通過車載攝像頭總線實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的攝像頭連接

技術(shù)正在改變汽車行業(yè)，以創(chuàng)造更安全、更舒適的駕駛體驗(yàn)。車載攝像頭連接是一項(xiàng)關(guān)鍵的支持技術(shù)，預(yù)計(jì)到 2024 年，每輛車平均配備四個(gè)攝像頭。該行業(yè)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)是如何在不增加車輛成本的情況下安裝額外的攝像頭。本文從成本和性能方面研究了不同的汽車攝像頭接口。它提出了一種優(yōu)化的解決方案，可提供出色的視頻性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本的線束。

介紹

汽車攝像頭連接對(duì)于攝像頭應(yīng)用來說是一項(xiàng)重要的成本增加，但它實(shí)現(xiàn)了新的安全性和舒適性功能。最新的市場(chǎng)研究估計(jì)，隨著市場(chǎng)對(duì)消費(fèi)者和監(jiān)管需求的響應(yīng)，到 2024 年，每輛車平均將配備四個(gè)攝像頭 [1]。環(huán)視監(jiān)控 (SVM)、駕駛員狀態(tài)監(jiān)控 (DSM) 和行車記錄等新應(yīng)用處于相機(jī)技術(shù)爆炸式增長(zhǎng)的前沿。SVM 和后視攝像頭可實(shí)現(xiàn)更安全的停車。DSM 攝像頭用于監(jiān)控駕駛員的位置和眼球運(yùn)動(dòng)，以檢測(cè)和防止駕駛員分心。行車記錄儀用于記錄事故。DSM 和行車記錄儀是聯(lián)合國關(guān)于自動(dòng)車道保持系統(tǒng) [2] (ALKS) 的規(guī)定，該規(guī)定于 2021 年 1 月生效。60 多個(gè)國家/地區(qū)已采用 ALKS，它利用 3 級(jí)車輛自動(dòng)化（要求駕駛員能夠在請(qǐng)求時(shí)恢復(fù)駕駛的自主功能）將車輛保持在其行駛車道內(nèi)。DSM 也是 Euro NCAP 2020 輔助駕駛評(píng)級(jí)系統(tǒng)的基本要求。 [3] 汽車制造業(yè)已經(jīng)是全球負(fù)債最重 [4] 和利潤(rùn)率最低的行業(yè)之一。該行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是如何在不增加大量成本的情況下提供所需的相機(jī)性能。[3] 汽車制造業(yè)已經(jīng)是全球負(fù)債最重 [4] 和利潤(rùn)率最低的行業(yè)之一。該行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是如何在不增加大量成本的情況下提供所需的相機(jī)性能。[3] 汽車制造業(yè)已經(jīng)是全球負(fù)債最重 [4] 和利潤(rùn)率最低的行業(yè)之一。該行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是如何在不增加大量成本的情況下提供所需的相機(jī)性能。

SVM 攝像頭系統(tǒng)在停車時(shí)提供汽車外部的 360° 視野。這些系統(tǒng)有助于降低低速事故的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是行人和盲人。多達(dá) 70% 的車輛將在亞洲國家安裝 SVM，那里擁擠的街道和狹小的停車位使停車變得特別困難。SVM 是相機(jī)應(yīng)用程序的一個(gè)很好的例子，它可以挽救生命并創(chuàng)造一流的駕駛體驗(yàn)。SVM 還為汽車攝像頭系統(tǒng)的性能成本分析做了一個(gè)有趣的案例研究。每個(gè) SVM 系統(tǒng)使用四個(gè)攝像頭來創(chuàng)建全景視圖。高清攝像機(jī)通常使用昂貴、沉重且難以穿過狹小空間的同軸電纜。使用同軸電纜線束的 SVM 需要昂貴的同軸連接器，導(dǎo)致汽車原始設(shè)備制造商增加數(shù)百萬美元的系統(tǒng)成本。業(yè)界面臨一個(gè)重大問題：攝像頭的哪種視頻接口可以提供優(yōu)化的成本點(diǎn)？

堅(jiān)持使用 SD 解決方案不是一種選擇

標(biāo)準(zhǔn)清晰度（SD）攝像機(jī)已在大多數(shù)汽車攝像機(jī)設(shè)計(jì)中使用多年。他們使用低成本的電纜和連接器基礎(chǔ)設(shè)施來最小化支持向量機(jī)模塊的系統(tǒng)成本。然而，SD攝像機(jī)系統(tǒng)通常僅符合100 mA大電流注入（BCI），目前大多數(shù)原始設(shè)備制造商需要200 mA BCI性能。隨著座艙內(nèi)顯示器尺寸的增加，SD的視覺性能變得令人反感。SD視頻（720×480）尺寸非常小，需要縮放以適應(yīng)現(xiàn)代汽車顯示器（例如1920×720）?？s放涉及插值或創(chuàng)建新像素來填充空間。該插值過程會(huì)導(dǎo)致許多視覺偽影，例如，包括對(duì)角線上的鋸齒。消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣了智能手機(jī)中高清攝像頭的性能，而SD性能不再是可以接受的。盡管SD video提供了一種成本非常低的解決方案，但由于EMC/I（BCI）和視頻性能有限，許多原始設(shè)備制造商計(jì)劃在2025年之前淘汰所有型號(hào)的SD攝像機(jī)。

