an intense light flux reflected from the medium. The object is “shielded” from the observer by a layer of a scattering medium.

Известны различные устройства, например «противотуманные фары» [1], которые частично помогают в указанной ситуации. Действие их основано на том, что туман всегда стелется на некотором расстоянии от земли. Плоский веерообразный пучок противотуманных фар как раз проникает в этот участок под слоем тумана. Но противотуманные фары не всегда эффективны и требуется разработка более надежных устройств для безопасного вождения в условиях тумана.Various devices are known, for example, “fog lights” [1], which partially help in this situation. Their action is based on the fact that the fog always spreads at a certain distance from the ground. A flat fan-shaped beam of fog lights just penetrates into this area under a layer of fog. But fog lights are not always effective, and the development of more reliable devices for safe driving in fog conditions is required.

Известны также устройства на основе радиолокационных датчиков и радиолокаторов [2, 3], а также устройство [4], состоящие из инфракрасных ламп, инфракрасной видеокамеры и устанавливаемого перед водителем на приборном щитке дисплея, которые формируют в реальном времени изображение дорожной обстановки, наблюдаемое на индикаторе, расположенном в салоне. Однако такие устройства также не дают полного и удобного изображения в условиях тумана.Also known are devices based on radar sensors and radars [2, 3], as well as a device [4] consisting of infrared lamps, an infrared video camera and a display mounted in front of the driver on the instrument panel, which form a real-time image of the road situation observed on the indicator located in the cabin. However, such devices also do not provide a complete and convenient image in fog.

Наиболее близким к полезной модели прототипом представляется устройство [5], состоящее из источника инфракрасного светового излучения, видеокамеры и устанавливаемого перед водителем на приборном щитке дисплея, в котором источник инфракрасного светового излучения выполнен на основе полупроводникового лазера, а видеокамера установлена совместно с электронно-оптическим преобразователем, сопряженным с блоком стробирования. Полученные видеоданные выводят на дисплей в виде реалистичного черно-белого изображения с высоким разрешением.The closest to the useful model prototype is a device [5], consisting of an infrared light source, a video camera and a display mounted in front of the driver on the instrument panel, in which the infrared light source is made on the basis of a semiconductor laser, and the video camera is installed together with an electron-optical converter coupled to the gating unit. The resulting video data is displayed in the form of a realistic black and white image with high resolution.

Основное преимущество такого устройства состоит в том, что при формировании изображения световая помеха (помеха обратного рассеяния от слоя тумана или осадков) устраняется стробированием фотоприемной системы. Однако гарантированный обзор пути и окружающей зоны перед транспортным средством в условиях тумана и атмосферных осадков обеспечивается для водителя только в так называемой зоне наблюдения. Это вызывает необходимость ручного выбора ограниченной по длине зоны наблюдения и расстояния до нее в условиях постоянно изменяющейся дорожной обстановки, что не только затрудняет условия обзора, но и отвлекает водителя, понижая степень безопасности вождения.The main advantage of such a device is that during the formation of the image, light interference (backscattering from a layer of fog or precipitation) is eliminated by gating the photodetector system. However, a guaranteed overview of the path and the surrounding area in front of the vehicle in fog and precipitation conditions is provided for the driver only in the so-called observation zone. This necessitates the manual selection of a surveillance zone limited in length and distance to it under constantly changing traffic conditions, which not only complicates the viewing conditions, but also distracts the driver, lowering the degree of driving safety.

Задача полезной модели состоит в создании устройства для освещения и обзора пути и окружающей зоны перед транспортным средством, позволяющего повысить безопасность движения.The objective of the utility model is to create a device for lighting and viewing the path and the surrounding area in front of the vehicle, which allows to increase traffic safety.

Устройства для освещения и обзора пути и окружающей зоны перед транспортным средством содержит источник инфракрасного светового излучения, выполненный на основе полупроводникового лазера, размещаемый в кабине дисплей, видеокамеру, установленную совместно с электронно-оптическим преобразователем, и блок стробирования, который сопряжен с блоком автоматизированного сканирования по дальности.Devices for lighting and viewing the path and the surrounding area in front of the vehicle comprise an infrared light source based on a semiconductor laser, a display located in the cockpit, a video camera installed in conjunction with an electron-optical converter, and a strobing unit that is coupled to an automated scanning unit for range.

