Automatinių žibintų tolimųjų šviesų sistema

Kaip atsirado idėja apie protingus žibintus

Kai pradėjau vairuoti prieš kokius penkiolika metų, tolimųjų šviesų perjungimas buvo paprastas dalykas – matai priešais važiuojantį automobilį, stumteli svirtį ir perjungi į artimąsias. Niekas sudėtingo, tiesa? Bet problema ta, kad žmonės dažnai užmiršta tai padaryti arba per vėlai reaguoja. O kai kurie visai nekreipia dėmesio, kad apakina kitus vairuotojus.

Automobilių inžinieriai šią problemą sprendė jau nuo devintojo dešimtmečio pabaigos. Pirmieji bandymai buvo gana primityvūs – paprasčiausi šviesuliai, kurie reagavo į priešais važiuojančių automobilių žibintus. Bet tikroji revoliucija prasidėjo maždaug prieš dešimtmetį, kai kameros ir kompiuteriai tapo pakankamai pigūs ir galingi, kad būtų įmontuojami į serijinę automobilių gamybą.

Šiandien automatinių tolimųjų šviesų sistema yra tapusi standartine įranga daugelyje naujų automobilių. Kai kurie gamintojai ją siūlo jau bazinėje komplektacijoje, kiti – kaip papildomą opciją. Bet kaip iš tikrųjų veikia ši technologija? Pasirodo, tai kur kas sudėtingiau nei atrodo iš pirmo žvilgsnio.

Akys, kurios mato tamsoje

Visos šiuolaikinės automatinių tolimųjų šviesų sistemos remiasi vienu pagrindiniu principu – automobilis turi „matyti” aplinką ir priimti sprendimus, kada įjungti ar išjungti tolimąsias šviesas. Dažniausiai tam naudojama speciali kamera, sumontuota už priekinio stiklo viršutinėje dalyje, dažniausiai šalia vairuotojo veidrodėlio.

Ši kamera nėra tokia pat kaip jūsų telefone. Ji specialiai sukurta darbui silpnoje šviesoje ir turi labai didelį dinaminį diapazoną – tai reiškia, kad gali vienu metu fiksuoti ir labai tamsias, ir labai šviesias vietas. Paprastai tokios kameros dirba juodai baltame režime, nes spalvos informacija čia nereikalinga, o juodai baltas vaizdas leidžia geriau atskirti šviesos šaltinius.

Kai kurie gamintojai naudoja ne vieną, o kelias kameras arba derina kameras su radarais ir kitais jutikliais. Pavyzdžiui, Mercedes-Benz savo pažangiausiose sistemose naudoja infraraudonųjų spindulių jutiklius, kurie gali aptikti net ir automobilius su neįjungtais žibintais. Tai ypač naudinga miglotuose oruose ar lietuje, kai matomumas prastas.

Bet pati kamera – tai tik duomenų rinkimo įrankis. Tikrasis „smegenų” darbas vyksta valdymo bloke, kuris analizuoja gautą vaizdą.

Kompiuteris, kuris priima sprendimus

Valdymo blokas gauna iš kameros vaizdą maždaug 30-60 kartų per sekundę. Tai labai daug informacijos, kurią reikia apdoroti realiuoju laiku. Programa analizuoja kiekvieną kadrą ir ieško specifinių požymių – šviesų šaltinių, jų formos, judėjimo krypties ir greičio.

Sistema turi atskirti kelis dalykus. Pirma, priešais važiuojančius automobilius – jų raudonos galinės lempos yra gana lengvai atpažįstamos. Antra, prieš jus važiuojančius automobilius – jų balti žibintai. Trečia, kelio apšvietimą – gatvės lempas, kurios paprastai nejuda ir yra aukščiau nei automobilių žibintai. Ketvirta, kitus šviesos šaltinius – namus, reklamines iškabas, atspindžius nuo ženklų.

Moderniose sistemose naudojami dirbtinio intelekto algoritmai, kurie buvo „išmokyti” atpažinti šiuos objektus analizuojant tūkstančius valandų realaus vairavimo vaizdo įrašų. Tai panašu į tai, kaip veikia veido atpažinimo technologija jūsų telefone – sistema moko atpažinti tam tikrus šablonus ir formas.

Kai sistema nusprendžia, kad reikia perjungti šviesą, ji siunčia signalą žibintų valdymo moduliui. Čia prasideda dar viena įdomi dalis – kaip fiziškai įvyksta perjungimas.

Nuo paprastų relių iki sudėtingų šviesų matricų

Paprasčiausiose sistemose perjungimas vyksta taip pat, kaip jūs tai darytumėte ranka – tiesiog įjungiamas ar išjungiamas tolimųjų šviesų grandinė. Naudojamas elektrinis relė arba tranzistorius, kuris per kelias dešimtąsias sekundės dalį perjungia šviesą. Tai veikia neblogai, bet turi trūkumų – kiekvieną kartą perjungiant šviesą, priešais važiuojantis vairuotojas mato blyksnį, o jūs trumpam prarandate dalį apšvietimo.

