車載攝像頭總線(C2B)—經濟高效的攝像頭連接

摘要

科技正在改變汽車行業(yè)，帶來更安全、更舒適的駕駛體驗。汽車攝像頭連接是一項關鍵的支持技術，預計到2024年，每輛汽車平均會配備4個攝像頭。1而該行業(yè)面臨的一個重大挑戰(zhàn)就是如何在不顯著增加成本的情況下，在車輛中額外再增配攝像頭。本文從成本和性能方面，探討各種不同的汽車攝像頭接口；并提出了一種優(yōu)化解決方案，可以提供出色的視頻性能，同時支持使用低成本線束。

簡介

汽車攝像頭連接的增加伴隨著應用成本的大幅增加，但支持汽車實現(xiàn)新的安全和舒適性功能。據(jù)最新的市場研究估計，隨著市場響應消費者需求并遵循監(jiān)管要求，到2024年，每輛汽車平均會配備4個攝像頭。1在攝像頭技術的爆炸式增長浪潮中，環(huán)視監(jiān)控(SVM)、駕駛員狀態(tài)監(jiān)控(DSM)和行駛記錄(DVR)等都是發(fā)展前沿的一些新應用。SVM和后視攝像頭可以幫助提高停車的安全性。DSM攝像頭則用于監(jiān)測駕駛員的位置和眼球運動，以檢測并防止駕駛員注意力分散。駕駛記錄攝像頭用于記錄事故過程。聯(lián)合國《自動車道保持系統(tǒng)2 (ALKS)》法規(guī)強制要求采用DSM和駕駛記錄攝像頭，這項法規(guī)已于2021年1月正式施行。已有60多個國家和地區(qū)采用ALKS，該系統(tǒng)使用3級汽車自動駕駛（自動駕駛功能，要求駕駛員在必要時重新接手駕駛），使汽車保持在預定的駕駛路線上。DSM也是Euro NCAP 2020輔助駕駛評級系統(tǒng)的基本要求。3汽車制造業(yè)已是全球負債率最高4、利潤最低的行業(yè)之一。該行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)是：如何在不大幅增加成本的情況下提供所需的攝像頭性能。

SVM攝像頭系統(tǒng)可以在停車時，提供車輛外部的360°環(huán)繞視圖。這些系統(tǒng)有助于降低發(fā)生低速事故的風險，特別是對于行人和有視覺障礙的行人。亞洲國家和地區(qū)70%的車輛都將安裝SVM，在這些國家和地區(qū)，擁堵的街道和狹小的停車空間使停車尤為困難。SVM這個攝像頭應用示例很好地體現(xiàn)了它們在挽救生命和打造出色的駕駛體驗方面的作用。SVM也可以作為有趣的案例，用于對汽車攝像頭系統(tǒng)開展性能-成本分析。每個SVM系統(tǒng)使用4個攝像頭來創(chuàng)建全景視圖。高清攝像頭通常使用同軸電纜，它們價格昂貴、笨重，且很難部署到狹小空間中。SVM使用同軸線束的話，需要使用價格昂貴的同軸連接器，使得汽車OEM需要額外支付數(shù)百萬美元的車型成本。汽車行業(yè)正面臨一大問題：攝像頭的哪個視頻接口能提供優(yōu)化成本點？

依然使用SD解決方案不是一個好選擇

多年以來，大部分汽車攝像頭設計都使用標清(SD)攝像頭。它們使用低成本線纜和連接器，以最大限度降低SVM模塊的系統(tǒng)成本。但是，標清攝像頭系統(tǒng)通常只能提供100mA大電流注入(BCI)，而如今大部分OEM都要求200mA BCI性能。隨著駕駛室內的顯示屏尺寸增大，標清攝像頭系統(tǒng)的視頻性能不再令人滿意。標清視頻(720 × 480)的畫面非常小，需要縮放以適應現(xiàn)代的汽車顯示屏大?。ɡ?920 × 720）?？s放涉及插入或創(chuàng)建新像素來填充該空間。插入過程會導致出現(xiàn)許多視覺偽影，包括（例如）對角線上的鋸齒。消費者已經習慣智能手機提供的高清攝像頭性能，無法再接受標清性能。雖然標清視頻提供成本極低的解決方案，但其有限的EMC/I (BCI)和視頻性能使許多OEM都計劃在2025年之前，在所有車型上棄用標清攝像頭。

