汽車電子后視鏡的發(fā)展現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)政策進(jìn)展

王子龍，郭炳映，張海林

汽車電子后視鏡的發(fā)展現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)政策進(jìn)展

王子龍，郭炳映，張海林

（招商局檢測(cè)車輛技術(shù)研究院有限公司 國(guó)家客車質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心，重慶 401122）

《機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》（GB 15084－2022）正式發(fā)布，標(biāo)志著中國(guó)在政策法規(guī)上正式允許了裝備電子后視鏡的車輛能夠進(jìn)行汽車產(chǎn)品公告準(zhǔn)入，即將開(kāi)啟汽車電子后視鏡產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。文章梳理了電子后視鏡的發(fā)展歷程，總結(jié)了電子后視鏡的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于電子后視鏡的要求進(jìn)行了解讀，用于指導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)合法合規(guī)進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

電子后視鏡；間接視野裝置；GB 15084－2022；政策法規(guī)

電子后視鏡法規(guī)定義為攝像機(jī)-監(jiān)視器系統(tǒng)（Camera-monitor System, CMS），是一種通過(guò)攝像機(jī)與監(jiān)視器組成的系統(tǒng)來(lái)獲取規(guī)定視野的間接視野裝置。CMS由高清攝像頭、系統(tǒng)控制器以及顯示器三部分共同組成。雖然電子后視鏡已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)一段時(shí)間，尤其是近幾年攝像成像系統(tǒng)飛速發(fā)展，其功能也日趨完善，但與其配套的政策法規(guī)《機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》（GB 15084－2022）[1]（簡(jiǎn)稱“新標(biāo)準(zhǔn)”）一直到2022年才發(fā)布，2023年7月1日起正式實(shí)施。因此，目前還未有大量配備電子后視鏡的車輛進(jìn)入市場(chǎng)，但值得肯定的是電子后視鏡即將迎來(lái)飛速發(fā)展的窗口期。

1 汽車電子后視鏡的發(fā)展歷程

電子后視鏡的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)，一些汽車制造商開(kāi)始嘗試將攝像頭和顯示屏技術(shù)應(yīng)用于車輛后視鏡設(shè)計(jì)，以提供更好得可視性和安全性。最早的電子后視鏡采用了簡(jiǎn)單的黑白攝像頭和小型顯示屏，用于替代傳統(tǒng)的后視鏡。這些早期的產(chǎn)品雖然在可視性方面有所改善，但由于技術(shù)限制和成本問(wèn)題，應(yīng)用范圍相對(duì)有限。

隨著技術(shù)進(jìn)步和成本下降，電子后視鏡在2000年應(yīng)用得到了廣泛應(yīng)用。高分辨率彩色攝像頭、大尺寸液晶顯示屏以及更先進(jìn)圖像處理技術(shù)的引入，使電子后視鏡在可視性和功能上有了質(zhì)的飛躍。特別是到了現(xiàn)在，電子后視鏡的發(fā)展更加迅速。一些汽車制造商開(kāi)始將電子后視鏡作為標(biāo)配或選裝項(xiàng)目，而不僅僅是高端車型的特殊配置。同時(shí)，一些新技術(shù)也被應(yīng)用于電子后視鏡，如高動(dòng)態(tài)范圍（High Dynamic Range, HDR）圖像處理、智能識(shí)別和輔助駕駛功能等，進(jìn)一步提升了電子后視鏡的性能和實(shí)用性。

