Sistem kamera dan teknologi tautan kamera sedang digunakan dalam berbagai aplikasi yang terus meningkat di kendaraan untuk membantu pengemudi dan menambah pengalaman berkendara. Sistem kamera pandangan belakang (RVC) tradisional yang menampilkan satu kamera sedang digantikan oleh sistem tampilan sekeliling (SVS) yang menampilkan empat atau lebih kamera yang memberikan perspektif 360° kendaraan. Perekam berkendara, pemantauan titik buta, penglihatan malam, pengenalan tanda jalan, monitor keberangkatan jalur, kontrol jelajah adaptif, pengereman darurat, dan sistem penghindaran tabrakan kecepatan rendah semuanya membantu meringankan beban pengemudi. Untuk menambah pengalaman berkendara, kamera juga diperkenalkan untuk berbagai aplikasi seperti pemantauan tanda vital pengemudi, deteksi penumpang, dan pengenalan gerakan untuk antarmuka mesin manusia (HMI). Perkembangan dalam sistem kamera bahkan memungkinkan produsen otomotif untuk membayangkan kembali siluet kendaraan melalui penggantian fitur tradisional seperti kaca spion.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 1. Perkembangan kamera pada kendaraan modern. (Sumber:Perangkat Analog)
Banyak dari beragam aplikasi kamera yang terdaftar memiliki asal-usul dalam sistem RVC definisi standar (SD) yang masih ditampilkan di banyak kendaraan saat ini. Sistem kamera SD telah digunakan secara rutin dalam aplikasi otomotif selama lebih dari satu dekade, berkembang biak dari kendaraan premium ke jajaran kendaraan yang lebih luas sebagai tanggapan terhadap persyaratan legislatif dan harapan pelanggan. Sistem video SD menawarkan banyak manfaat berharga kepada OEM otomotif:risiko rendah karena kematangan teknologi yang telah terbukti di industri televisi konsumen selama bertahun-tahun, permintaan bandwidth rendah yang menghasilkan kemampuan untuk menggunakan kabel dan konektor murah sambil juga mempertahankan emisi yang terkendali, dan berbagai encoder dan decoder video yang matang dengan penanganan yang terbukti untuk input video yang berpotensi tidak stabil.
Saat ini, tampilan definisi ultrahigh (UHD) di mana-mana di perangkat konsumen mendorong persyaratan untuk tampilan definisi yang lebih besar dan lebih tinggi di semua jenis kendaraan. Meskipun video SD mungkin tampak memuaskan pada layar yang lebih kecil, konsumen saat ini dapat dengan mudah melihat kekurangannya pada layar yang lebih besar (misalnya, kurangnya detail frekuensi tinggi yang disebabkan oleh terbatasnya bandwidth video SD atau artefak lintas warna yang diperkenalkan saat memisahkan pencahayaan. dan sinyal chrominance dari satu sama lain dalam sinyal termodulasi). Tren tampilan yang lebih besar telah mengakibatkan OEM otomotif ditantang untuk meningkatkan arsitektur kamera lainnya ke definisi tinggi. Satu blok pembangun utama yang terlibat dalam mengatasi tantangan ini adalah teknologi tautan kamera yang dipilih untuk mentransfer data gambar dari kamera ke unit penerima (misalnya, ECU atau layar).
Karakteristik kasus penggunaan pertama saat memilih teknologi tautan kamera baru untuk suatu aplikasi adalah bandwidth yang dibutuhkan. Sistem kamera sangat beragam dalam hal kebutuhan bandwidth. Sistem RVC tradisional yang menggunakan resolusi video SD memerlukan bandwidth rendah (misalnya, 6 MHz). Sistem SVM, biasanya digunakan pada kecepatan rendah, menggunakan kecepatan refresh rendah (misalnya, 30 Hz) untuk memaksimalkan eksposur, yang dapat membatasi bandwidth yang diperlukan. Sistem penggantian cermin sayap, yang beroperasi di seluruh rentang kecepatan pengoperasian kendaraan, menggunakan kecepatan refresh yang lebih tinggi (misalnya, 60 Hz atau lebih tinggi) untuk meminimalkan latensi, yang menuntut peningkatan bandwidth. Kamera hadap depan untuk aplikasi mengemudi otonom menuntut resolusi ultratinggi (misalnya, 18+ MPixel) dan karenanya memiliki kebutuhan bandwidth yang sangat tinggi. Banyak teknologi tautan kamera yang ada untuk menghadirkan kemampuan bandwidth yang luas—pemilihannya dipengaruhi oleh, dan dapat memengaruhi, beberapa aspek sistem kamera dan kendaraan secara keseluruhan.