Технические результаты, достигаемые в предлагаемом устройстве, заключаются в том, что обеспечивается для водителя непрерывный обзор пути и прилегающей зоны перед транспортным средством, а соответственно и безопасное вождение в условиях тумана и атмосферных осадков.The technical results achieved in the proposed device are that it provides the driver with a continuous overview of the path and the surrounding area in front of the vehicle, and, accordingly, safe driving in fog and precipitation.

Сущность полезной модели поясняется фигурой 1, на которой изображена схема предлагаемого устройства.The essence of the utility model is illustrated by figure 1, which shows a diagram of the proposed device.

Устройство, изображенное схематически на фиг.1, согласно полезной модели содержит: освещающий лазер 1, телескоп-формирователь 2, приемный телескоп 3, оптический фильтр 4, электронно-оптический преобразователь (ЭОП) 5, блок стробирования 6, согласующий объектив 7, видеокамеру 8, дисплей 9, блок автоматизированного сканирования по дальности 10.The device shown schematically in FIG. 1, according to a utility model, comprises: an illuminating laser 1, a telescope-shaper 2, a receiving telescope 3, an optical filter 4, an electron-optical converter (EOC) 5, a strobing unit 6, a matching lens 7, a video camera 8 , display 9, a block of automated scanning at a range of 10.

В отличие от прототипа, формирующего изображение только из ограниченной зоны наблюдения и требующего ручной подстройки водителем глубины этой зоны наблюдения и расстояния до нее в случае изменения дорожной обстановки, в предлагаемой полезной модели производят автоматизированное сканирование зоны наблюдения по всему просматриваемому пространству за время необходимое для формирования одного кадра изображения.In contrast to the prototype, which forms an image only from a limited observation zone and requires manual adjustment by the driver of the depth of this observation zone and the distance to it in case of changing traffic conditions, in the proposed utility model, an automated scanning of the observation zone is performed over the entire viewing space during the time required to form one frame image.

Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.The device depicted in figure 1, operates as follows.

Объект наблюдения (участок дороги) освещают короткими лазерными световыми импульсами, длительность которых значительно меньше времени распространения света до объекта и обратно. Каждый импульс излучения, доходящий до объекта наблюдения, отражается от него и принимается приемником - импульсным электронно-оптическим преобразователем (ЭОП), открываемым лишь на время прихода импульса излучения, отражаемого от объекта. При этом изображение, полученное на экране ЭОП, фиксируют видеокамерой, снабженной согласующим объективом, и передают на экран дисплея, установленного в кабине.The object of observation (road section) is illuminated with short laser light pulses, the duration of which is much shorter than the time of propagation of light to the object and vice versa. Each radiation pulse reaching the object of observation is reflected from it and received by the receiver - a pulsed electron-optical converter (EOP), opened only at the time of arrival of the radiation pulse reflected from the object. In this case, the image obtained on the screen of the image intensifier tube is fixed by a video camera equipped with a matching lens and transmitted to the screen of the display installed in the cab.

При формировании изображения световая помеха (помеха обратного рассеяния от слоя тумана или осадков) устраняется стробированием фотоприемной системы по дальности [5]. Наблюдение на всей необходимой длине пространства обеспечивается автоматизированным сканированием просматриваемой зоны пространства за время формирования одного кадра видеоизображения. Это осуществляется посредством электронного блока автоматизированного сканирования по дальности 10, изображенного на фигуре 1.When forming an image, light interference (backscattering from a layer of fog or precipitation) is eliminated by strobing the photodetector system in range [5]. Surveillance over the entire required length of space is provided by automated scanning of the viewing area of space during the formation of one frame of the video image. This is done through an electronic unit of automated scanning at a range of 10, shown in figure 1.

