據(jù)預(yù)測(cè)，智能交通系統(tǒng)(ITS)市場(chǎng)的發(fā)展從2009年開始提速，如圖1所示可見，其增長(zhǎng)動(dòng)力主要來(lái)自美國(guó)、歐洲、日本和包括中國(guó)在內(nèi)的世界其他地區(qū)。目前，與視頻有關(guān)的ITS領(lǐng)域及其占有率如下。

先進(jìn)交通管理系統(tǒng)：41%。
電子計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(ETC)：23%。
公共交通管理系統(tǒng)：15%。
商用車運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)(CVO)：9%。
其他(主要是車輛信息系統(tǒng))：12%。

本文要探討的話題是，智能交通系統(tǒng)的發(fā)展究竟需要多少車載攝像機(jī)呢?這是中國(guó)汽車電子系統(tǒng)開發(fā)商以及汽車生產(chǎn)廠家關(guān)心的問(wèn)題之一，也是半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)注的問(wèn)題之一。

　　我們?cè)噲D通過(guò)展示一系列新概念，讓你去想象這個(gè)市場(chǎng)究竟有多大商機(jī)，從而通過(guò)汽車電子系統(tǒng)開發(fā)商和汽車生產(chǎn)廠家把概念變?yōu)楫a(chǎn)品和解決方案，從汽車行車安全這個(gè)角度去尋找新的發(fā)展機(jī)會(huì)。

　　主動(dòng)安全的概念及其對(duì)攝像機(jī)的要求

　　圖2描述了汽車主動(dòng)安全和被動(dòng)安全概念。與視頻有關(guān)的系統(tǒng)屬于主動(dòng)安全系統(tǒng)，包括：(1) 夜視、盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、后視等系統(tǒng);(2) 與車道偏離報(bào)警、防撞預(yù)警、駕駛員瞌睡監(jiān)測(cè)、盲點(diǎn)報(bào)警等有關(guān)的早期預(yù)警系統(tǒng)。


       上述系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)的要求包括：

　　寬視野(FOV)、窄全景;
高空間分辨率;
可提供彩色視頻數(shù)據(jù);
低單價(jià);
無(wú)電磁輻射;
可針對(duì)多種應(yīng)用進(jìn)行配置。
除了上述要求之外，汽車應(yīng)用對(duì)攝像機(jī)提出的更高要求包括：

　　在極端惡劣的環(huán)境條件下要具有15年的生命期;
要經(jīng)過(guò)全面的驗(yàn)證測(cè)試;
在生產(chǎn)的過(guò)程中要實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制;
要實(shí)施過(guò)程測(cè)量和連續(xù)的改進(jìn);
零缺陷率。
與此同時(shí)，攝像機(jī)制造商必須要通過(guò)ISO/TS16949標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。

　　車載攝像機(jī)的位置及其系統(tǒng)功能

　　如圖3所示為車載攝像機(jī)的位置及其系統(tǒng)功能的概要圖。它分為5大組成部分。

　　正視系統(tǒng)：包括夜視、自適應(yīng)控制、車道偏離報(bào)警、碰撞減緩、行人探測(cè)等子系統(tǒng)。

　　后視系統(tǒng)：包括后背輔助系統(tǒng)和泊車輔助系統(tǒng)。
內(nèi)視系統(tǒng)：包括安全氣囊張開監(jiān)測(cè)、駕駛員瞌睡監(jiān)測(cè)、人臉識(shí)別等系統(tǒng)。
角視系統(tǒng)：包括盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)和盲點(diǎn)報(bào)警系統(tǒng)。
側(cè)視系統(tǒng)：包括盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、盲點(diǎn)報(bào)警以及變道輔助系統(tǒng)。

       從中可見，上述系統(tǒng)每輛車所使用的攝像機(jī)至少要有5個(gè)。而在大型的公交車上，如圖4所示，至少需要的攝像頭的數(shù)量為4只。這些頂部放置的攝像機(jī)不同于目前國(guó)內(nèi)常見的車內(nèi)監(jiān)控安全的攝像機(jī)。

　　從圖4(b)可見頂部安置的攝像機(jī)的布局及其視圖的實(shí)例。這個(gè)由三洋公司提出的概念采用了一套稱為Aircam的環(huán)視系統(tǒng)。