從國(guó)內(nèi)外法規(guī)方面來(lái)講，2015年5月，電子后視鏡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16505－2015[2]正式發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)旨在規(guī)定攝像頭監(jiān)視器系統(tǒng)在道路車輛上的人機(jī)工程學(xué)和性能方面的要求，并提供相應(yīng)的測(cè)試程序。2016年6月，歐標(biāo)ECE-R46[3]法規(guī)更新，正式允許了使用電子后視鏡取代傳統(tǒng)物理視鏡，標(biāo)志著裝備電子后視鏡的車輛可以在歐洲合法上路。2017年6月，作為歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（Economic Commission of Europe, ECE）成員國(guó)的日本，正式批準(zhǔn)了采用歐標(biāo)ECE-R46。2018年至2022年，國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠相繼發(fā)布了搭載電子后視鏡的概念車型。在重型車方面，2018年9月6日，梅賽德斯-奔馳卡車在柏林全球首發(fā)了配備電子視鏡系統(tǒng)的新Actros旗艦車型，并為這套系統(tǒng)命名為“MirrorCam”。2021年6月9日，達(dá)夫（DAF）發(fā)布了包含XF、XG以及XG+車型在內(nèi)的新一代卡車，除了車輛結(jié)構(gòu)的一些升級(jí)外，也同時(shí)引入了電子視鏡系統(tǒng)[4]。乘用車方面，奧迪于2018年開(kāi)始在其旗艦轎車A8上使用虛擬外后視鏡系統(tǒng)，這是一種使用高分辨率攝像頭和OLED顯示屏的電子后視鏡系統(tǒng)。雷克薩斯于2019年在其旗艦轎車ES上引入了數(shù)字外后視鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用攝像頭和顯示屏來(lái)提供更廣闊的視野。梅賽德斯-奔馳于2020年推出了EQS轎車，該車配備了數(shù)字外后視鏡系統(tǒng)，使用高分辨率攝像頭和顯示屏。寶馬于2021年在其iX電動(dòng)運(yùn)動(dòng)型多用途汽車（Sport Utility Vehicle, SUV）上引入了數(shù)字外后視鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用攝像頭和顯示屏替代了傳統(tǒng)的后視鏡。

與老標(biāo)準(zhǔn)GB 15084－2013[5]相比，新增CMS部分，自此電子后視鏡在我國(guó)也有了法規(guī)支撐，這標(biāo)志著以后搭載電子后視鏡的車輛可以合規(guī)上路。

2 電子后視鏡的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 電子后視鏡的優(yōu)點(diǎn)

1）節(jié)能降耗，提升續(xù)航：通過(guò)研究表明，相比傳統(tǒng)后視鏡，對(duì)于商用車來(lái)說(shuō)在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中能夠降低整車油耗 2% 以上[6]，這意味著每年能夠節(jié)省近萬(wàn)元的運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)油耗的降低在提高了燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)也減少了二氧化碳的排放。對(duì)于新能源乘用車，搭載CMS可降低0.016～0.021的風(fēng)阻系數(shù)，在高速路況下能夠平均提升約5%～7%的續(xù)航里程。

2）減少直接和間接視野盲區(qū)：相比傳統(tǒng)后視鏡，通過(guò)采用廣角攝像機(jī)鏡頭，電子后視鏡能有效減少視野盲區(qū)。電子后視鏡能夠使商用車駕駛員一側(cè)的直接視野障礙角可減少約40%，乘客一側(cè)的直接視野障礙角可減少近50%。

3）惡劣工況下視野更優(yōu)：通過(guò)先進(jìn)的傳感器和光學(xué)鏡頭技術(shù)、優(yōu)化的圖像算法，電子后視鏡能夠在夜間、雨雪天氣、轉(zhuǎn)彎等復(fù)雜環(huán)境工況下為駕駛員提供更清晰、有效的間接視野。

4）更多功能和特性保障行車安全：通過(guò)夜間哨兵、盲點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)（Blind Spot Discern, BSD）信號(hào)顯示、距離輔助線和幾何失真優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能和特性的加持，電子后視鏡使駕駛員能夠更輕易地察覺(jué)和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保障行車安全。

5）美觀度更高：電子后視鏡可以更好地融入車身設(shè)計(jì)，讓車輛外觀更加美觀。

2.2 電子后視鏡的缺點(diǎn)

1）價(jià)格較高：電子后視鏡的價(jià)格相對(duì)于傳統(tǒng)后視鏡較高，安裝和維修成本也比較高。

2）對(duì)電源的需求：電子后視鏡需要車輛提供足夠的電源支持，如果車輛電池電量不足或電路出現(xiàn)故障，可能會(huì)影響電子后視鏡的使用。

3）技術(shù)不夠成熟：電子后視鏡技術(shù)相對(duì)較新，可能存在一些不穩(wěn)定的情況，如：圖像質(zhì)量不穩(wěn)定、視角調(diào)整不準(zhǔn)確等。

4）對(duì)駕駛員的適應(yīng)性要求高：由于電子后視鏡與傳統(tǒng)后視鏡有很大的不同，駕駛員需要一定的時(shí)間來(lái)適應(yīng)電子后視鏡的使用，可能會(huì)影響駕駛員的行車安全性[7]。