LVDS實施成本高昂

低壓數(shù)字信號(LVDS)攝像頭鏈路為汽車高清攝像頭提供高性能但成本高昂的解決方案。LVDS是一種數(shù)字串行傳輸方案，可以將視頻從攝像頭準確地傳輸至電子控制單元(ECU)。LVDS攝像頭解決方案非常適合400-800萬像素的高端前置攝像頭。在汽車攝像頭中，前置攝像頭要求最高的視頻分辨率，以支持自適應巡航控制、目標檢測、交通標志識別和防撞。LVDS使用高帶寬，要求使用屏蔽電纜，以便通過汽車EMC和EMI測試。LVDS鏈路通常使用同軸和微型同軸電纜。這些電纜的彎曲率，以及經歷多次彎曲的耐久性，使得這些電纜的制造成為汽車OEM需要面對的一個問題，例如，需要穿過門鉸鏈部署電纜，以便將攝像頭安裝在鏡子上，或安裝在車內頂棚上，以實現(xiàn)乘客狀態(tài)監(jiān)測，或者甚至安裝在前座椅背后以便進行視頻會議。同軸連接器的成本使高清攝像頭連接成本高昂，讓低端和中端車輛望而卻步。

圖1 車載C2B的攝像頭和連接器

C2B支持實現(xiàn)領先的技術解決方案

一個替代選項是：使用專門設計的技術應對這些汽車挑戰(zhàn)。車載攝像頭總線? (C2B?)是一種汽車高清攝像頭鏈路技術，其性能與LVDS接口難分伯仲。C2B可以通過低成本UTP線束提供高清性能，從而避免使用成本高昂的同軸連接器。C2B可以在線束中復用排插連接器來實現(xiàn)極低的線束成本。此外，汽車OEM將采用C2B視頻接口配合現(xiàn)有的UTP線束，以降低從標清攝像頭升級為高清攝像頭的成本。C2B提供經優(yōu)化的視頻編碼、差模信號傳輸及內部濾波，能夠憑借UTP基礎架構實現(xiàn)分外穩(wěn)健的EMC性能，包括符合200mA BCI測試要求。通過同一雙絞線上的高速反向通道，可從ECU遠程控制C2B攝像頭。反向通道允許制造商基于照明條件優(yōu)化攝像頭性能，這一點明顯優(yōu)于NTSC攝像頭。C2B的系統(tǒng)成本更低，使汽車OEM能夠在低端和中端車型中實現(xiàn)高清攝像頭分辨率。

表1 技術比較

結論

C2B是適用于汽車行業(yè)的一項出色解決方案，能夠以可持續(xù)的合理系統(tǒng)成本提供出色的高清攝像頭性能，滿足大眾市場需求。C2B使所有汽車都能夠配備攝像頭系統(tǒng)，支持部署安全關鍵型系統(tǒng)，為所有交通參與者帶來福音。有關C2B技術的更多信息，請訪問analog.com/C2B、analog.com/ADV7992、analog.com/ADV7382或analog.com/ADV7383。

參考資料

1 “2020年度ADAS車輛的檢測和計算?！盰ole Développement，2020年。

2 “聯(lián)合國《自動車道保持系統(tǒng)》法規(guī)

是安全引入自動駕駛車輛的一大里程碑事件?！盪NECE，2020年6月。

3 “2020年輔助駕駛測試：2020年有何新進展？”Euro NCAP，2020年。

4 Andrew Edgecliffe-Johnson、Peggy Hollinger、Joe Rennison、Robert Smith。“新冠疫情是否會引發(fā)企業(yè)債務危機?”金融時報，2020年3月。

Pandey, Anchal?！懊绹鳱TSB建議使用駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)?！盤athPartner，2020年7月。

作者簡介

Paul Slattery是ADI公司汽車連接和傳感產品部的戰(zhàn)略營銷經理，他于2016年加入營銷團隊，在此之前，曾任職于應用和產品工程團隊。Paul非常了解汽車連接解決方案，并幫助定義了C2B產品系列。他擁有愛爾蘭利默里克大學的工程學學士學位和工商管理碩士學位。聯(lián)系方式：paul.slattery@analog.com。