CCD、CMOS傳感器將成為汽車的通用工具

　　TFT LCD(液晶顯示器)進(jìn)一步推動(dòng)了此一成長(zhǎng)：汽車在使用越來(lái)越多的LCD，它不僅被用于導(dǎo)航、娛樂(lè)和舒適電子的中央工作單元，還作為儀表板上各式各樣的顯示模塊，該趨勢(shì)為基于相機(jī)的駕駛輔助系統(tǒng)鋪平了道路。作為對(duì)雷達(dá)、超音波和紅外線傳感器的補(bǔ)充，照相機(jī)為各種駕駛路況提供了完整影像信息。例如，對(duì)具有視覺(jué)能力的人類來(lái)說(shuō)，在停車時(shí)，與借助用以指示車輛與鄰近障礙物距離的聲音警示信號(hào)來(lái)精確評(píng)估周圍環(huán)境相較，透過(guò)清晰的影像能容易地多地做出評(píng)判。對(duì)許多新式汽車、特別是視野受限(尤其是后視時(shí))的越野車和多種小型車來(lái)說(shuō)，可視化功能為防范事故做出了重大貢獻(xiàn)。目前為止，尚沒(méi)有對(duì)聲音駕駛信息這種抽象形式的替代。但，專門(mén)為駕駛艙汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)LCD的推出，使借助完整影像信息告知駕駛在他們駕駛車輛的周圍所發(fā)生的情況成為可能。最精確的視覺(jué)輸入是作為影像傳感器的照相機(jī)所提供的，它將提升未來(lái)駕駛輔助系統(tǒng)的感知能力。

　　對(duì)駕駛信息和主動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)的不同要求，使系統(tǒng)各具特色。

　　嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，駕駛輔助系統(tǒng)這個(gè)寬廣領(lǐng)域可細(xì)分為兩個(gè)在技術(shù)途徑上截然不同的分支。第一類是為駕駛提供‘視覺(jué)輔助’。這類具有輔助視覺(jué)的系統(tǒng)借助不同的傳感器提供車輛外圍的其它信息；例如，提供處在盲區(qū)(或在晚間)的障礙物或其它道路使用者的情況。但這種系統(tǒng)完全由司機(jī)評(píng)估這些信息并做出相應(yīng)反應(yīng)。主動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)則與此不同，這體現(xiàn)在諸如規(guī)避交通事故或根據(jù)交通流量和限速要求來(lái)變更車速等方面。主動(dòng)系統(tǒng)不僅告知駕駛相應(yīng)的駕駛狀況且還在行車過(guò)程中對(duì)駕駛行為進(jìn)行主動(dòng)干預(yù)。兩種系統(tǒng)的不同功能使對(duì)各自系統(tǒng)所用的傳感器有根本不同的要求。

　　與大小和分辨率類似的CMOS傳感器相較，由于技術(shù)原因，CCD傳感器通常有更高的光感應(yīng)度。因此，車用后視攝影鏡頭注定會(huì)采用CCD傳感器，在車輛后視應(yīng)用中能在光線不好的條件下提供清晰的影像很重要；如：在黑暗的多層停車場(chǎng)或夜晚的街道等場(chǎng)合。夏普為該特定應(yīng)用推出的照相機(jī)模塊采用的是270k像素分辨率和1.8勒克司靈敏度的1/4英寸芯片組。該指標(biāo)相當(dāng)于晚間、月光下街道的光照條件，在這種場(chǎng)合，該相機(jī)模塊能輸出詳細(xì)、明亮的影像。鏡頭具有130°視角，可以清楚地顯示車后部的情況。180°視角的CCD模塊已處于原型制造階段。歸功于軟件的改善，下一代CCD模塊還將整合自動(dòng)導(dǎo)引功能；例如，在倒車時(shí)該功能可辨認(rèn)出有直接危險(xiǎn)的區(qū)域。

圖1：CCD和CMOS攝影鏡頭相得益彰。駕駛信息系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)具有不同要求。

CMOS：未來(lái)汽車的通用技術(shù)

　　主動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)所用傳感器應(yīng)具有的首要特性是：速度快。特別是在高速行駛場(chǎng)合，系統(tǒng)必須能記錄關(guān)鍵駕駛狀況、評(píng)估這種狀況并實(shí)時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)措施。在140 km/h的速度，汽車每秒要移動(dòng)40公尺。為避免主動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)兩次信息獲取間隔及其間自動(dòng)操控的行駛距離過(guò)長(zhǎng)，要求相機(jī)具有最慢不低于30幀/秒的影像捕捉速率，在汽車制造商的規(guī)格中，甚至提出了60和120幀/秒的要求。雖然借助逐行掃描等方法，CCD傳感器的影像捕捉速率也可提升到一定水平(如60幀/秒)；但在此，CMOS傳感器有如下優(yōu)勢(shì)：本質(zhì)上，CMOS是種更快的影像采集技術(shù)——CMOS傳感器內(nèi)的單元通常是由3個(gè)晶體管主動(dòng)控制和讀出的，這就顯著加速了影像采集過(guò)程。用于汽車應(yīng)用的CMOS相機(jī)模塊，如夏普開(kāi)發(fā)的那些，就具有30幀/秒的影像采集速率。CMOS傳感器性能還有很大的提升空間，目前，基于CMOS的高性能相機(jī)能達(dá)到約5,000幀/秒的水平。