摘要
科技正在改變汽車行業，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而該行業面臨的一個重大挑戰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，但支持汽車實現新的安全和舒適性功能。據最新的市場研究估計，隨著市場響應消費者需求并遵循監管要求，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，環視監控(SVM)、駕駛員狀態監控(DSM)和行駛記錄(DVR)等都是發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。聯合國《自動車道保持系統2 (ALKS)》法規強制要求采用DSM和駕駛記錄攝像頭，這項法規已于2021年1月正式施行。已有60多個國家和地區采用ALKS，該系統使用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輔助駕駛評級系統的基本要求。3汽車制造業已是全球負債率最高4、利潤最低的行業之一。該行業面臨的挑戰是：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攝像頭系統可以在停車時，提供車輛外部的360°環繞視圖。這些系統有助于降低發生低速事故的風險，特別是對于行人和有視覺障礙的行人。亞洲國家和地區70%的車輛都將安裝SVM，在這些國家和地區，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開展性能-成本分析。每個SVM系統使用4個攝像頭來創建全景視圖。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需要額外支付數百萬美元的車型成本。汽車行業正面臨一大問題：攝像頭的哪個視頻接口能提供優化成本點？
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模塊的系統成本。但是，標清攝像頭系統通常只能提供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，需要縮放以適應現代的汽車顯示屏大小（例如1920 × 720）。縮放涉及插入或創建新像素來填充該空間。插入過程會導致出現許多視覺偽影，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，以實現乘客狀態監測，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。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極低的線束成本。此外，汽車OEM將采用C2B視頻接口配合現有的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基礎架構實現分外穩健的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化攝像頭性能，這一點明顯優于NTSC攝像頭。C2B的系統成本更低，使汽車OEM能夠在低端和中端車型中實現高清攝像頭分辨率。
表1.技術比較
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功能/技術
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NTSC
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C2B
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LVDS
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高速反向通道
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高清分辨率
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低成本線束
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結論
C2B是適用于汽車行業的一項出色解決方案，能夠以可持續的合理系統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，支持部署安全關鍵型系統，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。”Yole Développement，2020年。
2 “聯合國《自動車道保持系統》法規
是安全引入自動駕駛車輛的一大里程碑事件。”UNECE，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企業債務危機?”金融時報，2020年3月。
Pandey, Anchal。“美國NTSB建議使用駕駛員監控系統。”PathPartner，2020年7月。
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