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浅析汽车电子后视镜系统

2020-11-23黄娜尚超李波

汽车实用技术 2020年20期
关键词:风阻显示屏摄像头

黄娜 尚超 李波

摘 要:汽车的电子后视镜还属于新兴配置,但视频处理技术已经成熟。文章主要介绍了汽车电子后视镜系统的组成、零部件选型、典型应用分析以及系统优势。

关键词:电子后视镜;显示屏;摄像头;风阻

中图分类号:U463.85+6  文献标识码:B  文章编号: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

传统汽车后视镜的缺陷日渐凸显,风阻大、受天气影响严重、受环境亮度影响等,于是电子后视镜应运而生,解决了光学后视镜的问题,为安全驾驶提供了保障。雷克萨斯ES、奥迪纯电动车配置电子后视镜已经高调亮相。

重卡车装配电子后视镜的优势更加明显,尤其是减小了风阻系数和盲区,使驾驶更加安全舒适。

1 系统简介

摄像机-监视器系统camera-monitor system,通过摄像机与监视器组成的系统,在规定视野内看清车辆后方、侧方或前方视野的间接视野装置,以下简称CMS。CMS应能完全替代传统的光学视镜,我们称之为电子后视镜。

目前电子后视镜的法规在欧洲和日本已经放开,我国的法规体系也已经启动了相关工作。在电子后视镜研发过程中,视野方面可参考GB 15084的要求。

2 系统组成

电子后视镜主要由显示屏和摄像头组成,摄像头采集车辆周围环境的影像信息,显示屏集成图像处理功能,并将周围环境情况呈现给驾驶员。系统原理框图如图1所示。

3 主要器件选型

3.1 摄像头

行业中摄像头有两大类:模拟摄像头和数字摄像头。数字摄像头清晰度有优势,但传输距离受限,最长不能超过15米,需要专用的视频接口,摄像头与处理器之间需进行严格的芯片匹配,且芯片的提供商并不普遍,主机厂受限较大,因此整体成本较高。

但电子后视镜涉及行车安全,清晰度至关重要,且随着电视、电脑、手机等各种电子设备屏幕清晰度越来越高,人们已经习惯高清的画质,因此高清摄像头也是必须的。综合考虑,AHD高清模拟摄像头较为合适,清晰度可达1080P。

另外,考虑到夜晚的显示效果,摄像头应满足微光环境下的使用,环境亮度低于0.1Lux的情况,车辆周围画面也能清晰可见。

为满足GB 15084中的视野要求,电子后视镜可采用长焦摄像头和短焦摄像头相结合的方案,车辆近端和远端的环境画面均能清晰的呈现在显示屏上。

3.2 显示屏

从传统后视镜切换为电子后视镜,人们长久以来的驾驶习惯将被打破,为了尽量减小对驾驶员的影响,电子后视镜显示屏安装位置一般都选择在A柱附近,这样能最大程度的保证驾驶员的观察方向与传统后视镜相同,只是头部转向的角度稍有差别。同时,电子后视镜显示屏装配后应最大程度减小对驾驶员直接视野的影响。

结合各类车型的内部造型特征,轿车可选用小型方屏,重卡车型可采用条形方屏,如图3所示。

显示屏自带感光元器件,能根据环境亮度自动调整显示屏亮度,确保在各种环境亮度下,给驾驶员最舒适的亮度显示。

显示屏内部集成图像处理,使整体系统架构更加简单。图像的宽动态处理、白平衡处理、光线过曝处理等技术,使得电子后视镜呈现的图像更加稳定,在防抖动、防后车灯光反射等方面表现突出。

4 典型应用分析

汽车后视镜配置主要有主后视镜、广角后视镜、补盲镜及前视镜,电子后视镜可实现对各类视镜的完全替代。目前雷克萨斯ES系列、奥迪纯电动车、宝马i8和特斯拉model X的概念车均采用了电子外后视镜的设计。

4.1 轿车应用

在轿车应用方面,雷克萨斯ES系列是典型代表。驾驶舱内整体效果如图4所示。

外部摄像头整体结构约为光学后视镜的三分之一大小,直接视野可视面积增大。高清摄像头,凹陷防塵积设计,夜视效果增强技术以及摄像头防雨雪设计,让驾驶更加轻松。

转向或倒车时摄像头可切换为广角视野,视野范围大。

4.2 卡车应用

2018年汉诺威车展上奔驰Actros配置电子后视镜高调亮相,采用15英寸显示屏、高清摄像头,整体效果如图7所示。

电子后视镜系统的应用也是尽可能保留传统后视镜的使用习惯,后视镜视野通过车门内视野调整开关进行。显示屏安装在A柱内部,宽度与A柱接近,驾驶员直接视野基本不受影响。显示屏上分为两个区域显示,分别可替代主后视镜和广角后视镜,这一点与传统后视镜一致。

外部摄像头体积更是减小到传统后视镜体积的六分之一左右,在减小风阻方面更是赢得了极好的口碑。

5 系统优势

5.1 降低风阻/风噪

传统后视镜时,驾驶员的视野与外后视镜镜片的面积是成正比的。为了保证更好的观察区域,外后视镜的体积无法进一步缩小,这也带来了糟糕的风阻系数。

这在电子后视镜上并不是难题,因为外置设备仅有摄像头机构,它的体积可以降到传统后视镜的三分之一大小(甚至更小),整体设计可以更加符合空气动力学原理,高速风噪也会下降不少。

5.2 更加宽广的视野

传统反射镜面的曲率、形状和大小均为固定不变的,因此视野范围也受限,只能通过机械结构来做微小的调整。因此在驾驶过程中,人们经常通过扭动头部及身体来获得更大的视野。

小巧玲珑的摄像头使得我们不拘泥于一边一个后视镜的配置。通过安装不同角度摄像头和不同视场角的摄像头,我们完全可以获得车辆整个侧面甚至全景影像,或针对某一区域进行重点观察,使车辆的盲区不复存在,进一步保证车辆行驶和其他道路参与者的安全。

5.3 受天气影响小

由于传统后视镜采用的是镜子对光线的反射原理,恶劣天气时,后视镜片会沾满雾气或水滴,加之车窗玻璃起雾,对驾驶安全造成了极大的影响。

相比之下,电子后视镜只需要做好防水功能即可,剩下的都可以交给后期算法和车内的显示屏完成,即便是恶劣天气,后方画面依旧清晰可见。

5.4 受环境亮度影响小

在夜晚或者环境亮度低的情况下,传统后视镜上就会很难看清车辆侧后方的情况。而电子后视镜采用了微光摄像头,即便是环境亮度小于0.1Lux,也能如白天一般清晰的显示车辆周围影像。两种视镜的亮度对比情况如图9所示。

6 结束语

随着科技的不断进步,电子后视镜的出现是必然的,各国的法规也逐步放开了要求,但我们依然有很多的工作要去做,系统的可靠性、功能扩展等都需要做更深一步的探讨和研究。

参考文献

[1] 张正轩,黄娜,陈润龙,张龙岗.重卡驾驶员视野盲区监控系统介绍[J].2019(18),100-102.

[2] 余凡.汽车电子后视镜系统设计[D].武汉:武汉理工大学,2012.

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