1. Giới thiệu về BMW Night Vision
Hệ thống hỗ trợ nhìn ban đêm trên xe BMW night vision cung cấp cho người lái với hình ảnh trắng và đen của môi trường phía trước tay lái của xe bằng màn hình hiển thị trung tâm (CID).
BMW Night Vision là hệ thống thụ động 100% không có đèn hồng ngoại chủ động. Các đối tượng phía trước xe được hiển thị ở các mức độ sáng khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ của đối tượng này. Điều này cho phép người lái xe phát hiện kịp thời các vật thể nóng như người, động vật và các phương tiện khác.
Hình ảnh nhiệt này được ghi lại bằng máy ảnh hồng ngoại xa (FIR) thông qua một số hình ảnh đặc biệt được phát hiện bởi cảm biến bức xạ hồng ngoại trong một dải bước sóng cụ thể.
Hệ thống BMW được phân biệt với hệ thống hồng ngoại với khả năng chiếu sáng chủ động bởi khả năng chống chói, tầm xa và hình ảnh có cấu trúc rõ ràng.
Hình 1.1 Hình ảnh được chụp bởi CID
2. Ưu điểm:
Hệ thống BMW night vision cung cấp những ưu điểm sau:
- Cải thiện tầm nhìn trong điều kiện hoàng hôn và bóng tối.
- Không bị chói mắt bởi đèn pha của các phương tiện đang chạy ngược hướng.
- Làm nổi bật các vật thể không được chiếu sáng, các vật thể có nhiệt độ như người đi bộ, người đi xe đạp, xe cộ và động vật,…
- Tổng quan tốt hơn về tình hình lái xe nhờ mô tả tuyến đường của đường vượt ra khỏi đèn pha.
- Phóng to mô tả nhờ chức năng thu phóng các đối tượng ở khoảng cách xa ở tốc độ cao.
- Chiếu sáng các khúc cua nhờ chế độ bẻ cong ( xoay hình ảnh)
- Chiếu sáng sân tối và lối vào nhà để xe.
*Lưu ý: Tốc độ lái xe phải được điều chỉnh cho phù hợp với các điều kiện tầm nhìn liên quan trong mỗi trường hợp. BMW Night Vision được thiết kế như một hệ thống hỗ trợ mà điều chỉnh phù hợp với phong các lái xe, tốt hơn tổng quan về các điều kiện đường phía trước của xe.
3. Tổng quan về hệ thống:
Hình 3.1 Sơ đồ khối tổng hệ thống Night Vision
| Chi tiết | Giải thích ý nghĩa |
| 1 | Hộp điều khiển hệ thống Night Vision |
| 2 | Nút nhấn điều khiển ON/OFF hệ thống Night Vision |
| 3 | Máy ảnh hệ thống Night Vision |
| 4 | Núm điều chỉnh xa gần |
| 5 | Bộ điều khiển kiểm soát cân bằng động |
| 6 | Cảm biến ánh sáng/mưa |
| 7 | Module đèn chiếu sáng |
| 8 | Táp lô |
| 9 | Màn hình điều khiển |
3.1. Kết nối của hộp điều khiển hệ thống Night Vision:
3.1.1. Hộp điều khiển và máy ảnh:
Hộp điều khiển Night Vision và máy ảnh được kết nối qua các phần sau:
- Mạng Lin – Bus: Chẩn đoán, lập trình và điều khiển máy ảnh.
- Sym.Video: Tín hiệu video từ máy ảnh.
- Mạng Can có thể POW: Cấp nguồn từ hộp điều khiển đến máy ảnh sưởi ống kính của máy ảnh.
- Nối mass: Máy ảnh và bộ điều khiển được nối mass chung để khử nhiễu. Tín hiệu video giữa máy ảnh và thiết bị điều khiển được truyền qua hai dây cáp không đối xứng. Trong hộp điều khiển, Tín hiệu Analog khác nhau được chuyển đổi thành tín hiệu CVBS và tùy thuộc vào trên thông số kỹ thuật của thiết bị, được truyền tới hệ thống định vị hoặc mô đun video.