LVDS 是一個(gè)昂貴的選擇

低壓數(shù)字信號(hào) (LVDS) 攝像頭鏈路為汽車高清攝像頭提供了一種高性能但價(jià)格昂貴的解決方案。LVDS 是一種數(shù)字串行傳輸方案，可將視頻從攝像頭準(zhǔn)確傳輸?shù)?a target="_blank">電子控制單元 (ECU)。LVDS 攝像頭解決方案非常適合 4 到 8 兆像素的高端前置攝像頭。前置攝像頭需要汽車攝像頭中的最高視頻分辨率，以支持自適應(yīng)巡航控制、物體檢測(cè)、交通標(biāo)志識(shí)別和防撞。LVDS 使用高帶寬，需要屏蔽電纜才能通過汽車 EMC 和 EMI 測(cè)試。LVDS 鏈路通常使用同軸電纜和迷你同軸電纜。這些電纜的彎曲比和對(duì)許多彎曲循環(huán)的穩(wěn)健性使這些電纜的可制造性成為汽車 OEM 面臨的問題——例如，將電纜穿過門鉸鏈以將攝像頭安裝在后視鏡上，或安裝在車輛天花板上以進(jìn)行乘員感應(yīng)，甚至安裝在前排座椅靠背上以進(jìn)行視頻會(huì)議。同軸連接器的成本使得高清攝像機(jī)連接對(duì)于進(jìn)入中端車輛來說非常昂貴。

圖 1. 汽車中 C2B 的攝像頭和連接器。（來源：ADI）

C2B 實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先的技術(shù)解決方案

另一種選擇是使用專門設(shè)計(jì)用于解決這些汽車挑戰(zhàn)的技術(shù)。車載攝像頭總線 (C 2 B) 是一種車載高清攝像頭鏈接技術(shù)，具有與 LVDS 接口無法區(qū)分的性能。C 2 B 通過低成本的 UTP 線束實(shí)現(xiàn)高清性能，無需昂貴的同軸連接器。C 2 B 可以利用線束中的塊連接器來實(shí)現(xiàn)非常低的線束成本。此外，汽車 OEM 正在其現(xiàn)有 UTP 線束上使用 C 2 B 視頻接口，以在從標(biāo)清攝像機(jī)過渡到高清攝像機(jī)時(shí)降低成本。優(yōu)化的視頻編碼、差分信號(hào)和內(nèi)部過濾確保 C 2B 在 UTP 基礎(chǔ)設(shè)施上提供最強(qiáng)大的 EMC 性能，包括符合 200 mA BCI 測(cè)試。同一雙絞線上的高速反向通道可以從 ECU遠(yuǎn)程控制 C 2 B 攝像頭。反向通道允許制造商根據(jù)光照條件優(yōu)化相機(jī)性能——明顯優(yōu)于 NTSC 相機(jī)。C 2 B 較低的系統(tǒng)成本使汽車 OEM 能夠在入門級(jí)和中級(jí)車輛中實(shí)現(xiàn)高清攝像頭分辨率。

表 1. 技術(shù)比較

結(jié)論

C 2 B 是一款適用于汽車行業(yè)的優(yōu)雅解決方案，以適合大眾市場(chǎng)的系統(tǒng)成本提供最佳高清攝像機(jī)性能。C 2 B 提供了為所有汽車實(shí)施攝像頭系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，并允許實(shí)施安全關(guān)鍵系統(tǒng)，以造福所有交通參與者。

參考

ADAS 車輛 2020 的傳感和計(jì)算?！?Yole 發(fā)展，2020 年。

“聯(lián)合國關(guān)于自動(dòng)車道保持系統(tǒng)的法規(guī)是在交通中安全引入自動(dòng)駕駛車輛的里程碑”聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)，2020 年 6 月。

“ 2020 年輔助駕駛考試：2020 年有什么新變化？” 歐洲 NCAP，2020 年。

安德魯·埃奇克利夫-約翰遜、佩吉·霍林格、喬·雷尼森和羅伯特·史密斯?！肮跔畈《緯?huì)引發(fā)企業(yè)債務(wù)危機(jī)嗎？”金融時(shí)報(bào)，2020 年 3 月。

潘迪，安查爾?！懊绹?NTSB 推薦駕駛員監(jiān)控?！?路徑伙伴，2020 年 7 月。

審核編輯 黃昊宇