Следовательно, основное преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что происходит освещение и обзор пути и окружающей зоны перед транспортным средством на всю необходимую длину с устранением светового сигнала от помехи - слоя рассеивающей среды, без необходимости ненадежного и небезопасного для вождения ручного выбора ограниченной по длине зоны наблюдения.Therefore, the main advantage of the proposed device is that there is illumination and an overview of the path and the surrounding area in front of the vehicle to the entire required length with the elimination of the light signal from interference - a layer of a scattering medium, without the need for unreliable and unsafe driving conditions for the manual selection of a zone limited in length observations.

В конкретном примере технического осуществления полезной модели в качестве освещающего лазера (лазеров) выбирают импульсно-периодический излучатель ИЛПИ-110 с длиной волны примерно 840 нм и средней мощностью излучения >100 мВт. Для приемника излучения выбирают высокочувствительный электронно-оптический преобразователь поколения II+(типа ЭПМ 44Г-А) или выше с дополнительным электродом для скоростного (порядка 100 МГц) стробирования. В качестве дисплея используют TFT монитор типа ТАС-700, а фиксацию изображения производят видеокамерой (ПЗС матрица) типа КРС 190 SW. Блок автоматизированного сканирования по дальности представляет собой специально разработанную электронную плату с применением современных высоких технологий. Ключевой элемент блока - ПЛИС (перепрограммируемая логическая интегральная схема). Для сопряжения блока автоматизированного сканирования с другими электронными блоками полезной модели устройства было разработано оригинальное программное обеспечение.In a specific example of the technical implementation of the utility model, an ILPI-110 pulse-periodic emitter with a wavelength of about 840 nm and an average radiation power> 100 mW is selected as the illuminating laser (s). For the radiation receiver, a highly sensitive electron-optical converter of generation II + (type EPM 44G-A) or higher with an additional electrode for high-speed (about 100 MHz) gating is selected. As a display, use a TFT monitor of the TAS-700 type, and the image is fixed by a video camera (CCD matrix) of the KRS 190 SW type. The range automated scanning unit is a specially developed electronic board using modern high technologies. The key element of the block is FPGA (reprogrammable logic integrated circuit). Original software was developed to interface the automated scanning unit with other electronic units of a useful model of the device.

Радиус действия устройства в условиях тумана составляет около 150 метров, что на много превосходит зону видимости при дальнем свете фар в хорошую (без тумана и осадков) погоду.The radius of the device in fog is about 150 meters, which is much higher than the visibility range in high beam headlights in good (no fog and precipitation) weather.

Источники информацииInformation sources

1. Патент №21778363 РФ. МПК B60Q 1/20.1. Patent No. 21778363 of the Russian Federation. IPC B60Q 1/20.

2 Расторгуев В.В., Нуждин, Н.Сидоров, Ю.Сулимов и др. Система радиовидения «АвтоРадар». ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес.-2000. -№5. -С.48-51.2 Rastorguev VV, Nuzhdin, N. Sidorov, Y. Sulimov and others. Radio-visual system "AutoRadar". ELECTRONICS: Science, Technology, Business.-2000. -№5. -C. 48-51.

3 Орлов А. Интеллектуальные автомобильные системы «СОПРЕСТ». ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес.-2000. -№6. -С.48-52.3 Orlov A. Intelligent automotive systems "SOPREST". ELECTRONICS: Science, Technology, Business.-2000. -№6. -C. 48-52.

4. Bosch Nachtsichtassistent fur Autofahrer. Интернет сайт http://www.autosieger.de/article9757.html4. Bosch Nachtsichtassistent fur Autofahrer. Website http://www.autosieger.de/article9757.html

5. Патент №4584 РБ. МПК B60Q 1/02, G02B 23/005. Patent No. 4584 RB. IPC B60Q 1/02, G02B 23/00

Claims

A device for lighting and viewing the path and the surrounding area in front of the vehicle, containing an infrared light source made using a pulse-periodic semiconductor emitter, a display located in the driver's cab, a video camera mounted in conjunction with an electron-optical converter, and an electronic gating system, characterized in that contains an automated range scanning unit coupled to an electronic gating system.