3.1.2. Máy ảnh được cung cấp nguồn trong các điều kiện sau:
- Bật BMW Night Vision bằng nút nhấn ON/OFF ở trung tâm cụm công tắc đèn.
- Cảm biến mưa/ánh sáng phát hiện chiều/ đèn lái được bật. Hộp điều khiển hệ thống được cung cấp bởi hộp phân phối nguồn phía trước.
3.1.3. K-Can:
- Kết nối K – Can của hộp điều khiển Night Vision dùng để truyền dữ liệu và để đọc thông tin từ cảm biến mưa/ánh sáng (độ sáng), hệ thống điều khiển cân bằng động ( cảm biến gia tốc ngang dọc và góc lái). Các tín hiệu từ hệ thống cân bằng động DSC được lập trình trong SGM ( Hộp túi khí).
Hình 3.2 Hộp túi khí
3.2. Sơ đồ mạch điện hệ thống:
Hình 3.3 Sơ đồ mạch điện hệ thống
| Chi tiết | Giải thích ý nghĩa | Chi Tiết | Giải thích ý nghĩa |
| 1 | Hộp ECU Night Vision | 18 | Màn hình điều khiển |
| 2 | Nút nhấn ON/OFF | D – Bus (Diagnosis Bus) | dây tín hiệu chẩn đoán mạng Bus |
| 3 | Máy ảnh của hệ thống Night Vision | PT – CAN (Powertrain Can) | Đường dây truyền tín hiệu của hộp động cơ) |
| 4 | Bộ điều chỉnh | K – CAN (Body Can) | Đường dây truyền tín hiệu của hộp body |
| 5 | Cụm công tắc điều khiển trung tâm | MOST (Media Oriented system transport) | Mạng MOST truyền tín hiệu các phương tiện truyền thông |
| 6 | Hộp điều khiển các hệ thống an toàn | LIN – BUS ( Local Interconnect Network Bus) | Mạng nội bộ |
| 7 | Bộ điều khiển cân bằng động | KI. 30B (Continuous Positive) | Tín hiệu tích cự liên tục |
| 8 | Cảm biến mưa/ánh sáng | Sym.Video (Symmetrical, Analog Video Differential Signal) | Tín hiệu khác nhau của video dạng analog |
| 9 | Mô – đun ánh sáng | CAN_POW (Power Supply) | Cung cấp nguồn |
| 13 | Hệ thống dẫn đường | RGB (Red – Green – Blue Video Signal cable) | Đỏ – xanh lá – xanh dương dây truyền tín hiệu video |
| 14 | Công tắc video | FBAS (Composite Video Burst Synchironization Signal) | Tín hiệu đồng bộ hóa chùm video tổng hợp |
| 17 | Táp lô | FS (MOST Direct Access) | Truy cập trực tiếp |
| 16 | Các chi tiết của mạng MOSt |
4. Các bộ phận trong hệ thống:
Hình 4.1 Các bộ phận trong hệ thống
4.1. Máy ảnh của hệ thống Night Vision:
- Máy ảnh bao gồm một phần tử quang học và một cảm biến ảnh nhiệt. Các cảm biến hình ảnh nhiệt được tạo thành từ vô số của các phần tử cảm biến. Mỗi pixel hiển thị được gán một phần tử cảm biến như vậy. Các phần tử cảm biến tạo ra điện tín hiệu như một hàm của cường độ cản trở của bức xạ nhiệt. Nhiệt độ càng cao, pixel tương ứng sẽ hiển thị càng sáng. Bức xạ nhiệt được chuyển đổi thành tín hiệu điện trên cơ sở nguyên tắc của sự thay đổi trong điện trở.
- Hình ảnh có thể được thay thế lên đến 60 lần mỗi giây. Để dảm bảo chất lượng ổn định, máy ảnh cần được hiệu chỉnh khoảng 120s. Việc hiệu chỉnh này có thể mất đến khoảng 0.5s. Vì lý do này, hình ảnh có thể được nhìn thấy để đóng băng trong màn hình.
