倒車影像顯示系統(tǒng)可靠性分析

施大威

（一汽海馬汽車有限公司，海南 海口 570216）

倒車影像顯示系統(tǒng)可靠性分析

施大威

（一汽海馬汽車有限公司，海南 ?？?570216）

針對(duì)車載倒車影像顯示功能的幾個(gè)電磁兼容性問題，分析如何避免因電磁干擾導(dǎo)致出現(xiàn)諸如閃屏、雪花、波紋等顯示異?，F(xiàn)象，從而保證車載倒車影像顯示功能在整車使用上的可靠性。

倒車影像；電磁干擾；倒車攝像頭

2012年12月31 日本應(yīng)是美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）頒布汽車倒車攝像頭法規(guī)的最后期限。雖然新規(guī)再次因?qū)崿F(xiàn)成本問題未能成功頒布，但NHTSA發(fā)表聲明稱：“我們一直致力于增強(qiáng)美國(guó)車輛的后方可視性，一旦監(jiān)管審查過程完成，我們將會(huì)即刻頒布法規(guī)。”該法規(guī)要求美國(guó)市場(chǎng)的輕型車輛（包括乘用車、卡車）必須安裝倒車攝像頭，增強(qiáng)后方可視性，確保行車安全。

可以看出，倒車影像顯示功能在整個(gè)汽車電子市場(chǎng)中已經(jīng)占有了十分重要的比重，主要原因是行車安全的受重視程度越來越高，人們也越來越需求于便于行車安全的產(chǎn)品。

1 倒車影像顯示系統(tǒng)組成

1.1 倒車攝像功能實(shí)現(xiàn)原理

倒車影像顯示系統(tǒng)由最初的倒車?yán)走_(dá)改進(jìn)而來，裝在車輛尾部的車載攝像頭把車輛尾部攝取的畫面信號(hào)，通過傳輸線送到安裝在駕駛位置處的車載顯示器，通過圖像的方式顯示車輛周圍的障礙物。幫助駕駛者了解車輛周圍情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)障礙物，從而增加駕駛的安全系數(shù)、輔助駕駛員安全倒車。

圖1所示為倒車攝像工作原理圖。車載顯示器、倒車攝像頭組件、傳輸線和供電使能機(jī)構(gòu)組成倒車影像顯示系統(tǒng)。倒車攝像頭由倒車擋位開關(guān)切換進(jìn)倒擋后即可供電使用，此時(shí)音響系統(tǒng)通過硬線或CAN-BUS獲取倒擋信號(hào)后，將讀取倒車影像信息并切換入倒車影像顯示界面，完成倒車攝像顯示功能［1］。

圖1 倒車攝像工作原理圖

車載倒車攝像頭的結(jié)構(gòu)一般由外殼、鏡頭、芯片三者組成。信號(hào)類型常采用以連續(xù)變化的電壓／電流的模擬信號(hào)形式輸出，屬于弱信號(hào)中易被干擾的部件。由于需要在視覺上顯示給駕駛員，所以對(duì)可靠性有較高要求。

作為有源電器模塊，倒車攝像頭首先需要在電磁兼容性能方面通過發(fā)射類（輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射）和抗擾度（輻射抗擾度、大電流注入和靜電放電）幾項(xiàng)EMC試驗(yàn)。在倒車攝像頭本身符合全部EMC技術(shù)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，還需在整車上進(jìn)行EMC匹配試驗(yàn)。才能進(jìn)一步保障在整車上避免出現(xiàn)諸如閃屏、雪花、波紋等顯示異?，F(xiàn)象。

2 倒車影像顯示干擾分析

目前數(shù)字／模擬電路在汽車電路中應(yīng)用越來越多。從功能實(shí)現(xiàn)原理上分析，供電電源、傳輸途徑、顯示屏終端處理3處都有可能受到其它部件的干擾，從而影響倒車影像顯示效果。例如大電流的電源線、信號(hào)線受制于布線空間（需要交互在一捆主線束上），這樣易造成在線束上的影像信息耦合進(jìn)其它雜波，出現(xiàn)倒車圖像抖動(dòng)、花屏或是出現(xiàn)周期性波紋的問題。

2.1 攝像頭供電電壓不穩(wěn)