Kualitas Gambar
Kualitas gambar yang dimungkinkan oleh teknologi tautan kamera merupakan faktor penting dalam desain arsitektur. Mengirim data video melalui teknologi tautan kamera yang tidak menyediakan bandwidth yang cukup dapat mengakibatkan hilangnya integritas gambar atau kehilangan gambar sepenuhnya. Degradasi gambar yang disebabkan oleh teknologi tautan kamera dapat dinilai dengan mengukur faktor seperti ketajaman gambar dan rentang dinamis.
Atribut Kabel
Rakitan kabel lengkap atau wiring harness kendaraan modern adalah salah satu komponen yang paling rumit, berat, dan sulit dipasang. Dengan rata-rata mobil yang memiliki kabel lebih dari satu kilometer, harness menuntut pertimbangan serius. Untuk urutan pertama, aplikasi dengan kebutuhan bandwidth yang lebih tinggi (misalnya, kamera depan beresolusi sangat tinggi untuk kendaraan otonom) memerlukan kabel berat berkualitas tinggi. Berat kabel telah muncul sebagai topik peningkatan pengawasan dalam beberapa tahun terakhir mengingat fokus pada membuat mobil lebih ringan dan lebih efisien dalam upaya untuk meningkatkan jangkauan untuk kendaraan mesin pembakaran dan kendaraan listrik sama. Untuk aplikasi yang melibatkan perutean kompleks melalui kendaraan, radius tikungan yang didukung oleh kabel mungkin penting. Untuk aplikasi di mana kamera terletak di bagian bodi berengsel (misalnya, pintu untuk sistem SVM atau tutup bagasi untuk sistem RVC dan SVM), kekokohan kabel untuk membuka dan menutup siklus sangat penting. Untuk aplikasi di mana kabel mungkin terkena lingkungan yang keras, ketahanan air mungkin diperlukan.
Terlepas dari teknologi tautan kamera dan jenis kabel yang dipilih, setiap sentimeter kabel memiliki biaya dan, ketika semua biaya harnes digabungkan, hal itu dapat mengakibatkan harnes menjadi salah satu dari tiga elemen kendaraan yang paling mahal.
Sistem video SD tradisional, karena permintaan bandwidth yang rendah, memfasilitasi penggunaan kabel ringan yang sangat hemat biaya. Dalam banyak kasus, kabel unshielded twisted pair (UTP), mirip dengan yang biasanya digunakan untuk link kontrol kecepatan rendah seperti CAN, digunakan untuk video SD.
Konektor
Elemen penting lainnya dari wiring harness dan modul yang terhubung adalah konektor listrik. Selain menghubungkan harness ke modul kontrol, sensor, atau motor, konektor juga digunakan untuk menyambung bagian berbeda dari kabel yang sama di dalam harness (konektor in-line). Konektor in-line digunakan secara luas dalam industri otomotif untuk menyederhanakan konstruksi, pemasangan, dan kemudahan servis harness. Misalnya, menggunakan konektor in-line yang sangat dekat dengan kamera berarti, jika kamera rusak, kamera dapat diganti tanpa gangguan signifikan pada rangkaian kabel kendaraan lainnya.
Pemilihan konektor, sama dengan pemilihan kabel yang dijelaskan di atas, dapat menjadi penentu yang signifikan dari keseluruhan biaya sistem kamera. Sistem resolusi tinggi biasanya membutuhkan konektor yang mendukung bandwidth lebih tinggi dan karenanya lebih mahal.
Pertimbangan konektor lainnya termasuk jejak konektor pada permukaan PCB dan ECU, apakah konektor harus disegel atau tidak, dan jika kode warna/kunci diperlukan.
Sistem video SD tradisional memfasilitasi penggunaan konektor hemat biaya pada kamera dan ECU atau head unit (HU). Misalnya, sinyal video dari sistem RVC video SD sering diarahkan ke ECU atau HU dengan sinyal lain (misalnya, jaringan kontrol dan sinyal catu daya yang diperlukan) pada konektor multipin; link digital biasanya memerlukan konektor khusus, yang memperkenalkan PCB dan batasan pengemasan pada ECU.
Arsitektur Kendaraan
Arsitektur kendaraan yang terlibat dapat memiliki beberapa pengaruh pada pemilihan teknologi tautan kamera yang sesuai. Panjang kabel pada kendaraan standar seringkali dapat mencapai beberapa meter dan, dengan konsumen yang cenderung lebih besar, kendaraan sport, panjang kabel meningkat. Beberapa arsitektur kendaraan memiliki fitur tambahan yang dapat menimbulkan tantangan panjang kabel baru, seperti bantuan mundur trailer untuk mendukung gerakan mundur dan manuver trailer.
Kendaraan komersial adalah tantangan arsitektur lain di mana sistem kamera meregangkan kabel hingga panjang maksimumnya. Sebagian besar teknologi tautan kamera dapat mendukung salah satu arsitektur dan fitur kendaraan ini, tetapi beberapa mungkin memerlukan modul tambahan seperti repeater atau pemancar ulang untuk mendukung panjang kabel yang panjang.