- Máy ảnh của hệ thống Night Vision được gắn với giá đỡ ngay phía sau hệ thống thông gió bên trái lưới tản nhiệt trên giá gắn cản. Máy ảnh được trang bị một cảm biến phát hiện các vật thể tỏa nhiệt ở xa, tầm xa hồng ngoại (bước sóng từ 8mm đến 15mm). Độ phân giải của máy ảnh là 320×240 pixel. Góc nhìn tối đa là 360. Các tính toán cho các chức năng bẻ cong hoặc chế độ khi vào khúc cua được thực hiện trong máy ảnh. Máy ảnh hoạt động trong phạm vi nhiệt độ xung quanh 400 C đến 850C. Hình ảnh mà máy ảnh thu được được bảo vệ khỏi nhiệt độ sinh ra bởi môi trường xung quanh máy ảnh.
Hình 4.2 Máy ảnh Night Vision
- Có một bơm phun tia nước được gắn vào giá đỡ máy ảnh và nằm ngay phía trên ống kính phía trước của máy ảnh. Nó được kết nối trực tiếp với hệ thống máy rửa đèn pha và do đó hoạt động kết hợp với nhau.
- Một bộ phận sưởi được tích hợp bên trong nắp vỏ máy ảnh để ngăn phần tử quang học khỏi phun sương hoặc đóng băng. Máy sưởi được kích hoạt khi cảm biến mưa/ ánh sáng phát hiện lượng mưa hoặc ở nhiệt độ dưới 00C.
Hình 4.3 Vị trí lắp đặt máy ảnh Night Vision
4.2. Hộp điều khiển hệ thống Night Vision:
- Hộp điều khiển tăng dữ liệu hình ảnh từ máy ảnh từ 320 x 240 pixel lên đến 640 x 480 pixels (điểm ảnh). 640 x 240 pixel được hiển thị khi chức năng “Toàn màn hình” được kích hoạt trong khi 400 x 240 pixel được hiển thị cho chức năng chia đôi màn hình.
- Chẩn đoán, lập trình và dữ liệu mã hóa được truyền đến máy ảnh thông qua bộ phận điều khiển.
Hình 4.4 Hộp điều khiển hệ thống Night Vision
- Máy ảnh và bộ sưởi ống kính phía trước được cấp nguồn thông qua bộ điều khiển. Ngoài ra, bộ điều khiển chuyển đổi dữ liệu hình ảnh đối xứng từ máy ảnh thành tín hiệu CVBS và, tùy thuộc vào đặc điểm kỹ thuật của thiết bị, làm cho tín hiệu này có sẵn cho hệ thống định vị hoặc mô-đun video. Bộ điều khiển tầm nhìn ban đêm được lắp trong ngăn chứa thiết bị phía trước phía sau hộp đựng ly ngay tay số.
- Nắp vỏ máy ảnh có kết nối phích cắm 12 chân.
4.3. Nút tắt bật hệ thống:
Hình 4.5 Nút tắt bật hệ thống trên các đời xe.
5. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống Night Vision:
Máy ảnh của hệ thống Night Vision trên xe BMW là một máy ảnh nhiệt, chuyển đổi nhiệt bức xạ thành tín hiệu điện tử và sau đó thành hình ảnh mà mắt người có thể nhìn thấy được. Đầu tiên, hình ảnh nhiệt được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện và sau đó với sự hỗ trợ của phần mềm xử lý hình ảnh thành hình ảnh hiển thị trong màn hình điều khiển.
Các phần tử cảm biến thay đổi điện trở tương ứng với nhiệt độ. Cao hơn nhiệt độ, tín hiệu điện càng cao và hình ảnh càng trắng. Nhờ tăng độ nhạy động, cảm biến có thể tạo ra hình ảnh mới lên đến 60 lần mỗi giây. Điều này dẫn đến hình ảnh mềm mại và rõ ràng hơn.
Hầu như mọi vật rắn hoặc lỏng đều hấp thụ và tiêu tán bức xạ nhiệt. Tuy nhiên, bức xạ không thể nhìn thấy bằng mắt người vì nó thuộc sóng dài tầm xa hồng ngoại. Từ quan điểm vật lý, điều này đại diện cho sóng điện từ với bước sóng từ 8µm đến 15µm. Bức xạ hồng ngoại sóng dài này được gọi là Viễn Hồng ngoại (FIR).
