汽车电子外后视镜 CMS 新国标 GB15084-2022 将于 2023 年 7 月 1 日正式实施。新标准《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》是在 2022 年 12 月 29 日正式发布 的 ，届时 新国标 将全部替代 2013 年发布的旧标准。新标准一大亮点便是规定了不仅可以安装电子外后视镜，还可以取代传统的光学后视镜。
图片来源：合力泰
上图为合力泰为吉利路特斯配套开发的电子外后视镜，产品包括了流媒体后视镜、电子外后视镜，其中流媒体外后视镜采用了1280*720分辨率LCD屏，支持15档亮度调节，摄像头部分采用斥水材质，还可加热融化积雪，以及盲区监测、开门预警、后方横穿辅助等功能。
雷克萨斯ES350可选配CMS，屏幕尺寸为7英寸，夜间效果远比玻璃镜要好。图片来源：雷克萨斯
实际日本和欧洲早就允许电子外后视镜系统代替玻璃视镜。欧洲法规方面主要有UN ECE R46-2016《关于间接视野装置及安装间接视野装置车辆认证的统一规定》和ISO 16505-2019《摄像头监视系统的人体工程学和性能方面的要求和试验程序》。美国NHTSA在2014年允许使用CMS，但不能完全取代传统玻璃反射镜。 商用车方面特别开了绿灯， 2019 年 1 月起，可以试用 5 年，用 CMS 取代传统的玻璃反射镜。 SAE 正在制定的 J3155 标准则允许乘用车也用 CMS 取代传统的玻璃反射镜。
雷克萨斯ES350可选配CMS，屏幕尺寸为7英寸，雨天效果远比玻璃镜要好。图片来源：雷克萨斯
不过欧美和日本并没有大规模流行电子外后视镜，原因很简单，想做好电子外后视镜太难了，成本也太高了，因此除了本田旗下首款纯电动微型车本田e标配CMS外，其他如奥迪已经量产的e-tron纯电动SUV提供的类似功能的选装（1250欧元，折合人民币约9500元）以及雷克萨斯选装（1900美元）。奔驰2019年6月推出的新一代顶级卡车Actors则是全球第一款标配CMS的卡车，CMS系统由博世提供。顶级跑车阿斯顿·马丁则采用了Gentex的CMS系统，与众不同的是其屏幕与电子外后视镜合二为一，没有单独屏幕。大众非常冷门车型，柴油混动近乎概念车的XL1也标配CMS，这款车在2013年上市，2019年复出，特别增加CMS。 奥迪e-tron上的CMS由西班牙Ficosa供应，据说历时十年动用近百人才研发成功，Ficosa在2015年被松下收购了49%的股份，2017年再被收购20%的股份，松下已经控股该公司。用户图形界面则是由中科创达旗下的Rightware公司提供的Kanzi软件做支持。
严重偏色的本田e的CMS。图片来源：互联网
已经上市的CMS缺点很明显，首先是噪点和偏色，夜晚塞车时大量的红色尾车灯会让显示屏整个染红，噪点很大。再有就是LCD屏色彩不正，色调偏冷。其次是不够流畅，人们从传统玻璃反光镜中看到的景物是光速的，但如果采用数字摄像机系统，整个系统的时延控制将会面临巨大的挑战。时延不仅仅会影响到用户对于“流畅度”的朴素认知，更重要的是时延还涉及到安全性。按照人类图像感知的最佳帧率60fps来计算，输入延时的上限为16.667毫秒。所谓的“输入延时”，指的是被摄物体影像从摄像头到ISP、图像处理以及转换成显示器支持的格式、最终传输到屏幕驱动芯片等一系列过程等待刷新的延迟。而目前的CMS系统好的能做到大约50毫秒，差的近100毫秒。
被染成红色的奥迪e-Tron。图片来源：雷克萨斯
要做一款好的电子外后视镜，难度和成本都很高。笔者设计了一款理想的电子外后视镜。先是图像传感器的选择，必须选择高动态范围的图像传感器，至少140dB，这样才能避免夜间的噪点，同时进出隧道时也能避免致盲。再有像素也要有200万像素，否则也容易有噪点。帧率也要是60fps。像素也不能太高，CMS显示屏的尺寸通常是7英寸或8英寸，像素太高也显示不出来优点，对处理器负担也有点重。 豪威的 OX03C10 是首选，还有索尼的 IMX490 ，不过 IMX490 有 540 万像素。 接下来选择显示屏，目前车载液晶显示屏最高为60Hz，也就是说至少有16.7毫秒延迟。这也是为什么游戏笔记本电脑屏幕不断提高的原因，目前游戏笔记本电脑屏幕最高有165Hz的。
图片来源：奥迪
奥迪很奢侈地订制了三星7英寸OLED显示屏，分辨率1280*1080。OLED显示屏响应时间最高不低于2毫秒，大部分都是微秒级的，OLED的另一个好处是色彩比较正，OLED屏最差也能达到105%NTSC色域，而车载LCD屏一般是45-75%的NTSC色域。OLED的功耗也略低，同时也稍微薄一点。 CMS显示屏最佳选择是OLED。目前量产的最小尺寸的OLED车载屏只有和辉光电的M800FBM1.A.