EMC
Emisi elektromagnetik dan ketahanan kabel merupakan faktor penting lainnya dalam proses pemilihan teknologi tautan kamera karena kabel dapat menjadi antena di dalam kendaraan dengan hasil yang merugikan. Proliferasi sistem listrik dan elektronik di kendaraan telah mengakibatkan ketergantungan yang meningkat pada sistem tersebut yang ada bersama-sama dengan cara yang kompatibel. Satu sistem (misalnya, sistem RVC) tidak dapat diterima untuk memengaruhi, atau dipengaruhi oleh, sistem lain (misalnya, motor traksi kendaraan listrik atau mekanisme kursi listrik), jika keduanya diaktifkan. Untuk tujuan ini, sangat penting bahwa teknologi tautan dipertimbangkan untuk kinerja emisi dan kekebalannya sebelum pemilihan.
Untuk memastikan agresor internal atau eksternal tidak mengganggu sistem di dalam kendaraan, pabrikan otomotif akan menguji semua sistem sesuai standar EMC spesifik mereka. Pengujian ini pertama kali dilakukan pada tingkat sistem (misalnya, kamera tampak belakang atau sistem tampilan sekeliling). Pengujian ini mahal, memakan waktu, dan menantang, tetapi memastikan bahwa setiap modul memiliki tingkat ketahanan yang tinggi sebelum diintegrasikan ke dalam kendaraan. Setelah pengujian tingkat sistem berhasil diselesaikan, pabrikan otomotif juga harus memverifikasi pengoperasian dan kinerja sistem di kendaraan dengan menguji kemampuan sistem untuk beroperasi saat dibombardir oleh sinyal terpancar daya tinggi (radiated immunity). Pabrikan juga akan mengukur pita penerima dari semua antena di dalam kendaraan (misalnya, FM, GPS, seluler, Wi-Fi, dll.) untuk memastikan tidak ada sinyal pengganggu. Menyelesaikan masalah EMC di tingkat kendaraan bisa jadi mahal dan memakan waktu.
Persyaratan Lainnya
Selain persyaratan yang telah diuraikan, segudang tuntutan lain memandu pemilihan teknologi tautan kamera, seperti ketersediaan saluran kontrol, akurasi piksel, dan peringkat ASIL.
Pemilihan Teknologi Tautan Kamera
Pemilihan teknologi tautan kamera saat merancang sistem kamera dipengaruhi oleh banyak faktor. Pemilihan teknologi link kamera juga mempengaruhi beberapa aspek kendaraan yang terintegrasi. Sistem RVC tradisional, yang dibangun di atas teknologi video SD, menawarkan OEM otomotif metode yang sangat andal dan hemat biaya untuk mentransfer video di dalam kendaraan. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, tren konsumen telah muncul untuk membuat sistem video SD semakin tidak dapat diterima pada layar yang lebih besar. Perkembangan legislatif dan ekspektasi konsumen juga digabungkan untuk terus meningkatkan jumlah kamera di setiap kendaraan baru.
Tren dan perkembangan ini menjadi latar belakang munculnya beberapa teknologi tautan kamera yang digunakan pada kendaraan saat ini di seluruh spektrum sistem kamera otomotif. Teknologi tautan kamera saat ini masih berkisar dari teknologi video SD (misalnya, CVBS) yang terbukti dalam sistem SD RVC tradisional, melalui teknologi tautan analog definisi tinggi, hingga teknologi tautan digital definisi tinggi.
Teknologi video SD hanya dapat mengaktifkan aplikasi bandwidth rendah tetapi sebaliknya membutuhkan kabel dan konektor yang sangat hemat biaya. Teknologi tautan digital memungkinkan aplikasi bandwidth tinggi dan menawarkan manfaat seperti akurasi piksel, tetapi biasanya memerlukan kabel dan konektor yang lebih mahal. Teknologi tautan analog definisi tinggi seperti Bus Kamera Mobil (C
2
B) menawarkan kompromi antara dua pendekatan yang disebutkan di atas—menghadirkan video definisi tinggi yang sesuai dengan EMC melalui kabel dan konektor yang hemat biaya.
Teknologi Tautan Kamera Analog Definisi Tinggi
Salah satu keuntungan menggunakan teknologi transmisi video analog definisi tinggi C
2
B adalah bahwa mereka telah dirancang sejak awal untuk digunakan sebagai tautan kamera otomotif. C
2
B mendukung video HD melalui kabel Unshielded Twisted Pair (UTP) dan konektor tanpa pelindung. Hal ini memungkinkan untuk meningkatkan versi dari kamera SD ke HD tanpa harus mengubah infrastruktur kabel dan konektor yang ada.
