聚合国内IT技术精华文章,分享IT技术精华,帮助IT从业人士成长

电子外后视镜开闸后的严峻挑战

2023-01-31 11:26 浏览: 1830623 次 我要评论(0 条) 字号:

汽车电子外后视镜CMS新国标GB15084-2022将于202371日正式实施。新标准《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》是在20221229日正式发布,届时新国标将全部替代2013年发布的旧标准。新标准一大亮点便是规定了不仅可以安装电子外后视镜,还可以取代传统的光学后视镜。


图片来源:路特斯


上图为吉利路特斯配套开发的电子外后视镜,产品包括了流媒体后视镜、电子外后视镜,其中流媒体外后视镜采用了1280*720分辨率LCD屏,支持15档亮度调节,摄像头部分采用斥水材质,还可加热融化积雪,以及盲区监测、开门预警、后方横穿辅助等功能。

雷克萨斯ES350可选配CMS,屏幕尺寸为7英寸,夜间效果远比玻璃镜要好。图片来源:雷克萨斯


实际日本和欧洲早就允许电子外后视镜系统代替玻璃视镜。欧洲法规方面主要有UN ECE R46-2016《关于间接视野装置及安装间接视野装置车辆认证的统一规定》和ISO 16505-2019《摄像头监视系统的人体工程学和性能方面的要求和试验程序》。美国NHTSA在2014年允许使用CMS,但不能完全取代传统玻璃反射镜。商用车方面特别开了绿灯,20191月起,可以试用5年,用CMS取代传统的玻璃反射镜。SAE正在制定的J3155标准则允许乘用车也用CMS取代传统的玻璃反射镜。

雷克萨斯ES350可选配CMS,屏幕尺寸为7英寸,雨天效果远比玻璃镜要好。图片来源:雷克萨斯


不过欧美和日本并没有大规模流行电子外后视镜,原因很简单,想做好电子外后视镜太难了,成本也太高了,因此除了本田旗下首款纯电动微型车本田e标配CMS外,其他如奥迪已经量产的e-tron纯电动SUV提供的类似功能的选装(1250欧元,折合人民币约9500元)以及雷克萨斯选装(1900美元)。奔驰2019年6月推出的新一代顶级卡车Actors则是全球第一款标配CMS的卡车,CMS系统由博世提供。顶级跑车阿斯顿·马丁则采用了Gentex的CMS系统,与众不同的是其屏幕与电子外后视镜合二为一,没有单独屏幕。大众非常冷门车型,柴油混动近乎概念车的XL1也标配CMS,这款车在2013年上市,2019年复出,特别增加CMS。

奥迪e-tron上的CMS由西班牙Ficosa供应,据说历时十年动用近百人才研发成功,Ficosa在2015年被松下收购了49%的股份,2017年再被收购20%的股份,松下已经控股该公司。用户图形界面则是由中科创达旗下的Rightware公司提供的Kanzi软件做支持。

严重偏色的本田e的CMS。图片来源:互联网


已经上市的CMS缺点很明显,首先是噪点和偏色,夜晚塞车时大量的红色尾车灯会让显示屏整个染红,噪点很大。再有就是LCD屏色彩不正,色调偏冷。其次是不够流畅,人们从传统玻璃反光镜中看到的景物是光速的,但如果采用数字摄像机系统,整个系统的时延控制将会面临巨大的挑战。时延不仅仅会影响到用户对于“流畅度”的朴素认知,更重要的是时延还涉及到安全性。按照人类图像感知的最佳帧率60fps来计算,输入延时的上限为16.667毫秒。所谓的“输入延时”,指的是被摄物体影像从摄像头到ISP、图像处理以及转换成显示器支持的格式、最终传输到屏幕驱动芯片等一系列过程等待刷新的延迟。而目前的CMS系统好的能做到大约50毫秒,差的近100毫秒。

被染成红色的奥迪e-Tron。图片来源:雷克萨斯


要做一款好的电子外后视镜,难度和成本都很高。笔者设计了一款理想的电子外后视镜。先是图像传感器的选择,必须选择高动态范围的图像传感器,至少140dB,这样才能避免夜间的噪点,同时进出隧道时也能避免致盲。再有像素也要有200万像素,否则也容易有噪点。帧率也要是60fps。像素也不能太高,CMS显示屏的尺寸通常是7英寸或8英寸,像素太高也显示不出来优点,对处理器负担也有点重。豪威的OX03C10是首选,还有索尼的IMX490,不过IMX490540万像素。

接下来选择显示屏,目前车载液晶显示屏最高为60Hz,也就是说至少有16.7毫秒延迟。这也是为什么游戏笔记本电脑屏幕不断提高的原因,目前游戏笔记本电脑屏幕最高有165Hz的。

图片来源:奥迪


奥迪很奢侈地订制了三星7英寸OLED显示屏,分辨率1280*1080。OLED显示屏响应时间最高不低于2毫秒,大部分都是微秒级的,OLED的另一个好处是色彩比较正,OLED屏最差也能达到105%NTSC色域,而车载LCD屏一般是45-75%的NTSC色域。OLED的功耗也略低,同时也稍微薄一点。

CMS显示屏最佳选择是OLED。目前量产的最小尺寸的OLED车载屏只有和辉光电的M800FBM1.A.

