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汽車攝像頭線路板，從設計到解決方案

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人氣：1136發布日期：2024-08-29 08:53【大中小】

01ADAS加速滲透，傳感器數量增長

SUNSHINE GLOBAL CIRCUITS

汽車攝像頭線路板廠講高級駕駛輔助系統（ADAS）的感知層會使用激光雷達、毫米波雷達、攝像頭傳感器和超聲波傳感器對環境信息和車內信息進行采集和處理。

ADAS域控制器做為決策層，融合多傳感器的數據進行決策判斷，制定控制策略并傳達至其他域控制器，從而實現汽車的運動控制。

ADAS的處理邏輯

圖源：TI

毫米波雷達：檢測距離最長，在金屬表面的反射性良好，在夜間、逆光、大霧及雨雪等惡劣天氣條件下仍可以正常使用，但是在非金屬表面如人或紙箱等存在檢測困難的問題。

激光雷達：檢測距離中長，非金屬表面的反射性良好，在夜間、逆光、大霧及雨雪等惡劣天氣條件下仍可以正常使用，但是會穿過玻璃等透明物體，在逆光、暴雨、暴雪及濃霧環境下性能不佳。

超聲波雷達：檢測距離短，在玻璃、水面也會反射回波，但是會被風影響，甚至可以被雪等物體吸收。

車載攝像頭：檢測距離取決于攝像機的焦距，通過拍攝畫面，識別目標物體，可以識別到目標物體和顏色，但在夜間，逆光，暴雨暴雪及濃霧天氣條件下，性能表現不佳。

ADAS傳感器及檢測區域

ADAS 按等級由低到高可劃分為L0-L5六個等級，L0-L2 為輔助駕駛范疇，L3-L5 為自動駕駛范疇。相比于 L2，L3、L4在功能實現方面擁有TJP（交通擁堵領航）、HWP（高速公路領航）、CP（城市領航）、AVP（自動代客泊車）等功能，能夠實現有條件的自動駕駛。

根據RolandBerger的數據，2025年L2/L2+滲透率提升至36%，L3滲透率提升至8%。目前量產車上，ADAS正處在由 L2向L3邁進。

02車載攝像頭的方案設計

SUNSHINE GLOBAL CIRCUITS

電路板廠小編講車輛上安裝的攝像頭主要有三種：感知攝像頭、環視攝像頭和駕駛員監控攝像頭。

傳感攝像頭：安裝在擋風玻璃上部，感應范圍廣，可用于自動駕駛或者駕駛輔助，例如輔助駕駛的LKA、LCA、AEB等功能，保障車輛前部行駛安全。

駕駛員監控攝像頭：安裝在車輛儀表盤附近，可以感應駕駛員的健康狀況，用于DMS(駕駛員監控系統)確保安全駕駛。

環視攝像頭：攝像頭裝置安裝在車輛車身的前部、后部、左側和右側，可以感應車輛周圍約1米的整個周邊，可用于停車輔助，保障車輛周圍的安全。

由于功能和安裝位置的不同，車載攝像頭在設計上的區別也很大，如傳感攝像頭和駕駛員監控攝像頭的安裝空間有限，更多的使用了軟硬結合板做一體化設計，傳感攝像頭由于安裝在擋風玻璃上部，對于外形有特別要求，其更多使用了攝像頭板和主板的分立設計。

傳感攝像頭和環視攝像頭的內部結構

傳感攝像頭和駕駛員監視攝像頭的工作原理

圖像傳感器通過攝像頭鏡頭捕捉畫面并轉換為電信號。然后通過高速數據傳輸通道，將圖像數據傳輸SoC進行處理，SoC處理之后的結果再通過域控MCU向外部ECU發出指令。

傳感攝像頭的原理框圖

圖源：Panasonic

圖像傳感器：拍攝圖像將通過攝像頭鏡頭的光轉換為電信號。

SoC：處理圖像傳感器獲取的數據。
MCU：向外部ECU提供“踩剎車”和“轉動方向盤”等指令。
收發器：與外部設備通信的硬件協議棧，如CAN或者車載以太網等。
存儲器（DDR）：數據處理過程的緩存器。
存儲器（閃存）：存儲控制軟件和傳感器數據。
DC/DC轉換器：將鉛蓄電池的電壓轉換為相應元器件的工作電壓。

環視攝像頭的工作原理
環視攝像頭與傳感攝像頭、駕駛員監視攝像頭不同，環視攝像頭需要將汽車多個位置安裝的攝像頭圖像整合為一個全向圖像。因此，攝像頭ECU和環視ECU之間需要實時傳輸大量數據，環視ECU上的FPGA負責將多路視頻流數據整個為全向圖像并實時對畫面進行處理，提高攝像頭的成像能力。其余配置與感知攝像頭、駕駛員監控攝像頭相同。