CMS電子后視鏡時代已到來

傳統(tǒng)后視鏡自白：2023年，我要被取代了么？

我是汽車上的玻璃后視鏡，最近遇到了大麻煩，車企跟用戶嫌我礙事，打算用電子后視鏡把我取代，不讓我這個“老家伙”待在車上了。

還記得汽車上那兩個“大耳朵”吧？那就是玻璃后視鏡，是一輛汽車必不可少的功能。我能夠讓駕駛員看到后方的路況，方便他們變線、轉(zhuǎn)向、停車看位......我在汽車上存在了幾十年，幾乎見證了汽車的發(fā)展。

大家有沒有發(fā)現(xiàn)，新能源時代下的汽車，外觀設(shè)計風(fēng)格跟傳統(tǒng)汽車比有了很大的變化，流線感更強了，一些看起來比較“礙眼”的元素也通過一些新科技“隱藏”了起來。車企把我的兄弟“門把手”消滅了之后，開始打起了我的主意。

我也明白車企也做了很多努力，在盡可能保證實用性的前提下，把我做小，降低視覺上的存在感，兼顧外觀設(shè)計與實用性。盡管如此，大家還是希望我能夠像手機屏幕上的那個挖孔一樣，徹底消失在視野中。

俗話說“科技就是魔法”，人們有什么需求，科技總能滿足，車企已經(jīng)想到了用攝像頭的形式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)后視鏡，只不過由于當(dāng)時還沒有相關(guān)的配套規(guī)定落地，電子后視鏡長期以來只能活在概念車上，我依舊活到了現(xiàn)在。

我還沒來得及長舒一口氣，轉(zhuǎn)折點又來了。2022年12月29日，中國汽車后視鏡新國標(biāo) GB 15084-2022 正式發(fā)布， 意味著中國搭載 CMS 的車輛可以從 2023年7月1日起正式合法量產(chǎn)上路——中國汽車電子后視鏡CMS替代傳統(tǒng)玻璃外后視鏡時代正式開啟。

中國在 2020年6月4日發(fā)布了GB 15084征求意見稿， 相比2013年的汽車后視鏡國標(biāo)增加了汽車電子后視鏡 CMS 的標(biāo)準規(guī)定；在2021年發(fā)布了 GB 15084 報批稿；在2022年12 月29日工信部正式發(fā)布 GB 15084-2022《機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》 ，并規(guī)定于 2023年7月1日正式實施，這意味著搭載CMS 的乘用車和商用車從2023年7 月1日起均可以在中國正式合法量產(chǎn)上路（在此之前搭載 CMS 的車都不允許量產(chǎn)），自此中國 CMS 的量產(chǎn)元年正式開啟。

全球汽車電子后視鏡CMS國標(biāo)發(fā)展歷程

CMS替代傳統(tǒng)玻璃后視鏡是大勢所趨

2.1 CMS電子后視鏡優(yōu)勢

CMS為Camera Monitor System縮寫，直譯為“攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)”，汽車應(yīng)用上一般指電子外后視鏡系統(tǒng)，通常由外部攝像頭(camera)捕捉視野，通過電子控制單元(ECU)發(fā)送信號以進一步處理，最后以顯示器(monitor)為駕駛員提供視野，同時可集成盲區(qū)預(yù)警、障礙物提示等功能。

那么CMS電子后視鏡對比傳統(tǒng)后視鏡有什么優(yōu)勢呢？四大優(yōu)勢，讓CMS替代傳統(tǒng)后視鏡成為大勢所趨。

CMS 可以擴大 FOV，減小盲區(qū)

攝像頭 FOV 可以是 30°、 90°、 120°是可以調(diào)的，可以在適當(dāng) FOV 下看盡可能遠的距離（ FOV 越小，可見距離越遠） ，這樣可以補償盲區(qū)，特別是在大型運輸車輛尤其重要。

CMS 對抗雨雪霧惡劣天氣影響的能力明顯強于傳統(tǒng)玻璃后視鏡

和傳統(tǒng)玻璃后視鏡不同， 外置鏡頭是藏在防護罩內(nèi)的，鏡頭表面積很小， 所以攝像頭可以做比較小的封裝，另外 CMS 攝像頭還附著了自清潔及水性防護涂層，工作期間可以自發(fā)熱去除雨霧雪包圍的狀態(tài)。所以外部天氣干擾對 CMS 造成的影響要小很多。

