倍受矚目的倒車后視系統(tǒng)面臨設計挑戰(zhàn)

美國交通部在2011年12月提出新的安全法規(guī)，旨在幫助消除車輛后方的盲區(qū)，這些盲區(qū)導致駕駛員很難看到車后的行人 - 特別是幼童，此法規(guī)使得基于視頻的汽車安全系統(tǒng)這一新興領域成為公眾矚目的焦點。此次提出的倒車后視能見度法規(guī)由國會要求制定，為2007年《兒童交通安全法案》(“K.T. Safety Act”)的一部分，該法案以一名在自家車道上被父親意外撞死的兩歲男孩命名。倒車事故每年導致大約300人死亡和18,000人受傷。

近期出臺的法案要求提供汽車后方檢測功能，利用車尾安裝的視頻攝像頭等新技術，讓駕駛員能夠“看到”車輛后方。該法案要求擴大所有客車、載貨卡車、小型貨車、公共汽車、低速車輛的必要視野范圍，以便駕駛員在倒車時能夠直接看到車輛后方。根據(jù)相關規(guī)定，10%的新車必須在2012年9月符合新規(guī)要求，40%的新車在2013年9月達到這些要求，所有新車2014年9月必須全部達標。有些車輛現(xiàn)在購買時就配備環(huán)視安全系統(tǒng)，可顯示車輛周圍所有物體的360度視圖。

倒車后視系統(tǒng)的興起有助于提高安全性

為了滿足新標準要求，國家公路交通安全管理局(NHTSA)預計汽車制造商將在車尾安裝視頻攝像頭和車內顯示屏。根據(jù)NHTSA的初步評估，倒車后視(RV)系統(tǒng)在提高車尾能見度方面更具潛力，優(yōu)于基于傳感器的車尾物體檢測系統(tǒng)以及車尾凸面鏡。

倒車后視系統(tǒng)代表了駕駛員輔助安全系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢，將汽車信息娛樂技術和通信技術融為一體。在美國及至全球各地，越來越多的汽車已經(jīng)配備了倒車后視系統(tǒng)，讓駕駛員能夠通過車內的視頻顯示的車尾視頻攝像頭影像看到車輛后方的很大區(qū)域。用戶也可以單獨購買倒車后視系統(tǒng)，零售價大約60美元至200美元。

倒車后視系統(tǒng)設計挑戰(zhàn)

倒車后視系統(tǒng)的設計人員必須關注性能問題和穩(wěn)定可靠性，從而滿足汽車制造商的嚴格要求。對于新用戶，后視攝像頭必須盡可能小巧，以便無縫安裝在車輛的當前車身結構中。OEM系統(tǒng)的設計人員一直迫切需要減少倒車后視攝像頭的一部分電子元件。不過，采用IC通過集成減少眾多分立式電子器件，有助于縮小整體裝配尺寸。例如，領先制造商生產的新型倒車后視攝像頭將高速視頻重構濾波器與電池短路保護集成在一個封裝中，與同等的分立解決方案相比，它將所需空間減少了90%。對于未來每車使用四個或更多攝像頭的環(huán)視安全系統(tǒng)而言，空間更加至關重要。

第二個緊迫的設計問題集中在信號鏈的穩(wěn)定性方面，因為倒車后視系統(tǒng)必須做到堅不可摧。必須要有穩(wěn)定的信號鏈，能夠耐受高達18 V的過壓條件，并且經(jīng)過ESD強化，存在大共模電壓噪聲時能夠無中斷運行。由于視頻、接地和電池信號都在同一條長電纜上傳輸，因此對于任何視頻信號而言，最嚴重的故障之一就是電池電壓直接短路。這種電池短路不僅會損壞倒車后視或環(huán)視系統(tǒng)，還會損壞更為昂貴的主機視頻系統(tǒng)。

此外，還有各種各樣的瞬時噪聲來源：雨刷、電動車窗、交流壓縮機電機打開和關閉 – 所有這些因素都會導致底盤接地電流和電壓尖峰，從而導致共模誤差電壓，可能嚴重損壞后視系統(tǒng)。這些噪聲來源可能降低圖像質量，甚至破壞電子系統(tǒng)。常規(guī)視頻信號之外的任何干擾均可視為噪聲，但是，不論何種干擾源，汽車制造商都期望OEM能夠遵守有關穩(wěn)定性的嚴格要求。最常見的有害電壓浪涌來自靜電放電(ESD)，也就是快速高電流傳輸靜電荷。ESD可能永久性損壞電子系統(tǒng)。雖然大多數(shù)制造商安裝了保護機制，但ESD強化型集成電路則提供了更高級別的穩(wěn)定性。

新型汽車運算放大器和模擬視頻濾波器IC，例如ADI公司的ADA4830系列差分放大器和ADA4433/32系列視頻重構濾波器，在小尺寸封裝中集成電池短路保護、大共模抑制，并提升了ESD耐受性能。這些器件集成了眾多成本昂貴且體積較大的分立式元件，例如電容器、二極管、晶體管和開關，通?？梢员Ｗo標準運算放大器。這些新型集成放大器和視頻濾波器的故障檢測輸出可以實現(xiàn)主動快速的診斷，去除了分立電子元件，讓系統(tǒng)設計人員能夠減少大約20%的元件成本，同時節(jié)省多達90%的PCB面積 – 對于當前的倒車后視系統(tǒng)和未來的環(huán)視安全系統(tǒng)而言，這是一項非常重要的特性。

在短短幾年時間內，倒車后視以及環(huán)視系統(tǒng)將投入所有汽車實際應用。倒車后視系統(tǒng)設計人員現(xiàn)在可以采用集成IC，從而節(jié)省空間、時間和資源，這些IC還提供至關重要的過壓保護、出色的圖像質量、低能耗和診斷功能。最為重要的是，新一代倒車后視和通信系統(tǒng)有助于杜絕在美國及至全球的倒車致人死亡的悲劇。穩(wěn)定的視頻放大器集成電路(IC)即將問世，以符合汽車后視法規(guī)以及日益增加的環(huán)視安全標準;新型IC可以防止設備中的敏感視頻電路出現(xiàn)電池電壓短路，減少車禍的發(fā)生。