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电子后视镜CMS的六大挑战
随着雷克萨斯ES300h、奔驰Actros卡车、奥迪e-tron在日本欧洲上市,取代传统后视镜的CMS为大家熟知。但大多数人、甚至行业人士都容易把CMS与行车记录仪、倒车后视、中控屏、流媒体产品混淆。


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北京魔方CMS电子后视镜,来源汽车说


电子后视镜CMS的特殊性

摄像机-显示器装置 camera-monitor system(CMS),通过摄像机与显示器组成的系统,在规定视野内看清车辆后方、侧方或前方视野的间接视野装置。

摄像机-显示器的组成部件容易让人与现有流媒体、中控屏、流媒体等辅助影像产品混淆。

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图片来源,研鼎

电子后视镜CMS的关键在于:要具备光学后视镜的功能,因此CMS系统是一个涉及行车安全的产品,属于安全件。这就是CMS与上述所有产品的本质区别

借用电子后视镜领先厂商上海豫兴对CMS认知,分为以下四个层级,只有了解CMS替代传统后视镜、解决传统后视镜存在的问题与不足、保证CMS安全可靠,才真正体会到CMS的精髓与技术难点。


CMS是在传统影像辅助产品基础上、融入更多光学影像及传统光学后视镜标准,可以说是跨界、系统集成的新产品。

赞成者认为颜值高、省油风阻小、盲区小、图像质量好。

批评者认为,少个镜子能省多少油?摄像头死机怎么办,熄火重启?图像滞后怎么办?摄像头沾上泥巴怎么办?

电子后视镜CMS面临的6大挑战

批评者们的意见很多是有道理的,想要让后视镜消失,不仅仅是用摄像机、显示器替代镜子这么简单,还要面临更多挑战:

挑战一:解决低光复杂环境条件下的成像

所有汽车成像系统面临的主要挑战是改进低光条件下成像,同时提高分辨率和成像的动态范围。

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雷克萨斯ES300 夜间效果图


为避免后方车辆靠近时其大灯导致图像过饱和,CMS必须具有良好的成像品质,低照度必须在1Lux以下,动态范围需超过110db。同时,成像系统必须具有充足像素来填充具有高水平分辨率的监视器,这些条件都超越了传统像素技术的限制。

车载摄像机不同于安防监控与其他视频类相机,应对炫光可以选择安装遮光罩或改变摄像机安装位置避开强光源的照射。如何保证清晰的成像画质对系统技术提出了更高的挑战。

挑战二:车灯闪烁对摄像机的影响

另一重大挑战是LED车灯或路灯闪烁时对当前图像传感器的影响。在显示屏后视镜中,日间行车灯会因脉宽调制(PWM)而呈现闪烁状态,可能会导致驾驶员误以为发生紧急状况或警车正在靠近而影响安全。许多日间行车灯的PWM频率在90-300Hz,在日间条件下传感器曝光量较小时,在该范围成像十分困难。

挑战三:长时间使用的可靠成像(与倒车需求大不同)

摄像机替换了后视镜,既要解决“有无”的问题,看见的范围要覆盖传统的后视镜盲区;更加要解决“看得清”的问题,在视野里有其它汽车大灯,但仍要看清其它障碍物。而且这与目前用于倒车的汽车后视摄像头也有不同,倒车用的汽车后视摄像头仅在倒车时使用,此时汽车移动速度非常慢,而且倒完车就不需要工作了。

替代后视镜的摄像机,只要汽车一上电,就在工作,工作时间长,而且高速行驶时仍需要进行使用。对摄像机的各方面要求更高,在高像素、无畸变、宽动态、低照度、高帧率、高可靠性都带来更高的挑战。

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奔驰卡车的电子后视镜

挑战四:线缆和连接器选择匹配

随着摄像机传感器分辨率的增加,将摄像机数据传输到显示器的成本也会增加。在使用标清摄像头系统情况下,视频数据以模拟复合视频一起传输,这是目前市场上常见的摄像机系统。因为数据带宽也非常低,这种情况下的线缆和连接器成本比较低。在引入高清摄像机后,根据所使用的数据传输技术的类型,线缆和连接器成本也会增加。

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曼恩卡车的电子后视镜,来源提加商用车

目前,最常见的车载高清视频传输技术是数字串行器/解串器称为“SerDes”。现有SerDes的问题是与模拟复合视频系统相比,它所需线缆和连接器类型相对昂贵。SerDes的另一个挑战是目前市场上有多种SerDes标准(功能类似),而且它们并不相互兼容,所以OEM和一级系统制造商通常需要选择一种特定SerDes标准并坚持使用,无论竞争标准是否具有更出色的特性。由于基于IP的系统产生的延迟,IP摄像头系统在此类应用中表现不佳。人们要求后视镜取代系统具有最低延迟,模拟视频和SerDes可以做到。

挑战五:行业重组

目前传统后视镜供应商主要是在物理结构、光学领域擅长,不具备电子电路、影像处理技术,很难提供高安全标准的CMS系统。

许多人觉得,提供汽车中控的IVI(车载信息娱乐)供应商将占据优先位置,但中控与汽车其他核心系统相比,安全要求较低,更由于IVI厂商缺乏传统光学视镜知识技术积累、影像光学处理基础、提供高安全要求系统的设计经验,仍旧很难进入CMS系统市场。

我们认为只有极少数的供应商能提供CMS系统,对今后传统的后视镜供应链系统势必会产生较大的影响。

挑战六:更高的运算能力及存储器需求

图像传感器和成像处理器首先要能通过车用规范(AEC-Q100),以符合车用零件规定,其所需的测试颇为复杂。另外消耗功率及散热的问题在高清晰度的图像传感器设计上也需要注意。搭配越来越多的高清车用摄影机会带来许多的新的应用和丰富的影像资料,这也代表处理器需要更高的运算能力及存储器,如果摄像机有自带运算能力及影像分析能力则可大幅降低处理器运算能力需求,同时节省总体成本。


目前高清图像传感器需求越来越多,传统CVBS界面无法支持高清图像.所以新的LVDS和EthernetAVB界面会是下一代车用智能摄像机的主流。Ethernet界面具有轻便、可传送大量影音的优点,未来市场增长性看好。

CMS的量产普及,除了CMS供应商在技术的突破、提供更安全可靠的产品外,更需要主机厂车型前期设计的匹配支持、法规的尽快出台落地。

文章来源 上海豫兴电子



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