Lợi thế của việc sử dụng bức xạ trong phạm vi hồng ngoại xa là phạm vi lớn hơn so với các hệ thống hồng ngoại gần có bước sóng từ 0,7µm đến 1,4µm. Những hệ thống này yêu cầu chiếu sáng chỉ với bước sóng này.
Về cơ bản, hệ thống FIR bao gồm một phần tử quang học, một máy ảnh nhiệt, một bộ điều khiển và màn hình.
Hình 5.1 Sơ đồ khối trình bày nguyên tắc hoạt động của hệ thống Night Vision
| Chi tiết | Giải thích chi tiết | Chi tiết | Giải thích chi tiết |
| 1 | Môi trường phía trước đầu xe | 4 | BMW hộp điều khiển hệ thống Night Vision |
| 2 | Bộ khuếch đại | 5 | Màn hình hiển thị trung tâm |
| 3 | Cảm biến bức xạ nhiệt |
5.1. Điều kiện để bật hệ thống qua công tắc:
Hệ thống BMW Night Vision được kích hoạt ngay khi nhấn nút ON/OFF hệ thống.
Các điều kiện cơ bản để hệ thống hoạt động:
- Cảm biến mưa/ ánh sáng phát hiện đủ ánh sáng xung quanh và đèn xe trạng thái tắt; hệ thống đã sẵn sàng hoạt động sau khoảng 2 giây sau khi công tắc ON/OFF hệ thống được nhấn. Một thông báo được hiển thị trên màn hình điều khiển trong khoảng thời gian này là 2 giây.
- Cảm biến mưa/ ánh sáng không đủ ánh sáng xung quanh và đèn xe ở trạng thái bật; hệ thống BMW Night Vision đã sẵn sàng hoạt động ngay sau khi công tắc ON/OFF được ấn.
- Trong điều kiện bóng tối (dưới lòng đất, bãi đậu xe), đèn lái xe bị tắt và tốc độ lái xe dưới 5 km/h; hệ thống đã sẵn sàng hoạt động khi nhấn công tắc On/OFF.
BMW Night Vision không thể được kích hoạt khi:
- Đèn lái xe bị tắt.
- Cảm biến mưa/ánh sáng phát hiện ánh sáng xung quanh không đủ.
- Tốc độ lái xe lớn hơn 5km/h.
Khi hệ thống đã được kích hoạt, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình điều khiển hệ thống không thể sử dụng vào ban đêm nếu không có đèn lái.
Hình 5.2 Công tắc ON/OFF trên các dòng xe
5.2. Các chế độ hoạt động của hệ thống:
5.2.1. Màn hình hiển thị các chế độ:
Hình 5.3 Màn hình hiển thị các chế độ
Màn hình này chỉ được hiển thị lên khi hệ thống được kích hoạt.
5.2.2. Chế độ phóng to thu nhỏ:
Khi kích hoạt chế độ “Thu phóng”, BMW Night Vision sẽ tự động chuyển sang chế độ phóng to 1,5 lần màn hình hiển thị ở tốc độ vượt quá 70 km/h. Ở đây, góc xem của máy ảnh được giảm xuống 24 °. Thu phóng tự động tắt lại khi tốc độ giảm xuống dưới 60 km/h. Góc xem của máy ảnh quay lại 36 °.Thu phóng được tính toán bởi máy ảnh.
Hình 5.4 Chế độ thu phóng
- Góc nhìn 360 không thu phóng.
- Góc nhìn 240 sử dụng thu phóng.
*Lưu ý: Chế độ thu phóng chỉ được kích hoạt khi chế độ xem toàn bộ màn hình chưa được kích hoạt.
Chế độ uốn cong:
Tùy thuộc vào tình huống lái xe, chi tiết hình ảnh theo đường vào cua của xe dọc theo các đường giống như đèn pha định hướng. Chi tiết hình ảnh được tính toán trong máy ảnh.