Todėl buvo sukurtos pažangesnės sistemos. Viena populiariausių – tai „matrix LED” arba matriciniai LED žibintai. Vietoj vienos lempos, kuri įjungiama ar išjungiama, čia yra dešimtys ar net šimtai atskirų LED diodų, kurie gali būti valdomi individualiai.

Įsivaizduokite, kad jūsų žibintas yra tarsi ekranas, sudarytas iš daugelio mažų šviesų taškų. Sistema gali išjungti tik tuos LED diodus, kurie šviestų tiesiai į priešais važiuojantį automobilį, o visus kitus palikti įjungtus. Rezultatas – jūs matote kelią apšviestą tolimųjų šviesų ryškumu, bet kitas vairuotojas neapaksta.

Audi buvo viena pirmųjų kompanijų, kuri pristatė tokią sistemą masinėje gamyboje 2013 metais su A8 modeliu. Jų sistema turėjo 25 atskirus LED diodus kiekviename žibinte. Šiandien kai kurie gamintojai naudoja daugiau nei 100 LED diodų, o naujausiose sistemose – net kelis tūkstančius mikroskopinių šviesų šaltinių.

Lazeriniai žibintai ir kitos pažangios technologijos

Jei manote, kad matriciniai LED žibintai yra pats pažangiausias dalykas, turiu jus nustebinti. BMW ir Audi jau kelerius metus siūlo lazerinius žibintus kai kuriuose savo modeliuose. Taip, tikrus lazerius automobiliuose.

Bet nesijaudinkite, tai ne tokie lazeriai kaip mokslinės fantastikos filmuose. Lazerinis diodas čia naudojamas kaip labai galingas šviesos šaltinis, kuris apšviečia specialų fosforą, o tas jau spinduliuoja baltą šviesą. Privalumas – lazeriai gali sukurti daug intensyvesnę šviesą nei LED diodai, todėl apšvietimo nuotolis gali siekti net 600 metrų, palyginti su 300 metrų, kuriuos pasiekia geriausi LED žibintai.

Dar viena įdomi technologija – tai „Digital Light” sistema, kurią kuria Mercedes-Benz. Ji naudoja mikroskopinių veidrodėlių matricą (panašią kaip projektorių technologijoje) ir gali projektuoti ne tik šviesą, bet ir simbolius ant kelio paviršiaus. Sistema gali parodyti perėjimo takų linijas, įspėjamąsias žymes ar net navigacijos rodykles tiesiai ant kelio prieš jus.

Tokios sistemos kainuoja nemažai – paprastai kelias tūkstančius eurų kaip papildoma įranga. Bet kainos pamažu krenta, ir tikėtina, kad po kelių metų tokios technologijos taps prieinamos ir vidutinės klasės automobiliuose.

Kai sistema klysta arba nesusigaudo

Nors technologija nuolat tobulėja, automatinės tolimųjų šviesų sistemos nėra tobulos. Yra situacijų, kai jos gali suklupti. Pavyzdžiui, kai važiuojate vingiuotu keliu ir kitas automobilis dar nematomas, bet jau tuoj pasirodys už posūkio – sistema gali per vėlai sureaguoti.

Kita problema – atspindžiai. Kartais sistema gali palaikyti atspindį nuo kelio ženklo ar šlapio kelio paviršiaus kitu automobiliu ir nereikalingai išjungti tolimąsias šviesas. Arba atvirkščiai – nesureaguoti į motociklą su vienu žibintu, nes algoritmas ieško dviejų žibintų poros.

Blogas oras taip pat sukelia problemų. Sniegas, lietus ar rūkas gali sutrikdyti kameros darbą. Kai kurie gamintojai tai sprendžia naudodami papildomus jutiklius arba specialius kameros valymo įrenginius, bet tai didina sistemos kainą.

Dar viena niuansas – skirtingose šalyse galioja skirtingi šviesų naudojimo reikalavimai. Pavyzdžiui, kai kuriose šalyse draudžiama naudoti matricinius žibintus, nes teisės aktai dar nespėjo prisitaikyti prie naujos technologijos. Todėl automobilio gamintojai turi programuoti sistemas skirtingai priklausomai nuo rinkos.

Kaip prižiūrėti ir ką daryti, kai kažkas neveikia

Automatinės tolimųjų šviesų sistemos paprastai nereikalauja jokios specialios priežiūros. Bet yra keletas dalykų, į kuriuos verta atkreipti dėmesį, kad sistema veiktų optimaliai.

Svarbiausia – priekinis stiklas turi būti švarus. Kamera „žiūri” pro stiklą, todėl bet koks purvas, dulkės ar vandens lašai gali sutrikdyti jos darbą. Žiemą ypač svarbu gerai nuvalyti sniegą ir ledą nuo stiklo. Kai kurie automobiliai turi specialią kameros zonos šildymo funkciją, kuri padeda išvengti rasojimo ar apledėjimo.

