CCD、CMOS传感器将成为汽车的通用工具

2010-11-29 18:46:05来源: 汽车电子设计
  驾驶辅助系统是汽车电子领域成长最快的市场之一。Mercer Management Consulting预计:2010年,北美和欧洲该市场的年营收将成长约14%,达25亿欧元。目前,配备着雷达、超音波和红外线传感器的系统在为攫取主要客户而厮杀;但拉动成长的主力是基于照相机的系统。夏普预测,在未来5年,相机传感器年平均成长可望达42%。其他一些专家甚至预计,同期的年平均成长率将超60%。

  TFT LCD(液晶显示器)进一步推动了此一成长:汽车在使用越来越多的LCD,它不仅被用于导航、娱乐和舒适电子的中央工作单元,还作为仪表板上各式各样的显示模块,该趋势为基于相机的驾驶辅助系统铺平了道路。作为对雷达、超音波和红外线传感器的补充,照相机为各种驾驶路况提供了完整影像信息。例如,对具有视觉能力的人类来说,在停车时,与借助用以指示车辆与邻近障碍物距离的声音警示信号来精确评估周围环境相较,透过清晰的影像能容易地多地做出评判。对许多新式汽车、特别是视野受限(尤其是后视时)的越野车和多种小型车来说,可视化功能为防范事故做出了重大贡献。目前为止,尚没有对声音驾驶信息这种抽象形式的替代。但,专门为驾驶舱汽车应用设计LCD的推出,使借助完整影像信息告知驾驶在他们驾驶车辆的周围所发生的情况成为可能。最精确的视觉输入是作为影像传感器的照相机所提供的,它将提升未来驾驶辅助系统的感知能力。

  对驾驶信息和主动驾驶辅助系统的不同要求,使系统各具特色。

  严格说来,驾驶辅助系统这个宽广领域可细分为两个在技术途径上截然不同的分支。第一类是为驾驶提供‘视觉辅助’。这类具有辅助视觉的系统借助不同的传感器提供车辆外围的其它信息;例如,提供处在盲区(或在晚间)的障碍物或其它道路使用者的情况。但这种系统完全由司机评估这些信息并做出相应反应。主动驾驶辅助系统则与此不同,这体现在诸如规避交通事故或根据交通流量和限速要求来变更车速等方面。主动系统不仅告知驾驶相应的驾驶状况且还在行车过程中对驾驶行为进行主动干预。两种系统的不同功能使对各自系统所用的传感器有根本不同的要求。

  与大小和分辨率类似的CMOS传感器相较,由于技术原因,CCD传感器通常有更高的光感应度。因此,车用后视摄影镜头注定会采用CCD传感器,在车辆后视应用中能在光线不好的条件下提供清晰的影像很重要;如:在黑暗的多层停车场或夜晚的街道等场合。夏普为该特定应用推出的照相机模块采用的是270k像素分辨率和1.8勒克司灵敏度的1/4英寸芯片组。该指标相当于晚间、月光下街道的光照条件,在这种场合,该相机模块能输出详细、明亮的影像。镜头具有130°视角,可以清楚地显示车后部的情况。180°视角的CCD模块已处于原型制造阶段。归功于软件的改善,下一代CCD模块还将整合自动导引功能;例如,在倒车时该功能可辨认出有直接危险的区域。

CCD、CMOS传感器将成为汽车的通用工具(电子工程专辑)


图1:CCD和CMOS摄影镜头相得益彰。驾驶信息系统和驾驶辅助系统具有不同要求。

CMOS:未来汽车的通用技术

  主动驾驶辅助系统所用传感器应具有的首要特性是:速度快。特别是在高速行驶场合,系统必须能记录关键驾驶状况、评估这种状况并实时启动相应措施。在140 km/h的速度,汽车每秒要移动40公尺。为避免主动驾驶辅助系统两次信息获取间隔及其间自动操控的行驶距离过长,要求相机具有最慢不低于30帧/秒的影像捕捉速率,在汽车制造商的规格中,甚至提出了60和120帧/秒的要求。虽然借助逐行扫描等方法,CCD传感器的影像捕捉速率也可提升到一定水平(如60帧/秒);但在此,CMOS传感器有如下优势:本质上,CMOS是种更快的影像采集技术——CMOS传感器内的单元通常是由3个晶体管主动控制和读出的,这就显着加速了影像采集过程。用于汽车应用的CMOS相机模块,如夏普开发的那些,就具有30帧/秒的影像采集速率。CMOS传感器性能还有很大的提升空间,目前,基于CMOS的高性能相机能达到约5,000帧/秒的水平。

 

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关键字:CCD  CMOS  相机  中央工作单元  视觉辅助

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1129/article_2877.html
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