Chế độ uốn cong/đường cong chỉ khả dụng khi chức năng “Thu phóng” được kích hoạt. Để hiểu rõ hơn, đồ họa sau đây cho thấy một tình huống lái xe trong đó. Chế độ uốn cong được kích hoạt.
Hình 5.5 Chế độ uốn cong được kích hoạt
- Trường hợp lái xe khi chưa sử dụng chế độ thu phóng.
- Trường hợp lái xe dùng chế độ thu phóng và lái thẳng.
- Trường hợp vào cua bên trái, phóng to 1.5x
- Trường hợp vào cua bên phải, phóng to 1.5x
5.2.4. Chế độ toàn màn hình:
Trong trường hợp của chế độ “Toàn màn hình”, cửa sổ hỗ trợ bị loại bỏ và nhiệt hình ảnh được hiển thị trên toàn bộ chiều rộng của màn hình điều khiển. 640 x 240 pixel (cho đầy đủ màn hình) và 400 x 240 pixel (để chia đôi màn hình) được sử dụng để hiển thị BMW Night Vision hình ảnh.
Hình 5.6 Chế độ toàn màn hình
5.2.5. Độ tương phản và độ sáng:
Cả hai giá trị đều có thể được cá nhân hóa và thay đổi trong khoảng từ -10 đến 10.
Hình 5.7 Điều chỉnh độ tương phản và độ sáng
5.2.6. Khoảng cách phát hiện được vật thể:
Độ chiếu sáng của đèn lái xe thông thường là khoảng 150 m.Việc sử dụng BMW Night Vision cho phép phát hiện các vật thể tỏa nhiệt lên đến một khoảng cách xấp xỉ 300 m. Khoảng cách quy định này phụ thuộc vào các yếu tố thời tiết.
Ví dụ, sương mù dày đặc hoặc mưa làm giảm tầm nhìn.
Hình 5.8 So sánh khoảng cách phát hiện vật thể giữa đen xe và hệ thống Night Vision.
6. Thông tin dịch vụ:
6.1. Điều chỉnh máy ảnh:
Máy ảnh có thể được điều chỉnh lại theo trục bằng vít điều chỉnh trên vỏ.
Quy trình điều chỉnh được thực hiện như sau:
- Tháo lưới thống gió bên trái khỏi cánh gió trước.
- Đặt thiết bị nhắm đèn pha vào phía trước của chiếc xe.
- Sử dụng tuốc nơ vít để điều chỉnh và di chuyển máy ảnh đến vị trí mong muốn.
- Lắp ráp và kiểm tra
Điều chỉnh máy ảnh phương thẳng đứng phải được điều chỉnh cho đến khi mặt phẳng nằm ngang được căn giữa CD/CID. Việc điều chỉnh này được làm trong quá trình thử nghiệm tại nhà máy.
Hình 6.1 Điều chỉnh máy ảnh
6.2. Thay thế máy phun nước rửa len máy ảnh:
Một máy phun nước có kết nối trực tiếp với hệ thống rửa đèn pha để làm sạch ống len trên máy ảnh.
Quy trình thay thế được làm theo các bước sau:
- Tháo lưới thông gió bên trái khỏi cánh gió trước.
- Tháo rời hai vít.
- Tháo ống nước kết nối vào vòi của hệ thống rửa đèn pha, tách rời máy phun nước ra.
- Lắp ráp lại các bộ phận đã được gỡ bỏ theo thứ tự ngược lại.
Hình 6.2 Tháo máy phun nước rửa len máy ảnh
6.3. Đèn báo lỗi:
Nếu hệ thống xảy ra lỗi thì màn hình được hiển thị các biểu tượng:
Hình 6.3 Đèn báo lỗi hệ thống Night Vision
6.4. Lập trình lại hệ thống:
Khi thay máy ảnh, luôn luôn lập trình lại phần mềm bằng cách nhập mã thông quan (FSC).
Máy ảnh được lập trình bằng bộ điều khiển. Bộ điều khiển nhận được lập trình và mã hóa dữ liệu máy ảnh thông qua K – CAN. Bộ điều khiển chuyển tiếp những dữ liệu này đến máy ảnh thông qua mạng LIN – BUS.
