淺析汽車電子后視鏡系統

黃娜 尚超 李波

摘 要：汽車的電子后視鏡還屬于新興配置，但視頻處理技術已經成熟。文章主要介紹了汽車電子后視鏡系統的組成、零部件選型、典型應用分析以及系統優勢。

關鍵詞：電子后視鏡;顯示屏;攝像頭;風阻

中圖分類號：U463.85+6 ?文獻標識碼：B ?文章編號：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

傳統汽車后視鏡的缺陷日漸凸顯，風阻大、受天氣影響嚴重、受環境亮度影響等，于是電子后視鏡應運而生，解決了光學后視鏡的問題，為安全駕駛提供了保障。雷克薩斯ES、奧迪純電動車配置電子后視鏡已經高調亮相。

重卡車裝配電子后視鏡的優勢更加明顯，尤其是減小了風阻系數和盲區，使駕駛更加安全舒適。

1 系統簡介

攝像機-監視器系統camera-monitor system，通過攝像機與監視器組成的系統，在規定視野內看清車輛后方、側方或前方視野的間接視野裝置，以下簡稱CMS。CMS應能完全替代傳統的光學視鏡，我們稱之為電子后視鏡。

目前電子后視鏡的法規在歐洲和日本已經放開，我國的法規體系也已經啟動了相關工作。在電子后視鏡研發過程中，視野方面可參考GB 15084的要求。

2 系統組成

電子后視鏡主要由顯示屏和攝像頭組成，攝像頭采集車輛周圍環境的影像信息，顯示屏集成圖像處理功能，并將周圍環境情況呈現給駕駛員。系統原理框圖如圖1所示。

3 主要器件選型

3.1 攝像頭

行業中攝像頭有兩大類：模擬攝像頭和數字攝像頭。數字攝像頭清晰度有優勢，但傳輸距離受限，最長不能超過15米，需要專用的視頻接口，攝像頭與處理器之間需進行嚴格的芯片匹配，且芯片的提供商并不普遍，主機廠受限較大，因此整體成本較高。

但電子后視鏡涉及行車安全，清晰度至關重要，且隨著電視、電腦、手機等各種電子設備屏幕清晰度越來越高，人們已經習慣高清的畫質，因此高清攝像頭也是必須的。綜合考慮，AHD高清模擬攝像頭較為合適，清晰度可達1080P。

另外，考慮到夜晚的顯示效果，攝像頭應滿足微光環境下的使用，環境亮度低于0.1Lux的情況，車輛周圍畫面也能清晰可見。

為滿足GB 15084中的視野要求，電子后視鏡可采用長焦攝像頭和短焦攝像頭相結合的方案，車輛近端和遠端的環境畫面均能清晰的呈現在顯示屏上。

3.2 顯示屏

從傳統后視鏡切換為電子后視鏡，人們長久以來的駕駛習慣將被打破，為了盡量減小對駕駛員的影響，電子后視鏡顯示屏安裝位置一般都選擇在A柱附近，這樣能最大程度的保證駕駛員的觀察方向與傳統后視鏡相同，只是頭部轉向的角度稍有差別。同時，電子后視鏡顯示屏裝配后應最大程度減小對駕駛員直接視野的影響。

結合各類車型的內部造型特征，轎車可選用小型方屏，重卡車型可采用條形方屏，如圖3所示。

顯示屏自帶感光元器件，能根據環境亮度自動調整顯示屏亮度，確保在各種環境亮度下，給駕駛員最舒適的亮度顯示。

顯示屏內部集成圖像處理，使整體系統架構更加簡單。圖像的寬動態處理、白平衡處理、光線過曝處理等技術，使得電子后視鏡呈現的圖像更加穩定，在防抖動、防后車燈光反射等方面表現突出。

4 典型應用分析

汽車后視鏡配置主要有主后視鏡、廣角后視鏡、補盲鏡及前視鏡，電子后視鏡可實現對各類視鏡的完全替代。目前雷克薩斯ES系列、奧迪純電動車、寶馬i8和特斯拉model X的概念車均采用了電子外后視鏡的設計。

4.1 轎車應用

在轎車應用方面，雷克薩斯ES系列是典型代表。駕駛艙內整體效果如圖4所示。

外部攝像頭整體結構約為光學后視鏡的三分之一大小，直接視野可視面積增大。高清攝像頭，凹陷防塵積設計，夜視效果增強技術以及攝像頭防雨雪設計，讓駕駛更加輕松。

轉向或倒車時攝像頭可切換為廣角視野，視野范圍大。

4.2 卡車應用

2018年漢諾威車展上奔馳Actros配置電子后視鏡高調亮相，采用15英寸顯示屏、高清攝像頭，整體效果如圖7所示。

電子后視鏡系統的應用也是盡可能保留傳統后視鏡的使用習慣，后視鏡視野通過車門內視野調整開關進行。顯示屏安裝在A柱內部，寬度與A柱接近，駕駛員直接視野基本不受影響。顯示屏上分為兩個區域顯示，分別可替代主后視鏡和廣角后視鏡，這一點與傳統后視鏡一致。

外部攝像頭體積更是減小到傳統后視鏡體積的六分之一左右，在減小風阻方面更是贏得了極好的口碑。

5 系統優勢

5.1 降低風阻/風噪

傳統后視鏡時，駕駛員的視野與外后視鏡鏡片的面積是成正比的。為了保證更好的觀察區域，外后視鏡的體積無法進一步縮小，這也帶來了糟糕的風阻系數。

這在電子后視鏡上并不是難題，因為外置設備僅有攝像頭機構，它的體積可以降到傳統后視鏡的三分之一大小（甚至更小），整體設計可以更加符合空氣動力學原理，高速風噪也會下降不少。

5.2 更加寬廣的視野

傳統反射鏡面的曲率、形狀和大小均為固定不變的，因此視野范圍也受限，只能通過機械結構來做微小的調整。因此在駕駛過程中，人們經常通過扭動頭部及身體來獲得更大的視野。

小巧玲瓏的攝像頭使得我們不拘泥于一邊一個后視鏡的配置。通過安裝不同角度攝像頭和不同視場角的攝像頭，我們完全可以獲得車輛整個側面甚至全景影像，或針對某一區域進行重點觀察，使車輛的盲區不復存在，進一步保證車輛行駛和其他道路參與者的安全。

5.3 受天氣影響小

由于傳統后視鏡采用的是鏡子對光線的反射原理，惡劣天氣時，后視鏡片會沾滿霧氣或水滴，加之車窗玻璃起霧，對駕駛安全造成了極大的影響。

相比之下，電子后視鏡只需要做好防水功能即可，剩下的都可以交給后期算法和車內的顯示屏完成，即便是惡劣天氣，后方畫面依舊清晰可見。

5.4 受環境亮度影響小

在夜晚或者環境亮度低的情況下，傳統后視鏡上就會很難看清車輛側后方的情況。而電子后視鏡采用了微光攝像頭，即便是環境亮度小于0.1Lux，也能如白天一般清晰的顯示車輛周圍影像。兩種視鏡的亮度對比情況如圖9所示。

6 結束語

隨著科技的不斷進步，電子后視鏡的出現是必然的，各國的法規也逐步放開了要求，但我們依然有很多的工作要去做，系統的可靠性、功能擴展等都需要做更深一步的探討和研究。

參考文獻

[1] 張正軒，黃娜，陳潤龍，張龍崗.重卡駕駛員視野盲區監控系統介紹[J].2019（18），100-102.

[2] 余凡.汽車電子后視鏡系統設計[D].武漢：武漢理工大學，2012.