CMS可以通過圖像調(diào)優(yōu)算法（ISP）大幅降低外界光線干擾

夜晚等外界“光線不足”的情況下， CMS 可以通過低光照感光技術(shù)、 畫面矯正和圖像提高，使得黑暗中視覺效果盡可能接近白天的狀態(tài)，這一點是傳統(tǒng)后視鏡遠不能達到的。針對外界“光線太強”導(dǎo)致的眩目問題，攝像頭可以通過ISP技術(shù)進行完美調(diào)校，解決光照強度對駕駛員視線的影響。

降低風(fēng)阻：CMS攝像頭后視鏡橫截面積能縮小為傳統(tǒng)玻璃外后視鏡的二分之一乃至更低，從而降低了風(fēng)阻系數(shù)，省油省電。

實際上，高速續(xù)航一直是新能源車的痛點。當(dāng)汽車以大于80公里的時速行駛時，50%以上的能耗都用于克服空氣阻力。對于新能源車來說，高速行駛時風(fēng)阻對能耗的影響更為突出。

據(jù)研究，燃油車風(fēng)阻平均降低10%，對應(yīng)的油耗至少減少2%；而對純新能源車而言，低風(fēng)阻優(yōu)勢更加明顯，風(fēng)阻平均每降低10%，綜合工況續(xù)航里程可增加3~4%。

但凡是真心想要降低風(fēng)阻系數(shù)的車企，都會知道后視鏡設(shè)計會產(chǎn)生不小的影響；用電子后視鏡之后，電車續(xù)航提升至少能有5%左右，馬斯克說的。

從技術(shù)上來看，后視鏡的造型對于整車風(fēng)阻系數(shù)的影響范圍大致在0.01-0.03左右，當(dāng)然燃油車對這點風(fēng)阻可能不太在意，加油方便可以不用在意這些細節(jié)；但對于電動車來說，風(fēng)阻越小越好，所以，對電動車來說以后是必備項目了。

本田e的電子后視鏡將能降低整車3.8%的風(fēng)阻。奧迪etron整車的風(fēng)阻系數(shù)為0.28，選裝電子后視鏡后風(fēng)阻系數(shù)將進一步降低至0.27。風(fēng)阻系數(shù)的下降可以使得電動車提升續(xù)航里程，可以使得燃油車更加節(jié)油（以比亞迪漢為例，風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01，車的續(xù)航將增加8公里；對于油車而言， 風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01， 燃油經(jīng)濟性可提高2.136%~2.67%，即 10L/百公里的汽車油耗可降低0.2136L~0.267L/百公里)。

CMS相比于傳統(tǒng)玻璃外后視鏡的優(yōu)勢

2.2主機廠搭載概述和市場規(guī)模

從2016年全球第一個CMS法規(guī)歐洲ECE R46標(biāo)準發(fā)布以來，全球已經(jīng)有7款搭載CMS的車量產(chǎn)。2018年日本豐田雷克薩斯發(fā)布的Es300h搭載了CMS，左右外后視鏡攝像頭采集到的畫面顯示在2個獨立的5英寸顯示屏上；奧迪E-tron、北汽魔方、吉利路特斯ELETRE等車型都將CMS顯示屏設(shè)置在門護板上；本田e電動車則將CMS攝像頭畫面顯示在儀表臺兩側(cè)的6英寸顯示屏上；東風(fēng)汽車“車慧眼” CMS 也是顯示在儀表臺兩側(cè)；梅賽德斯-奔馳品牌申報了兩款奔馳Actros卡車，這兩款卡車最大的亮點就是使用了電子后視鏡。

已經(jīng)量產(chǎn)/發(fā)布的乘用車和商用車 CMS 方案

已量產(chǎn)/規(guī)劃CMS的車型

由于國內(nèi)2023年7月1日起新國標(biāo)才正式實施，搭載 CMS 的車才能量產(chǎn)上市， 今年上市的有廣汽埃安Hyper GT、北汽魔方、吉利路特斯、東風(fēng)風(fēng)神等車型，因此今年滲透率我們預(yù)計1%。但是根據(jù)上述分析，CMS替代傳統(tǒng)玻璃后視鏡是大勢所趨，而且目前相當(dāng)長時間來看域控制直接集成CMS的功能還不太可能，另外長期來看隨著法規(guī)落地以及行業(yè)供應(yīng)鏈完善，之后成本可以得到下降，因此足以往銷量更大的中端車滲透。根據(jù)我們了解，小鵬、蔚來、比亞迪、長安汽車、上汽、東風(fēng)汽車等主流自主OEM都已經(jīng)在規(guī)劃CMS 量產(chǎn)車型。預(yù)計 2025 年 CMS 滲透率將達到15%，單價2500元，對應(yīng)中國CMS市場規(guī)模86億元。

