淺析汽車(chē)電子后視鏡系統(tǒng)

黃娜 尚超 李波

摘 要：汽車(chē)的電子后視鏡還屬于新興配置，但視頻處理技術(shù)已經(jīng)成熟。文章主要介紹了汽車(chē)電子后視鏡系統(tǒng)的組成、零部件選型、典型應(yīng)用分析以及系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電子后視鏡;顯示屏;攝像頭;風(fēng)阻

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.85+6 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）20-173-03

Abstract： The Camera-monitor System of Automobile is still a new configuration， but the video processing technology is mature. This paper mainly introduces the composition， parts selection， function realization and system advantages of the Camera-monitor System for Automobile.

Keywords： Camera-monitor System; Monitor; Camera; Drag coefficient

CLC NO.： U463.85+6 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）20-173-03

前言

傳統(tǒng)汽車(chē)后視鏡的缺陷日漸凸顯，風(fēng)阻大、受天氣影響嚴(yán)重、受環(huán)境亮度影響等，于是電子后視鏡應(yīng)運(yùn)而生，解決了光學(xué)后視鏡的問(wèn)題，為安全駕駛提供了保障。雷克薩斯ES、奧迪純電動(dòng)車(chē)配置電子后視鏡已經(jīng)高調(diào)亮相。

重卡車(chē)裝配電子后視鏡的優(yōu)勢(shì)更加明顯，尤其是減小了風(fēng)阻系數(shù)和盲區(qū)，使駕駛更加安全舒適。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

攝像機(jī)-監(jiān)視器系統(tǒng)camera-monitor system，通過(guò)攝像機(jī)與監(jiān)視器組成的系統(tǒng)，在規(guī)定視野內(nèi)看清車(chē)輛后方、側(cè)方或前方視野的間接視野裝置，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CMS。CMS應(yīng)能完全替代傳統(tǒng)的光學(xué)視鏡，我們稱(chēng)之為電子后視鏡。

目前電子后視鏡的法規(guī)在歐洲和日本已經(jīng)放開(kāi)，我國(guó)的法規(guī)體系也已經(jīng)啟動(dòng)了相關(guān)工作。在電子后視鏡研發(fā)過(guò)程中，視野方面可參考GB 15084的要求。

2 系統(tǒng)組成

電子后視鏡主要由顯示屏和攝像頭組成，攝像頭采集車(chē)輛周?chē)h(huán)境的影像信息，顯示屏集成圖像處理功能，并將周?chē)h(huán)境情況呈現(xiàn)給駕駛員。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

3 主要器件選型

3.1 攝像頭

行業(yè)中攝像頭有兩大類(lèi)：模擬攝像頭和數(shù)字?jǐn)z像頭。數(shù)字?jǐn)z像頭清晰度有優(yōu)勢(shì)，但傳輸距離受限，最長(zhǎng)不能超過(guò)15米，需要專(zhuān)用的視頻接口，攝像頭與處理器之間需進(jìn)行嚴(yán)格的芯片匹配，且芯片的提供商并不普遍，主機(jī)廠受限較大，因此整體成本較高。

但電子后視鏡涉及行車(chē)安全，清晰度至關(guān)重要，且隨著電視、電腦、手機(jī)等各種電子設(shè)備屏幕清晰度越來(lái)越高，人們已經(jīng)習(xí)慣高清的畫(huà)質(zhì)，因此高清攝像頭也是必須的。綜合考慮，AHD高清模擬攝像頭較為合適，清晰度可達(dá)1080P。

另外，考慮到夜晚的顯示效果，攝像頭應(yīng)滿(mǎn)足微光環(huán)境下的使用，環(huán)境亮度低于0.1Lux的情況，車(chē)輛周?chē)?huà)面也能清晰可見(jiàn)。

為滿(mǎn)足GB 15084中的視野要求，電子后視鏡可采用長(zhǎng)焦攝像頭和短焦攝像頭相結(jié)合的方案，車(chē)輛近端和遠(yuǎn)端的環(huán)境畫(huà)面均能清晰的呈現(xiàn)在顯示屏上。

3.2 顯示屏

從傳統(tǒng)后視鏡切換為電子后視鏡，人們長(zhǎng)久以來(lái)的駕駛習(xí)慣將被打破，為了盡量減小對(duì)駕駛員的影響，電子后視鏡顯示屏安裝位置一般都選擇在A柱附近，這樣能最大程度的保證駕駛員的觀察方向與傳統(tǒng)后視鏡相同，只是頭部轉(zhuǎn)向的角度稍有差別。同時(shí)，電子后視鏡顯示屏裝配后應(yīng)最大程度減小對(duì)駕駛員直接視野的影響。

結(jié)合各類(lèi)車(chē)型的內(nèi)部造型特征，轎車(chē)可選用小型方屏，重卡車(chē)型可采用條形方屏，如圖3所示。

顯示屏自帶感光元器件，能根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)整顯示屏亮度，確保在各種環(huán)境亮度下，給駕駛員最舒適的亮度顯示。