Jei pastebite, kad sistema pradėjo veikti neįprastai – pavyzdžiui, per dažnai perjunginėja šviesą arba visai nebeveikia – pirmiausia patikrinkite, ar neužterštas priekinis stiklas. Jei tai nepadeda, gali būti, kad kameros lęšis yra subraižytas ar užterštas. Kai kuriuose automobiliuose kamerą galima nuvalyti pačiam, bet dažniausiai reikia kreiptis į servisą.

Svarbu žinoti, kad po priekinio stiklo keitimo sistema gali reikalauti kalibravimo. Tai specialus procesas, kurio metu tiksliai nustatoma kameros padėtis ir kampas. Be tinkamo kalibravimo sistema gali neteisingai vertinti atstumą iki kitų automobilių ir netinkamai reaguoti.

Dar vienas patarimas – jei jūsų automobilis turi automatinių tolimųjų šviesų sistemą, vis tiek išmokite ją išjungti rankiniu būdu. Yra situacijų, kai geriau kontroliuoti šviesą pačiam – pavyzdžiui, kai važiuojate labai siaurais keliais su dažnais posūkiais arba kai aplinkui daug atspindinčių paviršių.

Ateitis – kai automobilis mato geriau nei žmogus

Technologijos vystymasis nesustoja. Jau dabar kai kurie gamintojai eksperimentuoja su sistemomis, kurios ne tik valdo tolimąsias šviesą, bet ir aktyviai formuoja šviesos pluoštą pagal kelio situaciją. Pavyzdžiui, sistema gali automatiškai pakelti šviesos pluoštą kopiant į kalną arba pasukti jį į posūkio vidų, kad geriau apšviestų kelią.

Kita kryptis – integracija su navigacijos sistemomis. Automobilis gali iš anksto žinoti, kad po 200 metrų bus posūkis, ir atitinkamai paruošti apšvietimą. Arba žinoti, kad artėjate prie miesto ribos, kur negalima naudoti tolimųjų šviesų, ir automatiškai jas išjungti.

Dar įdomesnė perspektyva – komunikacija tarp automobilių. Jei visi automobiliai kelyje „žinotų” vienas apie kitą, šviesų valdymas galėtų būti daug tikslesnis ir greitesnis. Jūsų automobilis galėtų iš anksto sužinoti, kad už posūkio važiuoja kitas automobilis, ir laiku išjungti tolimąsias šviesą dar prieš jam pasirodant.

Kai kurie ekspertai prognozuoja, kad ateityje žibintai taps dar universalesniu komunikacijos įrankiu. Jie galės ne tik apšviesti kelią, bet ir rodyti informaciją kitiems eismo dalyviams, projektuoti įspėjimus ant kelio, net bendrauti su pėsčiaisiais.

Bet kol kas svarbiausia, kad turima technologija veiktų patikimai ir būtų prieinama kuo daugiau vairuotojų. Statistika rodo, kad automobiliai su automatinėmis tolimųjų šviesų sistemomis vidutiniškai naudoja tolimąsias šviesą 30-40% daugiau laiko nei vairuotojai, kurie valdo jas rankiniu būdu. O tai tiesiogiai reiškia geresnį kelio matomumą ir didesnį saugumą.

Kai technologija tampa kasdienybe

Grįžtant prie pradžios – automatinės tolimųjų šviesų sistemos yra puikus pavyzdys, kaip technologijos gali padaryti vairavimą saugesnį ir patogesnį neperkraunant vairuotojo papildomomis užduotimis. Tai ne kažkas, kas atima kontrolę iš jūsų rankų, o greičiau protingas asistentas, kuris atlieka rutininę užduotį, kad jūs galėtumėte sutelkti dėmesį į svarbesnių dalykų stebėjimą.

Žinoma, kaip ir bet kokia technologija, ji nėra tobula ir reikalauja tam tikro pripratimo. Pirmą kartą naudojant gali būti neįprasta, kai automobilis pats perjunginėja šviesą. Bet daugelis vairuotojų pripažįsta, kad po kelių savaičių naudojimo jau nebegali įsivaizduoti grįžtančių prie rankinio valdymo.

Jei renkate naują automobilį ir svarstote, ar verta mokėti už šią funkciją, atsakymas priklauso nuo jūsų vairavimo sąlygų. Jei dažnai važiuojate tamsiu paros metu užmiesčio keliais, ši sistema tikrai bus naudinga. Jei daugiausia vairuojate mieste, kur retai tenka naudoti tolimąsias šviesą, galbūt galite sutaupyti ir investuoti į kitas saugos funkcijas.

Bet bendrai žiūrint, automatinių tolimųjų šviesų sistemos yra dar vienas žingsnis link saugesnio ir patogesnio vairavimo. Ir kaip rodo istorija, tai, kas šiandien atrodo kaip prabanga, rytoj tampa standartu. Kas žino, gal po dešimties metų jau niekas nebeatsimins, kaip tai buvo – rankiniu būdu perjunginėti tolimąsias šviesą tamsoje.