中國CMS市場規(guī)模測算

CMS系統(tǒng)架構(gòu)

3.1CMS的構(gòu)成

商用車和乘用車后視鏡分類有所不同，商用車數(shù)量更多更復(fù)雜。無論是傳統(tǒng)的玻璃后視鏡還是 CMS，按照乘用車標(biāo)準規(guī)定， 內(nèi)后視鏡是一類鏡，外后視鏡是三類鏡；商用車標(biāo)準規(guī)定，二類鏡是主后視鏡、四類鏡是廣角后視鏡、五類鏡是補盲鏡、六類鏡是前視鏡（看前車頭下方） ，裝在卡車的不同方向。

商用車和乘用車后視鏡分類

商用車和乘用車 CMS 系統(tǒng)都是由攝像頭、顯示屏、控制器三部分構(gòu)成， 但是商用車方案比乘用車更復(fù)雜，新國標(biāo) 3/4 都在講商用車要求，只有 1/4 在講乘用車要求。

乘用車CMS方案

一般由2個顯示屏+2個左右外耳攝像頭+集成1個流媒體后視鏡（選配）+控制器構(gòu)成；中間的一類鏡可以是流媒體后視鏡，也可以是原來傳統(tǒng)玻璃內(nèi)后視鏡的形式，但是2個三類鏡都是“攝像頭+顯示屏”形式，顯示屏一般是 5/6/7 英寸屏。

商用車CMS方案

商用車CMS系統(tǒng)復(fù)雜度更高，因為商用車屏幕和所要呈現(xiàn)的區(qū)域會多一些（前盲區(qū)+下盲區(qū)+左盲區(qū)+右盲區(qū)）， 因此商用車CMS方案在外側(cè)攝像頭通道數(shù)會更多， 由左側(cè)2個+右側(cè)2個+前面1個（選裝）+后側(cè)1個（選裝）攝像頭構(gòu)成；商用車顯示屏比乘用車更大，左右2個主顯示屏一般是12.3寸屏，可以在同一塊屏的上下兩個不同區(qū)域分屏顯示同一側(cè)二類鏡和四類鏡畫面，而五類鏡、六類鏡可以同時分屏顯示在1個顯示屏中。根據(jù)寅家科技推出的方案，其商用車標(biāo)準版 CMS 系統(tǒng)由左右側(cè)2個 12.3寸顯示屏+4個攝像頭+控制器構(gòu)成，增強版CMS系統(tǒng)由左右側(cè)2個12.3寸顯示屏+6個攝像頭+控制器構(gòu)成，增強版多出來的2個攝像頭分別安裝在車頭正前方與車尾。

顯示屏安裝位置

顯示屏放在A柱在整車廠和消費者看來會像是后裝的產(chǎn)品， 另外還會面臨A柱盲區(qū)等問題；顯示屏如果是7寸屏在整車造型的設(shè)計人員看來看來是非常大的干擾， 但是由于國標(biāo)對放大倍數(shù)、視野校核的要求沒辦法將顯示屏再縮??；如果放在門護板上會涉及到門板的重開。

商用車和乘用車CMS系統(tǒng)組成：攝像頭+顯示屏+控制器

3.2CMS技術(shù)方案

CMS可以分為純顯示型和顯示+ BSD輔助預(yù)警型；純顯示型即字面意思，單純作為顯示功能；顯示+ BSD輔助預(yù)警型，除顯示外能夠檢測車輛或行人，比毫米波雷達盲點探測更直觀更準確；早期的技術(shù)方案以純顯示型為主，隨著汽車智能化的發(fā)展，功能逐步發(fā)展為顯示+BSD輔助預(yù)警，CMS技術(shù)發(fā)展可大致分為三個階段，不同階段使用的技術(shù)方案也有所不同。

3.2.1 早期CMS技術(shù)方案

早期的技術(shù)方案可以分為三種：FPGA方案、MCU+ISP方案、編解碼SoC方案。

FPGA方案

以前FPGA首選Lattice的，價格比較低。下圖為Lattice的Crosslink系列FPGA的內(nèi)部框架圖，F(xiàn)PGA的靈活度最高，適應(yīng)面最廣，比較適合4攝像頭的商用車CMS，這個FPGA的門數(shù)較少，但畢竟是FPGA，使用起來還是需要比較高的技術(shù)水平的。歐洲的商用車基本都是采用FPGA方案。

