ЭКОНОМИЧНЫЕ КАМЕРЫ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ И ОСОБЕННОСТИ ИХ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

01.05.2023 |

Новые технологии в автомобильной промышленности направлены на обеспечение безопасного дорожного движения и повышения уровня комфорта в управлении автомобилем. Ключевое место в этой технологии занимают автомобильные камеры. К 2024 году ожидается, что в одном транспортном средстве будет использовано в среднем до четырех камер. Важной проблемой при этом является то, как установить дополнительные камеры без увеличения затрат на транспортное средство. В статье рассмотрены разные интерфейсы автомобильных камер с точки зрения их стоимости и производительности. Предлагается оптимальное решение, обеспечивающее высокое качество изображения при достаточно простом подключении дополнительных камер.
П. Слаттери

Использование камеры в автомобиле приводит к увеличению стоимости ее приложений, но при этом в автомобиле обеспечиваются новые функции безопасности и комфорта. Согласно последним исследованиям рынка к 2024 году каждый автомобиль будет иметь в среднем четыре камеры, поскольку рынок достаточно быстро реагирует на требования потребителей.
Новые приложения, такие как монитор кругового обзора (Surround View Monitor – SVM), система видеомониторинга DSM, которая контролирует состояние водителя за рулем (DSM камера направлена на водителя и реагирует на курение, разговор по телефону, сон и т.п.), а также камера записи дорожной ситуации на диск составляют основу новой технологии.
SVM и камеры заднего обзора повышают безопасность парковки. Камеры DSM, как уже отмечалось, используются для наблюдения за состоянием водителя, движениями его глаз для того, чтобы предотвратить отвлечение внимания водителя от управления транспортным средством. Камеры для записи дорожной ситуации на диск используются для фиксации происшествий в процессе управления автомобилем.
Камеры DSM и запись происшествий предусмотрены правилами ООН или ALKS (ALKS – Правила ООН, касающиеся автоматизированной системы удержания в пределах полосы движения), которые вступили в силу в январе 2021 года. Более 60 стран приняли эти правила. Установка камеры DSM является обязательным требованием системы рейтингового сопровождения вождения Euro NCAP 2020.
Исходя из вышеизложенного, задача автомобильной промышленности состоит в том, как обеспечить требуемую производительность перечисленных камер без значительного повышения стоимости автомобиля. Система камер SVM обеспечивает круговой обзор автомобиля снаружи на 360° при его парковке.
Эта система помогают снизить риск аварий на низкой скорости, особенно на переходах, где передвигаются пешеходы с плохим зрением. Ожидается, что до 70% автомобилей будут иметь камеры SVM в странах Азии, где улицы перегружены, а ограниченное количество парковочных мест делает парковку достаточно сложным процессом.

Камера SVM – отличный пример приложения, которое помогает сохранить жизнь людей в аварийных ситуациях. Каждая система SVM использует четыре камеры для обеспечения панорамного обзора. В этих камерах, как правило, используются коаксиальные кабели, которые отличаются высокой стоимостью и большим весом, их трудно прокладывать в небольших автомобилях.
Для SVM камер, использующих жгуты коаксиальных кабелей, требуются дорогие коаксиальные разъемы, что приводит к дополнительным затратам. Перед автомобильной промышленностью стоит задача выбора видеоинтерфейса, обеспечивающего оптимальные затраты без потери качества обзора.
Камеры стандартной четкости (SD) уже много лет используются в большинстве автомобилей. Они имеют недорогие кабельные соединения для минимизации системных затрат на один модуль SVM. Однако системы SD камер работают при токах до 100 мА, в то время как сегодня в большинстве автомобилей для обеспечения высокой производительности видеонаблюдения используются токи не менее 200 мА.
По мере увеличения размеров монитора в салоне автомобиля визуальные характеристики SD камер существенно ухудшаются. SD-видео (720×480) требует масштабирования для согласования с мониторами, разрешение которого не менее 1920×720.
Для сопряжения такого монитора с SD камерой необходимо масштабирование, включающее в себя интерполяцию, которая может привести к появлению множества визуальных артефактов, например, большую нелинейности на диагональных линиях. Большинство пользователей привыкло к качеству HD камеры в своих смартфонах, и качество SD камеры их просто не устраивает.
Применение каналов связи типа LVDS обеспечивает высокую производительность в автомобильных HD камерах. Они идеально подходят для высокопроизводительных фронтальных камер с разрешением от 4 до 8 мегапикселей.
Фронтальным автомобильным камерам требуется самое высокое разрешение для поддержки адаптивного круиз-контроля, обнаружения объектов, распознавания дорожных знаков и предотвращения столкновений. LVDS каналы используют широкую полосу пропускания и требуют применения экранированных кабелей для обеспечения электромагнитной совместимости. В каналах LVDS обычно используются коаксиальные и миникоаксиальные кабели.
Степень изгиба этих кабелей и слабая устойчивость к многократным изгибам затрудняют прокладку кабелей через дверные петли для установки камер на зеркалах, на потолке автомобиля или на спинке передних сидений, например, для проведения видеоконференцсвязи. Стоимость коаксиальных разъемов делает подключение камеры высокой четкости непомерно дорогим для автомобилей начального и среднего ценового сегмента.
Новая технология C2B (Car Camera Bus ™) специально разработана для решения перечисленных проблем и представляет собой технологию соединения автомобильных HD камер с помощью высокопроизводительных интерфейсов типа LVDS (рис. 1).

Рис. 1. Камеры и разъемы для технологии C2B

Эта технология обеспечивает высокую производительность HD камер с использованием недорогого кабельного соединения типа UTP (витая пара) без необходимости применения дорогих коаксиальных разъемов. Кроме того, данная технология позволяет легко заменить SD камеры камерами высокой четкости.
Специальное кодирование видеоизображения и внутренняя фильтрация гарантируют требуемые параметры электромагнитной совместимости при работе с токами не менее 200 мА. Высокоскоростной обратный канал по витой паре позволяет дистанционно управлять камерой C2B. Он позволяет оптимизировать характеристики камеры в зависимости от условий освещения. Более низкая стоимость системы C2B обеспечивает разрешение камеры HD в автомобилях начального и среднего класса.
В табл. 1 приведено сравнение автомобильных камер, выполненных по разным технологиям.

Таблица 1. Сравнительная таблица параметров
автомобильных камер

Параметр/Технология NTSC С2В LVDS
Высокоскоростной обратный канал + +
Разрешение высокой четкости + +
Недорогие кабели подключения + +

ВЫВОДЫ
Новая технология C2B обеспечивает лучшие характеристики HD камеры при приемлемой стоимости автомобильной системы видеонаблюдения для массового рынка. Эта технология поддерживает установку системы камер для автомобилей любого класса, повышая безопасность дорожного движения в целом.