3 電子后視鏡部分標(biāo)準(zhǔn)解讀

現(xiàn)行新標(biāo)準(zhǔn)主要從CMS通用技術(shù)要求、CMS部件級(jí)要求、CMS整車安裝要求和CMS電子系統(tǒng)安全性四個(gè)方面規(guī)定了電子后視鏡應(yīng)滿足的法規(guī)要求。

3.1 CMS通用技術(shù)要求

標(biāo)準(zhǔn)新增的CMS通用技術(shù)要求如表1所示，主要規(guī)定了CMS應(yīng)便于調(diào)整，外殼應(yīng)有一定的圓角（滿足特定條件時(shí)可用倒角代替），視鏡轉(zhuǎn)動(dòng)軸支座伸出量不應(yīng)太長(zhǎng)等要求，其目的是防止傷害到駕駛員或行人。

表1 CMS通用技術(shù)要求

條款號(hào)通用要求內(nèi)容 4.3.1.1可調(diào)整性 4.3.1.2-4.3.1.3外廓圓角半徑 4.3.1.4固定孔及凹座要求 4.3.1.5CMS轉(zhuǎn)軸要求

3.2 CMS部件級(jí)要求

CMS部件級(jí)要求如表2所示，亮度調(diào)節(jié)是為了保證在不同環(huán)境光照條件下駕駛員的適應(yīng)性，規(guī)定了CMS監(jiān)視器的亮度應(yīng)能根據(jù)環(huán)境條件手動(dòng)或者自動(dòng)調(diào)節(jié)。

方向均勻性是為了確保駕駛員在眼橢圓范圍內(nèi)（包括頭部運(yùn)動(dòng)）預(yù)期的不同方向觀察監(jiān)視器時(shí)，監(jiān)視器具有足夠的可見(jiàn)性，限制從不同方向觀察監(jiān)視器時(shí)的圖像亮度衰減。

橫向均勻性是為了確保監(jiān)視器整個(gè)顯示區(qū)域內(nèi)亮度的均勻性，可見(jiàn)監(jiān)視器具有足夠的可見(jiàn)性。

亮度對(duì)比度復(fù)現(xiàn)是為了確保CMS在不同使用環(huán)境條件下的圖像質(zhì)量及可辨識(shí)的車外視野。分別選取陽(yáng)光直射條件、散射環(huán)境光照條件、日落條件以及夜間條件這4種典型的使用場(chǎng)景，來(lái)評(píng)估亮度對(duì)比復(fù)現(xiàn)。

表2 CMS部件級(jí)要求

條款號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目名稱條款號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目名稱 4.3.2.1亮度調(diào)節(jié)4.3.2.10銳度 4.3.2.2方向均勻性4.3.2.11景深 4.3.2.3橫向均勻性4.3.2.12幾何畸變 4.3.2.4亮度對(duì)比度復(fù)現(xiàn)4.3.2.13閃爍 4.3.2.5灰度等級(jí)復(fù)現(xiàn)4.3.2.14幀率 4.3.2.6色彩還原4.3.2.15成像時(shí)間 4.3.2.7彌散4.3.2.16系統(tǒng)延遲 4.3.2.8光暈和鏡頭眩光4.3.2.17監(jiān)視器高亮度引起的眩光 4.3.2.9點(diǎn)光源4.3.2.18電磁兼容性能（整車級(jí)）

灰度等級(jí)復(fù)現(xiàn)及色彩還原是為了確保CMS具有足夠的色調(diào)等級(jí)，能夠真實(shí)地還原車外視野的色彩信息，以提供良好的視野表現(xiàn)。

彌散、光暈和鏡頭眩光則是為了避免由于強(qiáng)光源照射攝像機(jī)鏡頭上，進(jìn)而在監(jiān)視器上形成的光芒狀的亮條或形成的光暈和眩光面積過(guò)大，對(duì)駕駛員產(chǎn)生干擾。

點(diǎn)光源是為了在夜間行車時(shí)，駕駛員能夠明確地區(qū)分車后機(jī)動(dòng)車的兩個(gè)前照燈，觀察后面超車的車輛以及識(shí)別車輛類型。

銳度是為了保證CMS具有對(duì)車外視野內(nèi)目標(biāo)物快速識(shí)別的能力，能夠清晰區(qū)分出不同目標(biāo)物之間的邊界，還原車外視野景物的層次和細(xì)節(jié)對(duì)比度。