MCU+ISP方案

瑞薩在2019年9月量產(chǎn)RAA278842和RAA278843。RAA278842框架圖如下圖所示，輸入方面擁有MIPI CSI 4通道最高4Gbps的帶寬，輸出有單雙LVDS通道，最高支持1920*1080分辨率，還有YCbCr 42輸出，也有一個MIPI CSI 4lanes輸出，也支持YUV422和24比特RGB輸出。還有OSD顯示，無需外加微控制器基于SPI Flash的屏幕顯示（OSD），能夠在九個窗口中顯示位圖圖形任意水平和垂直縮放器，可顯示汽車制造商的徽標(biāo)或?qū)崟r攝像頭視頻?？刂破鞯钠聊伙@示功能還可以模擬儀表盤應(yīng)用中的傳統(tǒng)警示燈檢查。

RAA278842和RAA278843可與瑞薩R-Car系列SoC、RH850系列MCU和RL78系列MCU相結(jié)合，也可以使用ISL78302雙LDO、ISL78322雙2A/1.7A同步降壓穩(wěn)壓器和ISL78228雙800mA同步降壓穩(wěn)壓器為汽車信息娛樂系統(tǒng)板載的RAA27884x及其它IC供電。

薩瑞電子的ASIC框架圖

除了瑞薩外，GEO的ISP芯片GW5200也是MCU+ISP的典型方案，這里就不再一一贅述。

編解碼SoC方案

視頻編解碼方案在早期也是主流的，顯示和編碼通過數(shù)字LVDS或者AHD解串芯片實現(xiàn)。

下圖框架為TI的TDA2Eco，編解碼SoC的典型方案；TDA2Eco片上系統(tǒng) (SoC) 基于異構(gòu)、可擴展的架構(gòu)而開發(fā)，架構(gòu)包涵了TI的定點和浮點TMS320C66x數(shù)字信號處理器 (DSP) 內(nèi)核、ARM Cortex-A15 MPCore以及Quad-Cortex-M4處理器，能夠以更低的成本為更多類型的汽車開發(fā)視圖應(yīng)用。

TDA2 ECO SoC可通過并行,串行和CSI-2接口支持多達8個攝像頭,這些接口與T的FPD-Link III串行器兼容,為視圖系統(tǒng)提供完整的解決方案。另外它還集成了許多外圍設(shè)備,如CAN,千兆以太網(wǎng)AVB和顯示模塊接口。

雷克薩斯ES300h電子后視鏡電路架構(gòu)如下圖所示；需要兩對解串行芯片，成本不低。POC即通過同軸電纜供電，德州儀器的解串行提供POC收發(fā)器，減少供電電路布設(shè)的麻煩。德州儀器推薦使用DS90UB953和DS90UB954，帶寬4.16Gbps，最高支持200萬像素每秒60幀或400萬像素每秒30幀。

雷克薩斯CMS架構(gòu)

3.2.2 當(dāng)前主流CMS技術(shù)方案

隨著汽車智能化的發(fā)展，用戶對于CMS電子后視鏡要求已經(jīng)不單單只滿足于單純的顯示，還希望具備實現(xiàn)車輛的盲區(qū)檢測功能；以此同時，考慮到畫面延遲、減少圖像失真、拼接畸變糾正、播放幀數(shù)、傳遞速率等等一系列涉及到功能安全問題，這對處理器提出了更高的挑戰(zhàn)。因此不是任意一款芯片都可以拿來做CMS的，像安防芯片、座艙芯片看上去與CMS需求類似，但實際上距離CMS的要求還是相差甚遠，傳統(tǒng)技術(shù)方案已無法滿足設(shè)計要求。

目前在研CMS項目大多采用的芯片方案為安霸的CV22AQ，該芯片使用安霸CVflow計算機視覺架構(gòu)，目標(biāo)應(yīng)用包括前置ADAS攝像頭、帶有盲點檢測(BSD)功能的電子鏡、車內(nèi)駕駛員和駕駛艙監(jiān)控攝像頭以及具停車輔助功能的全景式監(jiān)控系統(tǒng)(AVM)。該新型片上系統(tǒng)在車道保持、自動緊急制動(AEB)、智能大燈控制和速度輔助功能方面的應(yīng)用，超出了歐洲新車評測系統(tǒng)(NCAP)的性能要求。此外，其采用先進的10納米工藝技術(shù)打造，功耗低，支持擋風(fēng)玻璃前置ADAS攝像頭在尺寸和散熱方面的要求。