C
2
B mendukung transfer video HD dari pemancar ke penerima pada resolusi hingga 2 MPixel (1920 × 1080). Ini dirancang untuk memanfaatkan kapasitas bandwidth maksimum dari kabel dan konektor UTP yang secara tradisional digunakan untuk sistem video SD dan memungkinkan penggunaan panjang kabel hingga 30 m tanpa transmisi ulang. Untuk memastikan bahwa C
2
B memenuhi semua persyaratan otomotif, ia menggunakan beberapa fitur pengoptimalan untuk EMC, termasuk konstruksi sinyal yang dioptimalkan, filter antialias, dan filter pembentuk spektrum.
C
2
B memiliki saluran kontrol yang dapat menangani transmisi sinyal I2C hingga 400 kHz, hingga empat sinyal GPIO, dan sinyal interupsi dari modul kamera. Ini memfasilitasi arsitektur sistem termasuk tidak hanya konfigurasi lokal yang terdiri dari unit mikrokontroler (MCU) di modul kamera dan MCU di ECU/HU, tetapi juga konfigurasi jarak jauh menggunakan MCU di ECU/HU yang mengonfigurasi modul kamera. Keempat GPIO digunakan untuk mentransfer sinyal statis melintasi C
2
tautan B. Dua sinyal interupsi disediakan untuk memungkinkan C
2
Pemancar B mengomunikasikan informasi status ke C
2
penerima B. C
2
B menerapkan pemeriksaan CRC ke data saluran kontrol dan dapat secara otomatis memulai transmisi ulang jika terjadi masalah.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 2. C
2
B gambaran arsitektur. (Sumber:Perangkat Analog)
C
2
B mendukung fitur nilai tambah untuk pelanggan otomotif seperti diagnostik kabel (pengumpulan informasi tentang terjadinya korsleting kabel ke baterai dan kejadian hubung singkat ke arde) dan pengumpulan jumlah bingkai, pembangkitan, penguraian kode, dan transmisi untuk memberikan wawasan tentang integritas data yang dikirimkan.
Ditetapkan dan dirancang untuk aplikasi otomotif, C
2
B menggunakan beberapa blok untuk memastikan kepatuhan EMC melalui kabel UTP berbiaya rendah dan konektor tanpa pelindung berbiaya rendah. Ini termasuk pembatalan gema untuk ketidakcocokan impedansi, penolakan mode umum broadband (penting saat menggunakan kabel UTP) dan pembentukan spektrum sinyal output untuk memberikan pengurangan emisi. C
2
B diuji dan sesuai dengan standar EMC tingkat perangkat internasional dan standar EMC tingkat sistem internasional (CISPR 25 kelas 5 [emisi], ISO 11452-2/ISO 11452-4/ISO 11452-9, ISO 7637-3 [kekebalan] , ISO 10605 [ESD]).
Fitur-fitur ini membuat C
2
B solusi menarik untuk dua jenis produsen otomotif:mereka yang masih menggunakan solusi kamera SD dan mencari jalur peningkatan risiko rendah, dan mereka yang telah beralih ke solusi kamera berbasis teknologi tautan digital dan mencari jalur pengurangan biaya dari teknologi tautan analog definisi tinggi.
Ruang aplikasi di mana C
2
B menawarkan keunggulan biaya sistem yang signifikan dibandingkan teknologi alternatif termasuk kamera tampak belakang, sistem kamera tampak sekeliling, cermin elektronik, dan sistem pemantauan penghuni. Sifat visual lossless yang divalidasi secara independen dari C
2
B dapat memberikan kinerja definisi tinggi yang serupa dengan teknologi tautan digital sambil memberikan penghematan biaya tingkat sistem yang signifikan.
klik untuk gambar lebih besar Gambar 3. Perbandingan tangkapan bingkai video untuk tautan digital vs. C
2
tautan B. (Sumber:Perangkat Analog)
klik untuk gambar lebih besar Gambar 4. Perbandingan tangkapan bingkai video untuk tautan digital vs. C
2
tautan B. (Sumber:Perangkat Analog)
C
2
B memungkinkan produsen otomotif untuk meningkatkan kamera SD yang ada ke HD atau memfasilitasi migrasi sistem menggunakan teknologi tautan digital untuk mengurangi biaya sistem. Dengan papan evaluasi untuk C
2
Pemancar B (ADV7992) dan C
2
Penerima B (ADV7382/ADV7383), seperti yang tersedia dari Perangkat Analog, OEM dapat mempercepat penyelidikan teknologi dan pembuatan prototipe sistem. Selama pembuatan prototipe sistem, C
2
Papan evaluasi pemancar B dapat digunakan sebagai C
2
Sumber B jika mengembangkan penerima, sedangkan C
2
Papan evaluasi penerima B dapat digunakan sebagai C
2
B tenggelam jika mengembangkan kamera.