景深是為了確保CMS在一定距離范圍內(nèi)被觀察景物的清晰度，且無(wú)模糊、無(wú)散焦。

幾何畸變是為了避免視野畸變過(guò)大，使駕駛員對(duì)視野及視野內(nèi)的目標(biāo)物相對(duì)位置關(guān)系和速度產(chǎn)生誤判。

閃爍是為了保證至少90%的用戶群體在監(jiān)視器的整個(gè)圖像區(qū)域識(shí)別不到閃爍。幀率是為了保證CMS呈現(xiàn)的視野的動(dòng)態(tài)畫(huà)面的流暢性。

成像時(shí)間和系統(tǒng)延遲是為了保證駕駛員對(duì)車外視野的快速獲取能力，及時(shí)地傳遞場(chǎng)景信息，避免獲取的車外視野信息滯后而無(wú)法在駕駛過(guò)程中及時(shí)做出操縱決定。

監(jiān)視器高亮度引起的眩光是為了避免對(duì)駕駛員的視線產(chǎn)生干擾，規(guī)定了監(jiān)視的亮度在夜間應(yīng)用手動(dòng)或者自動(dòng)調(diào)暗。

電磁兼容性能在整車層面進(jìn)行試驗(yàn)，且裝備電子后視鏡的車輛應(yīng)具備符合《道路車輛電磁兼容性要求和試驗(yàn)方法》（GB 34660－2017）的相關(guān)電磁兼容性能要求。

CMS部件級(jí)這18點(diǎn)技術(shù)要求，從亮度，色彩，成像，延遲等各方面保證了CMS具有等同于或更優(yōu)于物理后視鏡的相應(yīng)功能，確保了駕駛員的駕駛體驗(yàn)。

3.3 CMS整車安裝要求

3.3.1安裝數(shù)量

CMS監(jiān)視器的最大安裝數(shù)量應(yīng)不大于對(duì)應(yīng)類別的視鏡數(shù)量，即Ι類、Ⅴ類、Ⅵ類CMS應(yīng)不大于1個(gè)；Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類應(yīng)不大于2個(gè)。在CMS用于提供視野的情況下，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)或車輛主控制開(kāi)關(guān)被激活時(shí)，相關(guān)視野（標(biāo)準(zhǔn)7.1.4中規(guī)定的臨時(shí)調(diào)整視野除外）應(yīng)對(duì)駕駛員永久可見(jiàn)。

3.3.2視野范圍

安裝CMS的車輛的試驗(yàn)范圍要求與傳統(tǒng)的物理視鏡一致，能觀測(cè)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的物理視鏡能觀測(cè)到的視野范圍即可。

3.3.3CMS安裝

1）監(jiān)視器向下的傾角不能大于30°，以防止駕駛員低頭幅度過(guò)大，影響觀察視野。2）左側(cè)視野在基準(zhǔn)眼點(diǎn)左側(cè)，右側(cè)視野在基準(zhǔn)眼點(diǎn)右側(cè)。3）允許一個(gè)監(jiān)視器顯示多個(gè)視野（商用車Ⅱ類和Ⅳ類共用一個(gè)監(jiān)視器），但不連續(xù)的圖像應(yīng)清晰地區(qū)分開(kāi)，如果不同類別視野沒(méi)有隱藏任何部分，則允許顯示連續(xù)圖像。4）Ⅰ類至Ⅳ車內(nèi)監(jiān)視器的布置，在滿足前方視野要求的情況下，應(yīng)盡可能地減少對(duì)直接視野的遮擋，標(biāo)準(zhǔn)只做定性要求，不進(jìn)行定量考核。5）對(duì)于Ⅴ類和Ⅵ類CMS，沒(méi)有放大倍數(shù)等要求，為了Ⅴ類和Ⅵ類CMS能夠在視野范圍內(nèi)有效地發(fā)現(xiàn)臨界物體，且駕駛員能在監(jiān)視器上發(fā)現(xiàn)臨界物體，因此，附錄D和附錄E規(guī)定了觀察距離的計(jì)算和臨界物體尺寸的確定方法。

3.3.4新增內(nèi)容

1）對(duì)于Ⅱ類和Ⅲ類CMS而言，每次車輛下電后（發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或電動(dòng)車進(jìn)入駐車狀態(tài)），系統(tǒng)應(yīng)保持運(yùn)行至少120 s。此后，在至少300 s內(nèi)應(yīng)能夠通過(guò)操作前門自動(dòng)重新啟動(dòng)或由駕駛員手動(dòng)重新啟動(dòng)該系統(tǒng)，并在1 s內(nèi)提供所需的視野。在此時(shí)段之后，系統(tǒng)應(yīng)能夠在7 s內(nèi)重新啟動(dòng)開(kāi)啟前門。車輛在車外鎖車后CMS無(wú)需繼續(xù)運(yùn)行120 s。