但說到底CMS主流的技術(shù)方案還是以獨立控制器為主，目前CMS控制器產(chǎn)品雖然采用了AI SoC芯片，但都是其他領(lǐng)域的芯片挪用到CMS產(chǎn)品中來或者兼容其他駕駛輔助功能（如安霸CV22AQ除可實現(xiàn)CMS功能外，還可作為其他駕駛輔助設(shè)計方案），冗余規(guī)格比較多，芯片成本和BOM成本都高；市場上CMS專用芯片其實并不多。

在國內(nèi)，最看好的是歐冶CMS專用芯片；最近在相關(guān)展會和新聞上有看到國內(nèi)一家新勢力芯片廠家歐治半導(dǎo)體，推出了針對智能汽車的第三代E/E架構(gòu)芯片解決方案，為電動汽車和燃油汽車的智能車燈及基本型端側(cè)智能部件、CMS電子后視鏡及增強型端側(cè)智能部件，以及L2/L2+行泊一體ADAS和ZCU區(qū)域處理器應(yīng)用提供高性能、低成本車規(guī)級SoC芯片解決方案。

其中，基于歐冶半導(dǎo)體全球首款CMS專用芯片龍泉560 Mini打造的電子外后視鏡系統(tǒng)，采用一套芯片平臺方案即可同時滿足乘用車和商用車的全應(yīng)用場景需求，產(chǎn)品特點如下：

●為CMS系統(tǒng)提供業(yè)界最佳的圖像質(zhì)量，包括：60fps高幀率、強光抑制、高動態(tài)場景、暗處提亮、LED閃爍抑制、色彩還原等。

● 實現(xiàn)實際部署場景下的業(yè)界最低延時，從攝像頭到顯示屏端到端時延小于60毫秒。

● 業(yè)界最快的開機速度，Linux系統(tǒng)冷啟動情況下開機時間小于1秒。

● 支持去霧功能。

● 支持BSD輔助預(yù)警信息提醒（行人檢測、車輛檢測、三級距離告警）。

● 支持默認視野顯示和手動調(diào)整，以及臨時視野的自動切換(轉(zhuǎn)彎、倒車)。

3.2.3 未來CMS技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著汽車電動化智能化浪潮來襲，整車電子電氣產(chǎn)品應(yīng)用的增加，單車ECU數(shù)量激增，分布式電子電氣架構(gòu)由于算力分散、布線復(fù)雜、軟硬件耦合深、通信帶寬瓶頸等缺點而無法適應(yīng)汽車智能化的進一步發(fā)展。

為了適應(yīng)發(fā)展，同時也為了降本，汽車E/E架構(gòu)由分布式 ECU 向域控制/中央集中架構(gòu)方向發(fā)展；其中特斯拉 Model3 開啟電子電氣架構(gòu)的全面變革，已進入第三代E/E架構(gòu)，即中央計算+區(qū)域（Zonal）控制器架構(gòu)。

中央計算+區(qū)域控制架構(gòu)

基于整車E/E架構(gòu)升級，未來CMS的技術(shù)方案也會有所不同；當(dāng)前的CMS是獨立控制器的存在，因為現(xiàn)在無論是座艙域控制器、還是智能駕駛域控制器，在開發(fā)的時候已經(jīng)定義好了，沒有預(yù)留CMS接口，因此CMS控制器不會在短期內(nèi)馬上和座艙/智駕域控制器進行融合；北汽認為在短期5~10年內(nèi)融合方案不太好實現(xiàn)，未來的事情誰也說不準。

在第三代E/E架構(gòu)上，將CMS功能接入到區(qū)域控制器上實現(xiàn)，提供了另外一種可行的方案。區(qū)域控制器是汽車中的節(jié)點，在汽車的一個物理區(qū)域內(nèi)，為各傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備提供電源分配，數(shù)據(jù)連接和I/O采集與驅(qū)動需求以及可實現(xiàn)對應(yīng)區(qū)域端側(cè)的相關(guān)功能。

當(dāng)前大部分車型的區(qū)域處理器采用的還是MCU芯片，還不能支持CMS功能的實現(xiàn)。也有不少芯片廠商的下一代ZCU芯片將升級到SoC芯片，具備強大的處理能力和一定的AI算力，有很豐富的通訊接口，同時具備一定功能安全和信息安全等級，說不定可以支持CMS功能的實現(xiàn)。

因此從發(fā)展趨勢來看專用芯片的獨立CMS控制器目前仍然是主流；總之，CMS電子后視鏡是一種具有廣泛應(yīng)用前景和重要意義的汽車后視鏡技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和推廣，CMS電子后視鏡有望成為汽車行業(yè)的重要創(chuàng)新點和發(fā)展動力，為汽車產(chǎn)業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型提供新的機遇和挑戰(zhàn)。