　　上述系統(tǒng)的特點(diǎn)之一是所需要的攝像機(jī)數(shù)量比較多，因此，人們?cè)O(shè)計(jì)出了360度全景攝像機(jī)，這種新型的攝像機(jī)也有望在車載安全系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。

　　360度全景攝像機(jī)的應(yīng)用

　　如圖5所示為ImmerVision公司提出的360度全景攝像機(jī)的應(yīng)用概念圖。在圖5中正面安裝的半球可以監(jiān)測(cè)汽車正面半球視野之內(nèi)的所有場(chǎng)景。一只攝像機(jī)就可以取代原先要有至少3只攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)的角監(jiān)測(cè)和正面監(jiān)測(cè)的功能。這套系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)就是鏡頭。如圖6所示為全景型攝像機(jī)鏡頭的結(jié)構(gòu)圖。


       從圖6可見，該鏡頭采用了兩片貓眼透鏡來(lái)構(gòu)成球形圖像傳感器。直接利用這個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)做鏡頭會(huì)導(dǎo)致圖像分辨率很低，根本無(wú)法使用。ImmerVision公司的貢獻(xiàn)在于提出了一套失真控制方法，從而實(shí)現(xiàn)了很高的圖像分辨率，再利用視頻處理技術(shù)就可以把球形圖像變換為人眼易于解讀的平面圖像。然而，要指出的是，這種全景攝像機(jī)并不具備距離檢測(cè)功能。

　　移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)

　　移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)主要應(yīng)用于基礎(chǔ)測(cè)繪、電子地圖測(cè)制、電子地圖修測(cè)、公路GIS與公路路產(chǎn)管理、鐵路可視化GIS建庫(kù)、公安 GIS、空間信息服務(wù)等領(lǐng)域。它與行車安全密切相關(guān)。

　　移動(dòng)道路測(cè)量系統(tǒng)在多傳感器同步集成、海量CCD圖像的高速采集、壓縮和存儲(chǔ)、不間斷數(shù)據(jù)采集、記錄自動(dòng)化、有效融合其他數(shù)據(jù)、高效的數(shù)據(jù)處理流程等方面進(jìn)行了綜合集成，適用于交通、鐵路、公安、數(shù)字城市建設(shè)等領(lǐng)域。

　　車載集成移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)在高等級(jí)公路、城市道路和機(jī)場(chǎng)跑道等路面的破損、車轍變形、平整度等損害中有著廣泛的應(yīng)用，它們配備了可進(jìn)行快速、無(wú)損、自動(dòng)化的采集與智能分析的多傳感器集成與處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以機(jī)動(dòng)車為平臺(tái)，裝備高分辨率線陣圖像采集系統(tǒng)、激光線結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)、慣性補(bǔ)償?shù)募す鉁y(cè)距系統(tǒng)、GPS/DMI/GYRO組合定位系統(tǒng)等先進(jìn)的傳感器以及車載計(jì)算機(jī)、嵌入式集成多傳感器同步控制單元等設(shè)備，在車輛正常行駛狀態(tài)下，自動(dòng)完成道路路面圖像、路面形狀、平整度及道路幾何參數(shù)等數(shù)據(jù)采集與分析。如圖7所示。

　　車載攝像頭需要的高速總線

　　MOST(面向媒體的系統(tǒng)傳輸總線)技術(shù)目前已經(jīng)被50多種車型采用，由MOST組織來(lái)主持標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)格化工作。截至目前，已經(jīng)有15家國(guó)際性汽車廠商和70余家主要零配件生產(chǎn)廠商加盟該組織。

      目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的MOST技術(shù)有MOST25、MOST50，第3代MOST 150Mb/s技術(shù)—MOST150正在開發(fā)中。150Mb/s可以達(dá)到與MOST25塑料光纖同等的傳輸速度，不用增加物理層成本就可以提高通信速度。采用MOST150后，視頻傳輸變得更容易，不僅可以用在休閑娛樂(lè)方面，還可以用在車載攝像頭等行車系統(tǒng)上。

　　MOST在制訂上完全合乎ISO/OSI的7層數(shù)據(jù)通訊協(xié)議參考模型，而在網(wǎng)線連接上MOST采行環(huán)狀拓?fù)洌试S改采星狀(亦稱放射狀)或雙環(huán)狀的連接組態(tài)，每套MOST傳控網(wǎng)絡(luò)允許最多達(dá)64個(gè)裝置(節(jié)點(diǎn))建立連接。