2）如同當(dāng)前的傳統(tǒng)后視鏡，CMS也允許用戶根據(jù)駕駛員的習(xí)慣改變視野范圍，可調(diào)整默認(rèn)視野為不同駕駛員根據(jù)不同駕駛習(xí)慣調(diào)節(jié)視野。系統(tǒng)需要具備恢復(fù)到默認(rèn)視野的功能。

3）不同于傳統(tǒng)后視鏡，在特殊駕駛情況下駕駛員可以通過(guò)擺頭等動(dòng)作來(lái)觀察到更廣的視野，而CMS無(wú)法通過(guò)擺頭來(lái)獲取更大的視野范圍。因此，CMS允許在車道合并、泊車等特殊駕駛條件下顯示臨時(shí)調(diào)整視野，觸發(fā)條件可自行設(shè)置。在系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程和顯示臨時(shí)視野時(shí)，監(jiān)視器上應(yīng)有提示告知駕駛員目前是臨時(shí)調(diào)整視野。

4 結(jié)論

由于CMS在駕駛安全、智能駕駛方面有重要作用，同時(shí)在降低風(fēng)阻、噪聲、能耗方面有較大的貢獻(xiàn)，與目前中國(guó)提出并推動(dòng)的“碳達(dá)峰”與“碳中和”戰(zhàn)略相匹配，CMS擁有較大的市場(chǎng)空間和應(yīng)用前景。未來(lái)的CMS可能會(huì)集成智能輔助功能，如：盲點(diǎn)檢測(cè)、車道偏離警示、交通標(biāo)識(shí)識(shí)別等，增強(qiáng)駕駛員的安全性和便利性。CMS還可以與車輛的其他智能系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，如：車輛的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)等。通過(guò)數(shù)據(jù)共享和交互，CMS可以在駕駛過(guò)程中提供更精準(zhǔn)的信息和更智能的駕駛輔助。

最后，電子后視鏡必將迎來(lái)井噴式發(fā)展，上下游產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)當(dāng)以標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展，給駕駛員提供更好更優(yōu)質(zhì)的駕乘體驗(yàn)。

[1] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求:GB 15084－2022[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2021.

[2] International Organization for Standardization.Road Vehicles-ergonomic and Performance Aspects of Camera Monitor Systems-requirements and Test Procedures: ISO 16505－2015[S].Geneva:ISO,2015.

[3] The European Parliament and the Council of the European Union.Uniform Provisions Concerning the Approval of Devices for Indirect Vision and of Motor Vehicles with Regard to the installation of These Devices:Regulation No.46[S].London:The European Parliament and the Council of the European Union,2016.

[4] 李浩東.國(guó)外卡車先后嘗試,電子視鏡系統(tǒng)會(huì)是未來(lái)嗎？[J].商用汽車,2021(9):40-49.

[5] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求:GB 15084－2013[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[6] 徐林邦,溫金華,丘昌州,等.汽車電子后視鏡技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].時(shí)代汽車,2023(13):145-147.

[7] 張永剛,楊元雷,張方,等.電子視鏡的發(fā)展與應(yīng)用[J].汽車文摘,2023(3):39-43.

Development Status and Domestic Policy Progress of Vehicles Camera-monitor system

WANG Zilong, GUO Bingying, ZHANG Hailin

( National Bus Quality Supervision & Inspection Center, China Merchants Testing Vehicle Technology Research Institute Company Limited, Chongqing 401122, China )

(GB 15084－2022) is officially released, represent China's policies and regulations officially allowed vehicles equipped with camera-monitor system to register automotive products in China,which is about to start its industrialization process. This paper summarizes the development process of camera-monitor system, summarizes the advantages and disadvantages of camera-monitor system,and interprets the requirements of camera-monitor system in the new standard to guide manufacturers to comply with the design and development of related products, and promote the healthy develop- ment of the industry.

Camera-monitor system;Devices for indirect vision;GB 15084－2022; Policies and regulations

U463.85+6

A

1671-7988(2023)19-185-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.019.036

王子龍（1988－），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檎嚋y(cè)試，E-mail:wangzilong@cmhk.com。