倍受矚目的倒車后視系統(tǒng)面臨設(shè)計挑戰(zhàn)

美國交通部在2011年12月提出新的安全法規(guī)，旨在幫助消除車輛后方的盲區(qū)，這些盲區(qū)導致駕駛員很難看到車后的行人 - 特別是幼童，此法規(guī)使得基于視頻的汽車安全系統(tǒng)這一新興領(lǐng)域成為公眾矚目的焦點。此次提出的倒車后視能見度法規(guī)由國會要求制定，為2007年《兒童交通安全法案》(“K.T. Safety Act”)的一部分，該法案以一名在自家車道上被父親意外撞死的兩歲男孩命名。倒車事故每年導致大約300人死亡和18,000人受傷。

近期出臺的法案要求提供汽車后方檢測功能，利用車尾安裝的視頻攝像頭等新技術(shù)，讓駕駛員能夠“看到”車輛后方。該法案要求擴大所有客車、載貨卡車、小型貨車、公共汽車、低速車輛的必要視野范圍，以便駕駛員在倒車時能夠直接看到車輛后方。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，10%的新車必須在2012年9月符合新規(guī)要求，40%的新車在2013年9月達到這些要求，所有新車2014年9月必須全部達標。有些車輛現(xiàn)在購買時就配備環(huán)視安全系統(tǒng)，可顯示車輛周圍所有物體的360度視圖。

倒車后視系統(tǒng)的興起有助于提高安全性

為了滿足新標準要求，國家公路交通安全管理局(NHTSA)預計汽車制造商將在車尾安裝視頻攝像頭和車內(nèi)顯示屏。根據(jù)NHTSA的初步評估，倒車后視(RV)系統(tǒng)在提高車尾能見度方面更具潛力，優(yōu)于基于傳感器的車尾物體檢測系統(tǒng)以及車尾凸面鏡。

倒車后視系統(tǒng)代表了駕駛員輔助安全系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢，將汽車信息娛樂技術(shù)和通信技術(shù)融為一體。在美國及至全球各地，越來越多的汽車已經(jīng)配備了倒車后視系統(tǒng)，讓駕駛員能夠通過車內(nèi)的視頻顯示的車尾視頻攝像頭影像看到車輛后方的很大區(qū)域。用戶也可以單獨購買倒車后視系統(tǒng)，零售價大約60美元至200美元。

倒車后視系統(tǒng)設(shè)計挑戰(zhàn)

倒車后視系統(tǒng)的設(shè)計人員必須關(guān)注性能問題和穩(wěn)定可靠性，從而滿足汽車制造商的嚴格要求。對于新用戶，后視攝像頭必須盡可能小巧，以便無縫安裝在車輛的當前車身結(jié)構(gòu)中。OEM系統(tǒng)的設(shè)計人員一直迫切需要減少倒車后視攝像頭的一部分電子元件。不過，采用IC通過集成減少眾多分立式電子器件，有助于縮小整體裝配尺寸。例如，領(lǐng)先制造商生產(chǎn)的新型倒車后視攝像頭將高速視頻重構(gòu)濾波器與電池短路保護集成在一個封裝中，與同等的分立解決方案相比，它將所需空間減少了90%。對于未來每車使用四個或更多攝像頭的環(huán)視安全系統(tǒng)而言，空間更加至關(guān)重要。

第二個緊迫的設(shè)計問題集中在信號鏈的穩(wěn)定性方面，因為倒車后視系統(tǒng)必須做到堅不可摧。必須要有穩(wěn)定的信號鏈，能夠耐受高達18 V的過壓條件，并且經(jīng)過ESD強化，存在大共模電壓噪聲時能夠無中斷運行。由于視頻、接地和電池信號都在同一條長電纜上傳輸，因此對于任何視頻信號而言，最嚴重的故障之一就是電池電壓直接短路。這種電池短路不僅會損壞倒車后視或環(huán)視系統(tǒng)，還會損壞更為昂貴的主機視頻系統(tǒng)。

此外，還有各種各樣的瞬時噪聲來源：雨刷、電動車窗、交流壓縮機電機打開和關(guān)閉 – 所有這些因素都會導致底盤接地電流和電壓尖峰，從而導致共模誤差電壓，可能嚴重損壞后視系統(tǒng)。這些噪聲來源可能降低圖像質(zhì)量，甚至破壞電子系統(tǒng)。常規(guī)視頻信號之外的任何干擾均可視為噪聲，但是，不論何種干擾源，汽車制造商都期望OEM能夠遵守有關(guān)穩(wěn)定性的嚴格要求。最常見的有害電壓浪涌來自靜電放電(ESD)，也就是快速高電流傳輸靜電荷。ESD可能永久性損壞電子系統(tǒng)。雖然大多數(shù)制造商安裝了保護機制，但ESD強化型集成電路則提供了更高級別的穩(wěn)定性。

新型汽車運算放大器和模擬視頻濾波器IC，例如ADI公司的ADA4830系列差分放大器和ADA4433/32系列視頻重構(gòu)濾波器，在小尺寸封裝中集成電池短路保護、大共模抑制，并提升了ESD耐受性能。這些器件集成了眾多成本昂貴且體積較大的分立式元件，例如電容器、二極管、晶體管和開關(guān)，通?？梢员Ｗo標準運算放大器。這些新型集成放大器和視頻濾波器的故障檢測輸出可以實現(xiàn)主動快速的診斷，去除了分立電子元件，讓系統(tǒng)設(shè)計人員能夠減少大約20%的元件成本，同時節(jié)省多達90%的PCB面積 – 對于當前的倒車后視系統(tǒng)和未來的環(huán)視安全系統(tǒng)而言，這是一項非常重要的特性。

在短短幾年時間內(nèi)，倒車后視以及環(huán)視系統(tǒng)將投入所有汽車實際應用。倒車后視系統(tǒng)設(shè)計人員現(xiàn)在可以采用集成IC，從而節(jié)省空間、時間和資源，這些IC還提供至關(guān)重要的過壓保護、出色的圖像質(zhì)量、低能耗和診斷功能。最為重要的是，新一代倒車后視和通信系統(tǒng)有助于杜絕在美國及至全球的倒車致人死亡的悲劇。穩(wěn)定的視頻放大器集成電路(IC)即將問世，以符合汽車后視法規(guī)以及日益增加的環(huán)視安全標準;新型IC可以防止設(shè)備中的敏感視頻電路出現(xiàn)電池電壓短路，減少車禍的發(fā)生。