图片来源:和辉光电


确定了显示屏和图像传感器后就是图像处理了。


德州仪器的CMS系统框架图

图片来源:德州仪器


德州仪器的CMS系统框架图,这里选择解串行,如果不怕软件太复杂,还可以选择以太网连接,在摄像头上加入以太网物理层芯片,或许还需要加一个以太网交换机芯片。

不计成本的话,图像处理的最佳选择是Xilinx的XAZU4EV,这与其说是一个FPGA,不如说是SoC。它是针对车载环境设计的视频处理芯片。

图片来源:Xilinx


XAZU4EV简介如上表,内含4核Cortex-A53,双核Cortex-R5实时核心,特别内嵌H.264/H.265视频编解码单元,也有车规级标准封装的SFVC784封装。FPGA可以自行定义接口,避免增加外围视频转换芯片,也减少了延时。据称基于AMD-Xilinx图像IP合作伙伴iWaySense提供的iWayCam CMS系列专用图像处理IP解决方案,CMS待机暗电流极低,整机功能安全可以达到ASIL-B,系统时延在常温下极限可以做到≤9.6ms(受限于屏幕显示的瓶颈)。

XAZU4EV一切都好,就是太贵,差不多要400美元,CMS的精密注塑外壳开模(能抵挡高压水枪的冲击)、加解串行8颗芯片(视频输出还需要4颗加解串行芯片)、加上车规级摄像模组、昂贵的连接器和线缆、两个OLED显示屏,整套CMS估计BOM成本要650美元,这个价格显然太高了。

次优选择采用Nextchip的NVP2650D做主芯片,BOM成本估计可以降低到200美元左右。


NVP2650的内部框架图

图片来源:Nextchip


上图是NVP2650的内部框架图,Nextchip的NVP2650D图像信号处理器(ISP)将两个NVP2650 ISP内核集成在一个封装中,可同时处理两个OX03C10传感器捕捉的图像,并使用单个ISP以60帧/秒的帧率提供双重完整LFM图像输出。此外,NVP2650D提供10/12位压缩RAW输出和24位未压缩HDR 输出,以进一步提高明暗对比强烈的场景的图像质量。NVP2650D缺点是两路1920*1080分辨率下只能30fps,因此需要用两颗NVP2650D。考虑到将来需要OTA,恐怕还得再加一片以太网物理层芯片与NV2650D的PCIe连接。

这样的成本还是有点高。如果采用混合后视镜,就是玻璃后视镜加电子外后视镜,那就可以降低标准,不用OLED显示屏,采用1280*800的LCD屏,也不采用昂贵的高动态图像传感器,像素低至130万像素,BOM成本可以大大降低到150美元乃至更低。

瑞萨的AHD示意图

图片来源:瑞萨


瑞萨的AHD示意图,只做电子外后视镜,中间的V3H可以不要。所谓AHD就是模拟高清,NVP2650D也支持AHD。新型RAA279971 AHL编码器和RAA279972解码器使用调制模拟信号传输视频,传输速率仅为以数字方式传输高清信号所需传输速率的1/10。较低的传输速率意味着可以使用非屏蔽双绞线(UTP)电缆和标准低成本连接器,也可使用现有的传统模拟视频电缆和连接器。RAA279972可以直接输出BT.565格式的合成视频信号,TW8846/8847都可直接接收。这样省了4颗加解串行芯片。


TW8846/8847内部框架图

图片来源:瑞萨


TW8846/TW8847内部具备OPEN-LDI也就是液晶屏最常用的LVDS接口,无需任何转换芯片,也无需解串行芯片。这样省了4颗加解串行芯片。

电子外后视镜的研发成本也不低,主要是需要长时间的车内车外标定和调试。未来电子外后视镜恐怕还是高端奢侈品,以选装为主,选装的价格估计也要1万人民币左右。玻璃与电子双重外后视镜或许是更好的选择。

END 



网友评论已有0条评论, 我也要评论

发表评论

*

* (保密)

Ctrl+Enter 快捷回复