顯示屏內(nèi)部集成圖像處理，使整體系統(tǒng)架構(gòu)更加簡(jiǎn)單。圖像的寬動(dòng)態(tài)處理、白平衡處理、光線過(guò)曝處理等技術(shù)，使得電子后視鏡呈現(xiàn)的圖像更加穩(wěn)定，在防抖動(dòng)、防后車(chē)燈光反射等方面表現(xiàn)突出。

4 典型應(yīng)用分析

汽車(chē)后視鏡配置主要有主后視鏡、廣角后視鏡、補(bǔ)盲鏡及前視鏡，電子后視鏡可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)視鏡的完全替代。目前雷克薩斯ES系列、奧迪純電動(dòng)車(chē)、寶馬i8和特斯拉model X的概念車(chē)均采用了電子外后視鏡的設(shè)計(jì)。

4.1 轎車(chē)應(yīng)用

在轎車(chē)應(yīng)用方面，雷克薩斯ES系列是典型代表。駕駛艙內(nèi)整體效果如圖4所示。

外部攝像頭整體結(jié)構(gòu)約為光學(xué)后視鏡的三分之一大小，直接視野可視面積增大。高清攝像頭，凹陷防塵積設(shè)計(jì)，夜視效果增強(qiáng)技術(shù)以及攝像頭防雨雪設(shè)計(jì)，讓駕駛更加輕松。

轉(zhuǎn)向或倒車(chē)時(shí)攝像頭可切換為廣角視野，視野范圍大。

4.2 卡車(chē)應(yīng)用

2018年漢諾威車(chē)展上奔馳Actros配置電子后視鏡高調(diào)亮相，采用15英寸顯示屏、高清攝像頭，整體效果如圖7所示。

電子后視鏡系統(tǒng)的應(yīng)用也是盡可能保留傳統(tǒng)后視鏡的使用習(xí)慣，后視鏡視野通過(guò)車(chē)門(mén)內(nèi)視野調(diào)整開(kāi)關(guān)進(jìn)行。顯示屏安裝在A柱內(nèi)部，寬度與A柱接近，駕駛員直接視野基本不受影響。顯示屏上分為兩個(gè)區(qū)域顯示，分別可替代主后視鏡和廣角后視鏡，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)后視鏡一致。

外部攝像頭體積更是減小到傳統(tǒng)后視鏡體積的六分之一左右，在減小風(fēng)阻方面更是贏得了極好的口碑。

5 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

5.1 降低風(fēng)阻/風(fēng)噪

傳統(tǒng)后視鏡時(shí)，駕駛員的視野與外后視鏡鏡片的面積是成正比的。為了保證更好的觀察區(qū)域，外后視鏡的體積無(wú)法進(jìn)一步縮小，這也帶來(lái)了糟糕的風(fēng)阻系數(shù)。

這在電子后視鏡上并不是難題，因?yàn)橥庵迷O(shè)備僅有攝像頭機(jī)構(gòu)，它的體積可以降到傳統(tǒng)后視鏡的三分之一大?。ㄉ踔粮。?，整體設(shè)計(jì)可以更加符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，高速風(fēng)噪也會(huì)下降不少。

5.2 更加寬廣的視野

傳統(tǒng)反射鏡面的曲率、形狀和大小均為固定不變的，因此視野范圍也受限，只能通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)做微小的調(diào)整。因此在駕駛過(guò)程中，人們經(jīng)常通過(guò)扭動(dòng)頭部及身體來(lái)獲得更大的視野。

小巧玲瓏的攝像頭使得我們不拘泥于一邊一個(gè)后視鏡的配置。通過(guò)安裝不同角度攝像頭和不同視場(chǎng)角的攝像頭，我們完全可以獲得車(chē)輛整個(gè)側(cè)面甚至全景影像，或針對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)觀察，使車(chē)輛的盲區(qū)不復(fù)存在，進(jìn)一步保證車(chē)輛行駛和其他道路參與者的安全。

5.3 受天氣影響小

由于傳統(tǒng)后視鏡采用的是鏡子對(duì)光線的反射原理，惡劣天氣時(shí)，后視鏡片會(huì)沾滿(mǎn)霧氣或水滴，加之車(chē)窗玻璃起霧，對(duì)駕駛安全造成了極大的影響。

相比之下，電子后視鏡只需要做好防水功能即可，剩下的都可以交給后期算法和車(chē)內(nèi)的顯示屏完成，即便是惡劣天氣，后方畫(huà)面依舊清晰可見(jiàn)。

5.4 受環(huán)境亮度影響小

在夜晚或者環(huán)境亮度低的情況下，傳統(tǒng)后視鏡上就會(huì)很難看清車(chē)輛側(cè)后方的情況。而電子后視鏡采用了微光攝像頭，即便是環(huán)境亮度小于0.1Lux，也能如白天一般清晰的顯示車(chē)輛周?chē)跋?。兩種視鏡的亮度對(duì)比情況如圖9所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步，電子后視鏡的出現(xiàn)是必然的，各國(guó)的法規(guī)也逐步放開(kāi)了要求，但我們依然有很多的工作要去做，系統(tǒng)的可靠性、功能擴(kuò)展等都需要做更深一步的探討和研究。

參考文獻(xiàn)

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