图片来源：和辉光电
德州仪器的CMS系统框架图
图片来源：德州仪器
德州仪器的CMS系统框架图，这里选择解串行，如果不怕软件太复杂，还可以选择以太网连接，在摄像头上加入以太网物理层芯片，或许还需要加一个以太网交换机芯片。 不计成本的话，图像处理的最佳选择是Xilinx的XAZU4EV，这与其说是一个FPGA，不如说是SoC。它是针对车载环境设计的视频处理芯片。
图片来源：Xilinx
XAZU4EV简介如上表，内含4核Cortex-A53，双核Cortex-R5实时核心，特别内嵌H.264/H.265视频编解码单元，也有车规级标准封装的SFVC784封装。FPGA可以自行定义接口，避免增加外围视频转换芯片，也减少了延时。据称基于AMD-Xilinx图像IP合作伙伴iWaySense提供的iWayCam CMS系列专用图像处理IP解决方案，CMS待机暗电流极低，整机功能安全可以达到ASIL-B，系统时延在常温下极限可以做到≤9.6ms（受限于屏幕显示的瓶颈）。 XAZU4EV一切都好，就是太贵，差不多要400美元，CMS的精密注塑外壳开模（能抵挡高压水枪的冲击）、加解串行8颗芯片（视频输出还需要4颗加解串行芯片）、加上车规级摄像模组、昂贵的连接器和线缆、两个OLED显示屏，整套CMS估计BOM成本要650美元，这个价格显然太高了。 次优选择采用Nextchip的NVP2650D做主芯片，BOM成本估计可以降低到200美元左右。
图片来源：Nextchip
上图是NVP2650的内部框架图，Nextchip的NVP2650D图像信号处理器（ISP）将两个NVP2650 ISP内核集成在一个封装中，可同时处理两个OX03C10传感器捕捉的图像，并使用单个ISP以60帧/秒的帧率提供双重完整LFM图像输出。此外，NVP2650D提供10/12位压缩RAW输出和24位未压缩HDR 输出，以进一步提高明暗对比强烈的场景的图像质量。NVP2650D缺点是两路1920*1080分辨率下只能30fps，因此需要用两颗NVP2650D。考虑到将来需要OTA，恐怕还得再加一片以太网物理层芯片与NV2650D的PCIe连接。 这样的成本还是有点高。如果采用混合后视镜，就是玻璃后视镜加电子外后视镜，那就可以降低标准，不用OLED显示屏，采用1280*800的LCD屏，也不采用昂贵的高动态图像传感器，像素低至130万像素，BOM成本可以大大降低到150美元乃至更低。 瑞萨的AHD示意图
图片来源：瑞萨
瑞萨的AHD示意图，只做电子外后视镜，中间的V3H可以不要。所谓AHD就是模拟高清，NVP2650D也支持AHD。新型RAA279971 AHL编码器和RAA279972解码器使用调制模拟信号传输视频，传输速率仅为以数字方式传输高清信号所需传输速率的1/10。较低的传输速率意味着可以使用非屏蔽双绞线（UTP）电缆和标准低成本连接器，也可使用现有的传统模拟视频电缆和连接器。RAA279972可以直接输出BT.565格式的合成视频信号，TW8846/8847都可直接接收。这样省了4颗加解串行芯片。
图片来源：瑞萨
TW8846/TW8847内部具备OPEN-LDI也就是液晶屏最常用的LVDS接口，无需任何转换芯片，也无需解串行芯片。这样省了4颗加解串行芯片。 电子外后视镜的研发成本也不低，主要是需要长时间的车内车外标定和调试。未来电子外后视镜恐怕还是高端奢侈品，以选装为主，选装的价格估计也要1万人民币左右。玻璃与电子双重外后视镜或许是更好的选择。
原文始发于微信公众号（佐思汽车研究）：电子外后视镜开闸后的严峻挑战
With the imminent relaxation of regulations on electronic rearview mirrors, how can mass production details such as anti-glare, anti-fog defrosting, distortion correction, and transmission rate be improved? You are welcome to join the Ebang Automotive Electronic Rearview Mirror CMS discussion group to discuss with industry professionals from Huayang, BOE Precision Electronics, Guangzhou Rongsheng, Zixing Technology, Qingdao Jidong, Hansion, Xinyang Rongle, Yuanfeng Technology, Sunny Optical, OFILM, Q-Tech, Heli-Tech, United Optoelectronics, Tianshi Precision, Xinxin, Jinkang Optoelectronics, Howell, and others.
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