倒車攝像頭的供電電壓理想上需要12V的直流電源輸入。整車廠對(duì)于攝像頭的電源獲取常采用功能實(shí)現(xiàn)原理的方式，即通過并聯(lián)倒車燈的電壓來獲取供電。但在以下兩種情況下，往往出現(xiàn)供電電源不穩(wěn)時(shí)，導(dǎo)致倒車攝像頭在不干凈的供電電壓下難以維持正常的顯示效果。①起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，倒車影像的干擾更加明顯。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，輸出電壓存在干擾，給倒車燈供電不是純直流的電壓。這樣倒車攝像頭電源電壓的輸入也串?dāng)_進(jìn)其它雜波。②踩制動(dòng)踏板時(shí)，倒車影像出現(xiàn)花屏現(xiàn)象。整車電壓往往由電氣系統(tǒng)環(huán)境的突然變化，如操作開關(guān)、電機(jī)和繼電器的吸合、制動(dòng)踏板上的電子開關(guān)動(dòng)作等引起負(fù)荷突變，也會(huì)造成攝像頭工作電壓不穩(wěn)。

解決方法：對(duì)于供電電壓不穩(wěn)的問題，可把倒車攝像頭的供電來源設(shè)計(jì)為取自BCM部件（或者音響主機(jī)）。在BCM獲取到倒擋信號(hào)后即輸出直流電壓給攝像頭供電，以保障電源的可靠性。而對(duì)于制動(dòng)踏板上的電子開關(guān)的影響，可通過增加小濾波器進(jìn)行濾波處理，避免其影響其它部件。

本次研究結(jié)果顯示,觀察組出現(xiàn)了2例墜床、1例褥瘡,安全事故發(fā)生率為7.7%;對(duì)照組出現(xiàn)了2例跌倒、3例墜床和2例褥瘡,發(fā)生率為17.9%,數(shù)據(jù)差異顯著,也說明了護(hù)理風(fēng)險(xiǎn)管理工作起到的顯著效果。

如果攝像頭的供電在前期設(shè)計(jì)上已并聯(lián)倒車燈進(jìn)行供電，特別是并聯(lián)在LED類型燈泡的倒車燈上，則可采用加裝繼電器。從汽車前端引進(jìn)一條純正的12V電源（可用示波器檢測(cè)是否可靠）作為攝像頭電源，并用倒車燈電源控制繼電器開關(guān)實(shí)現(xiàn)攝像頭工作。從而很好地保障倒車攝像頭電源的可靠性。

2.2 傳輸途徑耦合干擾

實(shí)車發(fā)現(xiàn)，在操作刮水、轉(zhuǎn)向燈和喇叭時(shí)，能觀察到倒車影像同時(shí)出現(xiàn)了花屏現(xiàn)象，在操作完成后干擾消失。通過對(duì)信號(hào)線進(jìn)行加裝濾波電路，發(fā)現(xiàn)干擾明顯降低。由此可知，模擬信號(hào)線和連接電機(jī)、繼電器類型部件的線束在一起綁定，易通過耦合和串?dāng)_的方式來產(chǎn)生干擾。

解決方法：需要在整車線路布置上把倒車信號(hào)線和電源線遠(yuǎn)離電磁干擾源。

2.2.1 整車電器類型

1）控制器類（如ECU、TCU）此類負(fù)載基本都是數(shù)字式的，使用電流在2A以內(nèi)（單指控制器）。

2）傳感器類①數(shù)字式，此類傳感器的輸出量為數(shù)字量，即01001類型的。此類傳感器內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換，抗干擾能力強(qiáng)。②模擬式，此類傳感器的輸出為連續(xù)變化的電壓、電流等形式。由于是模擬量，因此易受到其他信號(hào)的干擾。

3）執(zhí)行器類主要是揚(yáng)聲器、電機(jī)、各種照明燈。

4）開關(guān)類主要在于開關(guān)是否經(jīng)過大電流。

5）功率輸入類如發(fā)電機(jī)、電池。

2.2.2 整車布線注意事項(xiàng)

1）大小電流的信號(hào)線要分開。

2）傳感器類型和執(zhí)行器線束要分開（模擬輸出的線避免與執(zhí)行器供電線一起走線）。

3）數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)要分開（攝像頭、電壓傳感器、溫度傳感器等）。

4）對(duì)于不使用總線通信的部件（如調(diào)光器、音響主機(jī)和部分車型的空調(diào)控制器），推薦使用單獨(dú)的一條線作為搭鐵線，以確保這些部件的通信信號(hào)正常。

5）對(duì)于使用總線通信的器件，CAN總線的2條線需要進(jìn)行雙絞處理（線束中相互平行的導(dǎo)線由于距離近，導(dǎo)線間存在很大的寄生電容和電感，這些都是導(dǎo)致串?dāng)_的主要原因）。