　　目前，在MOST的應(yīng)用中，美國(guó)車種僅占9%，歐洲車種占比達(dá)58%，亞太車系則占比大約為33%。

　　配套芯片組的開發(fā)提速

　　為了推進(jìn)MOST標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，半導(dǎo)體廠家也作出了積極的努力。

　　1.ADI公司的汽車遠(yuǎn)程信息處理平臺(tái)的核心芯片：ADSP-BF534和ADSP-BF539處理器。它們提供對(duì)汽車CAN和MOST網(wǎng)絡(luò)的連通性。在視頻娛樂(lè)領(lǐng)域，單片Blackfin處理器可連接到MOST網(wǎng)絡(luò)，提取并解碼音頻和視頻比特流，在汽車后座呈現(xiàn)高質(zhì)量的電影畫面。

　　2.意法半導(dǎo)體(ST)的集成式MOST網(wǎng)絡(luò)電源管理解決方案L5961。L5961電源管理芯片與SMSC網(wǎng)絡(luò)處理器組成的芯片組可以充當(dāng)任何一個(gè)MOST網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成模塊。

　　3.Firecomms公司推出業(yè)界首款基于高速諧振腔LED的MOST光纖收發(fā)器(FOT)：FCM110R發(fā)送器和FCM110D接收器，兩者均符合POF光接口的MOST 1.1物理層規(guī)范。而安捷倫科技有限公司推出了工作溫度范圍在-40℃到+95℃、用于汽車MOST網(wǎng)絡(luò)中的光纖發(fā)射器和接收器。Melexis也推出了150Mb/s光纖MOST收發(fā)器。

　　ALPS公司開發(fā)了FLTM1G1系列車用短距離光通信MOST連接器，它在與光纜之間的光耦合系統(tǒng)上采用了非球面透鏡，利用獨(dú)有的光學(xué)模擬技術(shù)、流動(dòng)解析技術(shù)、高精度成形技術(shù)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了出色的成形效果和光學(xué)性能，而且該非球面透鏡具有良好的光耦合效率并很難發(fā)生光纖錯(cuò)位，所以能夠達(dá)到穩(wěn)定的光學(xué)特性。

　　4.SMSC推出I/O端口擴(kuò)展器和MOST網(wǎng)絡(luò)DTCP協(xié)處理器OS85650，它具有多種接口，強(qiáng)大的路由引擎和DTCP協(xié)處理器，用于各種音頻和視頻領(lǐng)域，如：磁頭單元、汽車后座娛樂(lè)、放大器、電視調(diào)諧器和視頻顯示器。

　　筆者分析認(rèn)為，隨著MOST支撐器件開發(fā)的展開，基于塑料光纖(POF)的MOST網(wǎng)絡(luò)必將給車載攝像機(jī)的應(yīng)用開辟巨大的空間。

　　總結(jié)

　　根據(jù)全球各交通和警察部門的統(tǒng)計(jì)，2008年全世界交通事故死亡人數(shù)為50萬(wàn)人。其中，中國(guó)交通事故死亡人數(shù)為10.4萬(wàn)人，而印度、美國(guó)、俄羅斯均在其后。2008年，中國(guó)共發(fā)生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失10.1億元。與此同時(shí)，中國(guó)2009年10月中國(guó)宣布，第1000萬(wàn)輛車下線，汽車保有量已經(jīng)突破1億7千萬(wàn)輛。

　　如果以每臺(tái)汽車至少安裝1~2臺(tái)半球攝像機(jī)來(lái)計(jì)算，市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到上幾億臺(tái)、數(shù)千億元人民幣。因此，如何利用車載攝像機(jī)降低交通事故數(shù)，減少人員傷亡，控制直接財(cái)產(chǎn)損失，是中國(guó)汽車電子行業(yè)不容無(wú)視的重大研究課題和商機(jī)，本文通過(guò)概要介紹若干系統(tǒng)，為中國(guó)汽車電子行業(yè)拋磚引玉。值得一提的是，開發(fā)針對(duì)汽車安全的車載攝像機(jī)系統(tǒng)需要汽車電子與汽車生產(chǎn)廠家開展密切合作，從攝像頭、視頻數(shù)據(jù)采集、視頻傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)視和播放平臺(tái)等多個(gè)方面進(jìn)行研究，才有利于車廠最終使其產(chǎn)品化。