通过车载摄像头总线实现经济高效的摄像头连接

技术正在改变汽车行业，以创造更安全、更舒适的驾驶体验。车载摄像头连接是一项关键的支持技术，预计到 2024 年，每辆车平均配备四个摄像头。该行业面临的一个重大挑战是如何在不增加车辆成本的情况下安装额外的摄像头。本文从成本和性能方面研究了不同的汽车摄像头接口。它提出了一种优化的解决方案，可提供出色的视频性能，同时实现低成本的线束。

介绍

汽车摄像头连接对于摄像头应用来说是一项重要的成本增加，但它实现了新的安全性和舒适性功能。最新的市场研究估计，随着市场对消费者和监管需求的响应，到 2024 年，每辆车平均将配备四个摄像头 [1]。环视监控 (SVM)、驾驶员状态监控 (DSM) 和行车记录等新应用处于相机技术爆炸式增长的前沿。SVM 和后视摄像头可实现更安全的停车。DSM 摄像头用于监控驾驶员的位置和眼球运动，以检测和防止驾驶员分心。行车记录仪用于记录事故。DSM 和行车记录仪是联合国关于自动车道保持系统 [2] (ALKS) 的规定，该规定于 2021 年 1 月生效。60 多个国家/地区已采用 ALKS，它利用 3 级车辆自动化（要求驾驶员能够在请求时恢复驾驶的自主功能）将车辆保持在其行驶车道内。DSM 也是 Euro NCAP 2020 辅助驾驶评级系统的基本要求。 [3] 汽车制造业已经是全球负债最重 [4] 和利润率最低的行业之一。该行业面临的挑战是如何在不增加大量成本的情况下提供所需的相机性能。[3] 汽车制造业已经是全球负债最重 [4] 和利润率最低的行业之一。该行业面临的挑战是如何在不增加大量成本的情况下提供所需的相机性能。[3] 汽车制造业已经是全球负债最重 [4] 和利润率最低的行业之一。该行业面临的挑战是如何在不增加大量成本的情况下提供所需的相机性能。

SVM 摄像头系统在停车时提供汽车外部的 360° 视野。这些系统有助于降低低速事故的风险，尤其是行人和盲人。多达 70% 的车辆将在亚洲国家安装 SVM，那里拥挤的街道和狭小的停车位使停车变得特别困难。SVM 是相机应用程序的一个很好的例子，它可以挽救生命并创造一流的驾驶体验。SVM 还为汽车摄像头系统的性能成本分析做了一个有趣的案例研究。每个 SVM 系统使用四个摄像头来创建全景视图。高清摄像机通常使用昂贵、沉重且难以穿过狭小空间的同轴电缆。使用同轴电缆线束的 SVM 需要昂贵的同轴连接器，导致汽车原始设备制造商增加数百万美元的系统成本。业界面临一个重大问题：摄像头的哪种视频接口可以提供优化的成本点？

坚持使用 SD 解决方案不是一种选择

标准清晰度（SD）摄像机已在大多数汽车摄像机设计中使用多年。他们使用低成本的电缆和连接器基础设施来最小化支持向量机模块的系统成本。然而，SD摄像机系统通常仅符合100 mA大电流注入（BCI），目前大多数原始设备制造商需要200 mA BCI性能。随着座舱内显示器尺寸的增加，SD的视觉性能变得令人反感。SD视频（720×480）尺寸非常小，需要缩放以适应现代汽车显示器（例如1920×720）。缩放涉及插值或创建新像素来填充空间。该插值过程会导致许多视觉伪影，例如，包括对角线上的锯齿。消费者已经习惯了智能手机中高清摄像头的性能，而SD性能不再是可以接受的。尽管SD video提供了一种成本非常低的解决方案，但由于EMC/I（BCI）和视频性能有限，许多原始设备制造商计划在2025年之前淘汰所有型号的SD摄像机。

LVDS 是一个昂贵的选择

低压数字信号 (LVDS) 摄像头链路为汽车高清摄像头提供了一种高性能但价格昂贵的解决方案。LVDS 是一种数字串行传输方案，可将视频从摄像头准确传输到电子控制单元 (ECU)。LVDS 摄像头解决方案非常适合 4 到 8 兆像素的高端前置摄像头。前置摄像头需要汽车摄像头中的最高视频分辨率，以支持自适应巡航控制、物体检测、交通标志识别和防撞。LVDS 使用高带宽，需要屏蔽电缆才能通过汽车 EMC 和 EMI 测试。LVDS 链路通常使用同轴电缆和迷你同轴电缆。这些电缆的弯曲比和对许多弯曲循环的稳健性使这些电缆的可制造性成为汽车 OEM 面临的问题——例如，将电缆穿过门铰链以将摄像头安装在后视镜上，或安装在车辆天花板上以进行乘员感应，甚至安装在前排座椅靠背上以进行视频会议。同轴连接器的成本使得高清摄像机连接对于进入中端车辆来说非常昂贵。

 

图 1. 汽车中 C2B 的摄像头和连接器。（来源：ADI）

C2B 实现领先的技术解决方案

另一种选择是使用专门设计用于解决这些汽车挑战的技术。车载摄像头总线 (C 2 B) 是一种车载高清摄像头链接技术，具有与 LVDS 接口无法区分的性能。C 2 B 通过低成本的 UTP 线束实现高清性能，无需昂贵的同轴连接器。C 2 B 可以利用线束中的块连接器来实现非常低的线束成本。此外，汽车 OEM 正在其现有 UTP 线束上使用 C 2 B 视频接口，以在从标清摄像机过渡到高清摄像机时降低成本。优化的视频编码、差分信号和内部过滤确保 C 2B 在 UTP 基础设施上提供最强大的 EMC 性能，包括符合 200 mA BCI 测试。同一双绞线上的高速反向通道可以从 ECU远程控制 C 2 B 摄像头。反向通道允许制造商根据光照条件优化相机性能——明显优于 NTSC 相机。C 2 B 较低的系统成本使汽车 OEM 能够在入门级和中级车辆中实现高清摄像头分辨率。

表 1. 技术比较

 

功能/技术	NTSC	C 2乙	LVDS
高速反向通道	✘	✓	✓
高清分辨率	✘	✓	✓
低成本线束	✓	✓	✘

 

结论

C 2 B 是一款适用于汽车行业的优雅解决方案，以适合大众市场的系统成本提供最佳高清摄像机性能。C 2 B 提供了为所有汽车实施摄像头系统的机会，并允许实施安全关键系统，以造福所有交通参与者。

参考

ADAS 车辆 2020 的传感和计算。” Yole 发展，2020 年。

“联合国关于自动车道保持系统的法规是在交通中安全引入自动驾驶车辆的里程碑”联合国欧洲经济委员会，2020 年 6 月。

“ 2020 年辅助驾驶考试：2020 年有什么新变化？” 欧洲 NCAP，2020 年。

安德鲁·埃奇克利夫-约翰逊、佩吉·霍林格、乔·雷尼森和罗伯特·史密斯。“冠状病毒会引发企业债务危机吗？”金融时报，2020 年 3 月。

潘迪，安查尔。“美国 NTSB 推荐驾驶员监控。” 路径伙伴，2020 年 7 月。

审核编辑 黄昊宇