車載高清全景環(huán)視系統(tǒng)電路設計原理

深圳市豪恩汽車電子裝備股份有限公司 王家才

汽車新一輪科技革命和產業(yè)變革蓬勃發(fā)展，電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化成為汽車產業(yè)發(fā)展潮流和趨勢，汽車電子零部件占整車比例越來越高，車載高清全景是后視倒車影像系統(tǒng)的升級換代產品，車載高清全景的市場認可度和新車裝車率越來越高，車載高清全景環(huán)視系統(tǒng)電路包括一個全景控制器、四個廣角車載攝像頭、車身電源和控制線束、視頻輸入和視頻輸出線束。

1 車載全景環(huán)視系統(tǒng)安裝位置

全景控制器通常安裝位置：副駕駛手套箱附近、副駕駛座椅下面、尾箱等。

前后攝像頭：前攝像頭安裝于車輛前保險杠車標附近，后攝像頭安裝于車輛后保險杠車標附近。

左右攝像頭：分別安裝于左右后視鏡內外側。

2 車載全景環(huán)視系統(tǒng)線束連接示意圖（如圖1）

圖1 全景系統(tǒng)線束連接示意圖

車身主線束：包括環(huán)視電源線、CAN通信控制總線、環(huán)視控制器休眠/喚醒開關、環(huán)視視頻激活/關閉開關。

視頻輸出：一般采用同軸或差分連接方式，拼接全景視頻圖像傳輸?shù)綄Ш斤@示。

視頻輸入：攝像頭視頻輸入采用視頻+電源共享同軸線束，節(jié)省線束成本，方便安裝。

3 車載全景控制器視頻連接器接口信號（見表1）

表1 視頻連接器接口信號圖

4 車載全景環(huán)視系統(tǒng)控制器內部電路原理（如圖2）

圖2 車載全景控制器內部電路原理圖

視頻輸入解串器：接收4個環(huán)視攝像頭輸入視頻數(shù)據(jù)，將串行數(shù)據(jù)轉換為并行數(shù)據(jù)，通過并行圖像接口或MIPI接口將視頻數(shù)據(jù)傳輸給全景處理器。

高清全景處理器：接收攝像頭視頻數(shù)據(jù)，首先進行變形校正，第二步2D或3D投影變換，第三步進行拼接圖像融合，最后進行圖像增強處理。

EMMC ROM：存放操作系統(tǒng)啟動程序、內核程序、文件系統(tǒng)、用戶界面數(shù)據(jù)、環(huán)視標定數(shù)據(jù)，不同的客戶要求有差異，EMMC ROM容量也差異。

DDR3 RAM：雙倍率隨機訪問存儲器，讀寫速度很快，電源關閉時RAM不能保留數(shù)據(jù)，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數(shù)據(jù)存儲媒介，不同的功能要求，DDR3 RAM容量也差異。

CAN總線通信：車身轉向燈信號控制車載全景左右視圖自動切換，前進/倒退檔位信號控制車載全景前后視圖的自動切換，方向盤角度數(shù)據(jù)控制前后動態(tài)車輔助線。

微控制器：接收CAN總線數(shù)據(jù)、全景視頻激活/關閉、高清全景控制器休眠/喚醒控制、系統(tǒng)電源低功耗管理、與全景處理器通信管理。

電池防反接保護和EMC濾波保護電路：根據(jù)車載高清全景工作電流，選擇防反接二極管；汽車電源噪聲復雜，EMC濾波保護電路濾除各種低頻和高頻噪聲，確保全景控制器穩(wěn)定可靠地工作。

攝像頭電源保護電路：過流保護、對地和對電源保護等。

5 車載全景環(huán)視系統(tǒng)攝像頭內部電路原理（如圖3）

圖3 全景攝像頭內部電路原理圖

攝像頭電源電路：POC（Power Over Coax）是視頻信號和電源疊加共享一條同軸線纜。ECU控制器輸出的攝像頭電源，經(jīng)過POC濾波處理后，降壓產生多路電源給CMOS圖像傳感器和串行器供電。

CMOS感光圖像傳感器：景物通過鏡頭聚焦到CMOS傳感器感光陣列，將模擬光信號轉換為數(shù)字電信號數(shù)據(jù)，同時還集成AEC自動曝光量控制、AGC自動增益控制、AWB自動白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等。

串行器：接收CMOS圖像傳感器圖像數(shù)據(jù)，將并行圖像數(shù)據(jù)編碼后轉換為串行數(shù)據(jù)，輸出到同軸線束。

6 車載全景環(huán)視系統(tǒng)視頻線束（如圖4）

圖4 全景同軸線束傳輸原理示意圖

車載全景控制器與4路攝像頭之間，采用同軸屏蔽線束連接，視頻和電源共享同一同軸線束。

車載全景控制器與導航主機同軸屏蔽線束只用于傳輸視頻信號。

車載全景系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣，電路設計之前對關鍵模塊進行仿真分析，降低信號完整性風險，系統(tǒng)功能實現(xiàn)只是電路設計中的一小部分，還要滿足可測試性、可制造性、可靠性、電磁兼容性、環(huán)境測試的硬件產品設計要求，并且成本具有競爭性。