倒车影像显示系统可靠性分析

施大威

（一汽海马汽车有限公司，海南 海口 570216）

倒车影像显示系统可靠性分析

施大威

（一汽海马汽车有限公司，海南 海口 570216）

针对车载倒车影像显示功能的几个电磁兼容性问题，分析如何避免因电磁干扰导致出现诸如闪屏、雪花、波纹等显示异常现象，从而保证车载倒车影像显示功能在整车使用上的可靠性。

倒车影像；电磁干扰；倒车摄像头

2012年12月31 日本应是美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）颁布汽车倒车摄像头法规的最后期限。虽然新规再次因实现成本问题未能成功颁布，但NHTSA发表声明称：“我们一直致力于增强美国车辆的后方可视性，一旦监管审查过程完成，我们将会即刻颁布法规。”该法规要求美国市场的轻型车辆（包括乘用车、卡车）必须安装倒车摄像头，增强后方可视性，确保行车安全。

可以看出，倒车影像显示功能在整个汽车电子市场中已经占有了十分重要的比重，主要原因是行车安全的受重视程度越来越高，人们也越来越需求于便于行车安全的产品。

1 倒车影像显示系统组成

1.1 倒车摄像功能实现原理

倒车影像显示系统由最初的倒车雷达改进而来，装在车辆尾部的车载摄像头把车辆尾部摄取的画面信号，通过传输线送到安装在驾驶位置处的车载显示器，通过图像的方式显示车辆周围的障碍物。帮助驾驶者了解车辆周围情况，及时发现障碍物，从而增加驾驶的安全系数、辅助驾驶员安全倒车。

图1所示为倒车摄像工作原理图。车载显示器、倒车摄像头组件、传输线和供电使能机构组成倒车影像显示系统。倒车摄像头由倒车挡位开关切换进倒挡后即可供电使用，此时音响系统通过硬线或CAN-BUS获取倒挡信号后，将读取倒车影像信息并切换入倒车影像显示界面，完成倒车摄像显示功能［1］。

图1 倒车摄像工作原理图

车载倒车摄像头的结构一般由外壳、镜头、芯片三者组成。信号类型常采用以连续变化的电压／电流的模拟信号形式输出，属于弱信号中易被干扰的部件。由于需要在视觉上显示给驾驶员，所以对可靠性有较高要求。

作为有源电器模块，倒车摄像头首先需要在电磁兼容性能方面通过发射类（辐射发射和传导发射）和抗扰度（辐射抗扰度、大电流注入和静电放电）几项EMC试验。在倒车摄像头本身符合全部EMC技术规范要求的基础上，还需在整车上进行EMC匹配试验。才能进一步保障在整车上避免出现诸如闪屏、雪花、波纹等显示异常现象。

2 倒车影像显示干扰分析

目前数字／模拟电路在汽车电路中应用越来越多。从功能实现原理上分析，供电电源、传输途径、显示屏终端处理3处都有可能受到其它部件的干扰，从而影响倒车影像显示效果。例如大电流的电源线、信号线受制于布线空间（需要交互在一捆主线束上），这样易造成在线束上的影像信息耦合进其它杂波，出现倒车图像抖动、花屏或是出现周期性波纹的问题。

2.1 摄像头供电电压不稳

倒车摄像头的供电电压理想上需要12V的直流电源输入。整车厂对于摄像头的电源获取常采用功能实现原理的方式，即通过并联倒车灯的电压来获取供电。但在以下两种情况下，往往出现供电电源不稳时，导致倒车摄像头在不干净的供电电压下难以维持正常的显示效果。①起动发动机后，倒车影像的干扰更加明显。在发动机起动之后，输出电压存在干扰，给倒车灯供电不是纯直流的电压。这样倒车摄像头电源电压的输入也串扰进其它杂波。②踩制动踏板时，倒车影像出现花屏现象。整车电压往往由电气系统环境的突然变化，如操作开关、电机和继电器的吸合、制动踏板上的电子开关动作等引起负荷突变，也会造成摄像头工作电压不稳。

解决方法：对于供电电压不稳的问题，可把倒车摄像头的供电来源设计为取自BCM部件（或者音响主机）。在BCM获取到倒挡信号后即输出直流电压给摄像头供电，以保障电源的可靠性。而对于制动踏板上的电子开关的影响，可通过增加小滤波器进行滤波处理，避免其影响其它部件。

本次研究结果显示,观察组出现了2例坠床、1例褥疮,安全事故发生率为7.7%;对照组出现了2例跌倒、3例坠床和2例褥疮,发生率为17.9%,数据差异显著,也说明了护理风险管理工作起到的显著效果。

如果摄像头的供电在前期设计上已并联倒车灯进行供电，特别是并联在LED类型灯泡的倒车灯上，则可采用加装继电器。从汽车前端引进一条纯正的12V电源（可用示波器检测是否可靠）作为摄像头电源，并用倒车灯电源控制继电器开关实现摄像头工作。从而很好地保障倒车摄像头电源的可靠性。