6）對(duì)于用于各個(gè)部件搭鐵的線材，盡量選擇電阻率小的材料。這樣可以避免當(dāng)線束長(zhǎng)度比較長(zhǎng)時(shí)，造成各個(gè)部件搭鐵電平不均勻，存在結(jié)電容。

對(duì)于倒車信號(hào)線和電源線而言，由于干擾源常來自儀表臺(tái)上各個(gè)電氣部件和線束，因此讓倒車信號(hào)線和電源線的布置盡量遠(yuǎn)離儀表線束（包括在儀表臺(tái)里面的中部線束）是遠(yuǎn)離傳輸途徑上干擾的可靠保證。應(yīng)盡量滿足此布置原則［2］。

2.3 終端顯示干擾

倒車影像最終需要傳輸?shù)揭繇懼鳈C(jī)上，通過音響主機(jī)的處理輸出到車載顯示器上。倒車信息在經(jīng)過音響系統(tǒng)處理時(shí)，很可能由于信號(hào)不匹配出現(xiàn)色彩失真、畫面抖動(dòng)、周期性的波紋等問題。此時(shí)，一方面可能是倒車攝像頭和線束的阻抗匹配不良，另一方面則需要保證倒車信號(hào)在音響主機(jī)的電路板處理上沒有造成電磁干擾。往往通過調(diào)整音響本身的電路設(shè)計(jì)即可改善此問題現(xiàn)象。

3 倒車攝像頭其他性能參數(shù)

倒車攝像頭在滿足整車EMC性能匹配后，還需要關(guān)注以下幾點(diǎn)特性，以滿足市場(chǎng)對(duì)于顯示效果越來越高的要求。

1）車載攝像頭的主芯片選擇，分兩種：CMOS芯片和CCD芯片。CMOS主要應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的領(lǐng)域中。它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本、功耗較CCD低；缺點(diǎn)是CMOS攝像頭對(duì)光源的要求較高，畫面品質(zhì)及色彩較差。CCD則是應(yīng)用在攝影、攝像方面的高端影像畫面的領(lǐng)域中。具有圖像畫面清晰、成像角度較大、夜間成像效果佳等特點(diǎn)［3］。

2）防水性能：由于車載攝像頭工作環(huán)境的特殊性，常年裸露在外風(fēng)吹雨淋，所以對(duì)于攝像頭的整體防水性能要求很高。工業(yè)參數(shù)標(biāo)示一般采用“IPXX”表示，其中I表示防塵，P表示防水。第1個(gè)X表示防水等級(jí)，第2個(gè)X表示防塵等級(jí)。達(dá)到IP67級(jí)以上的攝像頭產(chǎn)品，基本能滿足工作環(huán)境的需求。當(dāng)然防水等級(jí)越高越可靠。

4 結(jié)論

隨著整車內(nèi)／外電磁環(huán)境的越發(fā)嚴(yán)峻，在整車項(xiàng)目開發(fā)過程中，需要在設(shè)計(jì)階段就合理布置線束。為易受電磁干擾部件設(shè)備營(yíng)造一個(gè)最佳的電磁環(huán)境，為乘客提供視聽服務(wù)、安全保證的功能，同時(shí)增加電子產(chǎn)品的可靠性，降低后期因處理問題整改而投入的時(shí)間和成本。

［1］易革，胡金亮.倒車多媒體可視測(cè)距終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電子設(shè)計(jì)應(yīng)用，2006，4（12）：99-100.

［2］姚國(guó)林.奧迪倒車影像技術(shù)［J］.汽車維修與保養(yǎng)，2009（4）：65-69.

［3］尹克，高明煜，陳吉鋒.車載可視倒車裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：3-5.

（編輯 張每文）

Reliability Analysis of Reverse Image Display

SHI Da-wei

（FAW Haima Automobile Co.，Ltd.，Haikou 570216，China）

This article focuses on the electromagnetic compatibility of the car reverse image display function；It analyzes how to avoid the problem of electromagnetic interference problem，such as flash screen，snow，ripple and other abnormal phenomenon，so as to ensure the reliability of this function on vehicles.

reverse camera；EMI；reverse image display

U463.675

A

1003－8639（2017）02－0044－02

2016-07-20；

2016-11-23

施大威（1988-），男，海南?？谌?，主要從事汽車電器的研發(fā)工作。