2.2 传输途径耦合干扰

实车发现，在操作刮水、转向灯和喇叭时，能观察到倒车影像同时出现了花屏现象，在操作完成后干扰消失。通过对信号线进行加装滤波电路，发现干扰明显降低。由此可知，模拟信号线和连接电机、继电器类型部件的线束在一起绑定，易通过耦合和串扰的方式来产生干扰。

解决方法：需要在整车线路布置上把倒车信号线和电源线远离电磁干扰源。

2.2.1 整车电器类型

1）控制器类（如ECU、TCU）此类负载基本都是数字式的，使用电流在2A以内（单指控制器）。

2）传感器类①数字式，此类传感器的输出量为数字量，即01001类型的。此类传感器内置AD转换，抗干扰能力强。②模拟式，此类传感器的输出为连续变化的电压、电流等形式。由于是模拟量，因此易受到其他信号的干扰。

3）执行器类主要是扬声器、电机、各种照明灯。

4）开关类主要在于开关是否经过大电流。

5）功率输入类如发电机、电池。

2.2.2 整车布线注意事项

1）大小电流的信号线要分开。

2）传感器类型和执行器线束要分开（模拟输出的线避免与执行器供电线一起走线）。

3）数字信号和模拟信号要分开（摄像头、电压传感器、温度传感器等）。

4）对于不使用总线通信的部件（如调光器、音响主机和部分车型的空调控制器），推荐使用单独的一条线作为搭铁线，以确保这些部件的通信信号正常。

5）对于使用总线通信的器件，CAN总线的2条线需要进行双绞处理（线束中相互平行的导线由于距离近，导线间存在很大的寄生电容和电感，这些都是导致串扰的主要原因）。

6）对于用于各个部件搭铁的线材，尽量选择电阻率小的材料。这样可以避免当线束长度比较长时，造成各个部件搭铁电平不均匀，存在结电容。

对于倒车信号线和电源线而言，由于干扰源常来自仪表台上各个电气部件和线束，因此让倒车信号线和电源线的布置尽量远离仪表线束（包括在仪表台里面的中部线束）是远离传输途径上干扰的可靠保证。应尽量满足此布置原则［2］。

2.3 终端显示干扰

倒车影像最终需要传输到音响主机上，通过音响主机的处理输出到车载显示器上。倒车信息在经过音响系统处理时，很可能由于信号不匹配出现色彩失真、画面抖动、周期性的波纹等问题。此时，一方面可能是倒车摄像头和线束的阻抗匹配不良，另一方面则需要保证倒车信号在音响主机的电路板处理上没有造成电磁干扰。往往通过调整音响本身的电路设计即可改善此问题现象。

3 倒车摄像头其他性能参数

倒车摄像头在满足整车EMC性能匹配后，还需要关注以下几点特性，以满足市场对于显示效果越来越高的要求。

1）车载摄像头的主芯片选择，分两种：CMOS芯片和CCD芯片。CMOS主要应用于较低影像品质的领域中。它的优点是制造成本、功耗较CCD低；缺点是CMOS摄像头对光源的要求较高，画面品质及色彩较差。CCD则是应用在摄影、摄像方面的高端影像画面的领域中。具有图像画面清晰、成像角度较大、夜间成像效果佳等特点［3］。

2）防水性能：由于车载摄像头工作环境的特殊性，常年裸露在外风吹雨淋，所以对于摄像头的整体防水性能要求很高。工业参数标示一般采用“IPXX”表示，其中I表示防尘，P表示防水。第1个X表示防水等级，第2个X表示防尘等级。达到IP67级以上的摄像头产品，基本能满足工作环境的需求。当然防水等级越高越可靠。

4 结论

随着整车内／外电磁环境的越发严峻，在整车项目开发过程中，需要在设计阶段就合理布置线束。为易受电磁干扰部件设备营造一个最佳的电磁环境，为乘客提供视听服务、安全保证的功能，同时增加电子产品的可靠性，降低后期因处理问题整改而投入的时间和成本。

［1］易革，胡金亮.倒车多媒体可视测距终端的设计与实现［J］.电子设计应用，2006，4（12）：99-100.

［2］姚国林.奥迪倒车影像技术［J］.汽车维修与保养，2009（4）：65-69.

［3］尹克，高明煜，陈吉锋.车载可视倒车装置的设计与实现［J］.杭州电子科技大学学报，2007（4）：3-5.

（编辑 张每文）

Reliability Analysis of Reverse Image Display

SHI Da-wei

（FAW Haima Automobile Co.，Ltd.，Haikou 570216，China）

This article focuses on the electromagnetic compatibility of the car reverse image display function；It analyzes how to avoid the problem of electromagnetic interference problem，such as flash screen，snow，ripple and other abnormal phenomenon，so as to ensure the reliability of this function on vehicles.

reverse camera；EMI；reverse image display

U463.675

A

1003－8639（2017）02－0044－02

2016-07-20；

2016-11-23

施大威（1988-），男，海南海口人，主要从事汽车电器的研发工作。