Araba Kamerası: Otonom Sürüşün Gözü
Araçlara monte edilen kameralar "özerk sürüşün gözleri" olarak bilinir ve ADAS sistemindeki ve otomotiv özerk sürüş alanındaki çekirdek algılama ekipmanlarıdır.Görüntü bilgisini toplamanın ana işlevi lens ve görüntü sensörleri aracılığıyla yapılır., 360 ° görsel algıyı sağlayabilir ve nesne tanıma alanında radarın eksikliklerini telafi edebilir.
Otomobil montajlı kameralar otomotiv alanında yaygın olarak kullanılmaktadır ve yavaş yavaş sürüş kaydı, ters görüntüleme,ve park çevre görünümü akıllı kokpit davranış tanıma ve ADAS desteklenmiş sürüş, giderek daha çeşitli uygulama senaryoları ile.
Küresel otomobil kamera endüstrisinin mevcut CR3 oranı% 41'dir ve en iyi on şirket pazar payının% 96'sını işgal etmektedir.
Otoyol Kayıpları Verileri Enstitüsü (HLDI), 2030 yılına kadar otomobillerin neredeyse %50'sinin ADAS teknolojisiyle donatılacağını tahmin ediyor.
ICVTank'e göre, Çin'in otomobil kamera endüstrisinin ölçeğinin 2025 yılına kadar 23 milyar dolara ulaşması bekleniyor ve önümüzdeki beş yıl boyunca %30'luk bir CAGR ile;Küresel araba kamera pazarının 11 dolardan büyümesi bekleniyor..2 milyar 2019 yılında 27 milyar $ 2025 yılında, 5 yıllık CAGR% 15.8 ile.
Otomatik sürüş algılama, yargılama ve yürütmeyi içerir ve algılama tüm sürecin kaynağıdır ve otomatik sürüş sisteminin önemli bir modülüdür.Aracın sürüş sürecinde, algılama sistemi, otonom bir aracın "gözleri" ile eşdeğer olan sensörler aracılığıyla çevre bilgisini gerçek zamanlı olarak toplayacaktır.ve aracın bir insan sürücüsüne benzer gözlem yeteneğine sahip olmasına yardımcı olabilir..
Özerk araçlarda algılama sistemi esas olarak kameralar, milimetre dalga radarları ve LiDAR (özellikle dikkat dağıtılmaktan korkmak için isteğe bağlı) gibi sensörlerden oluşur.Çevre algılama sensörü olarak, kamera, nesnelerin tanınmasında radarın eksikliklerini telafi ederek 360 ° kapsamlı görsel algılama elde etmekte çok önemli bir rol oynar.ve insan görme yeteneğine en yakın sensördür.Bu nedenle, araba kameraları otonom sürüş alanında kilit cihazlardan biridir.
Araba kamerası nedir?
Araba monte kameralarının ana donanım yapısı optik lensler (optik lensler, filtreler, koruyucu filmler vb. dahil), görüntü sensörleri, görüntü sinyali işlemcileri (ISP), serileşenler,BağlantılarYapısının şematik şeması şekilde gösterilmiştir:
Araca monte edilmiş kamera modülünün anatomisi
Yukarıdaki resim arabalarda yaygın olarak kullanılan kamera modüllerinin anatomisini gösteriyor.Ortada birkaç katmandan oluşan nispeten basit bir tasarım var., genellikle sensörün sensör kartı, görüntü işlemcisinin küçük kartı ve bir serileştiricinin kartı içerir.Neden bir serializer gereklidir çünkü genellikle kamera sensörleri veya ISS'lerin görüntü veri çıkış otobüsü standarttır, yüksek hızlı geçişle karakterize edilir, ancak iletim otobüsü mesafesi kısadır, aksi takdirde sinyal bütünlüğü garanti edilemez.
Araçta, GMSL gibi uzun mesafeli iletim için uygun olan yüksek hızlı otobüs standartlarına dönüştürmemiz gerekiyor.Bu yüzden kamera modülü genellikle bir seri kart aracılığıyla otobüse dönüştürülür.Ek olarak, koaksiyel kablolar modüllere güç sağlamak ve görüntü verilerini iletmek için kullanılabilir.
Optik lens: ışığı odaklamak ve görüntüleme ortamının yüzeyine görüntü alanındaki nesneleri yansıtmaktan sorumludur.Çok katmanlı optik lensler gerekebilir.Filtreler, insan gözü tarafından görülemeyen ışık bantlarını filtreleyebilir ve sadece gerçek manzaranın görünür ışık bantlarını insan gözünün görüş alanında bırakabilir.
Görüntü sensörü: Image sensors can use the photoelectric conversion function of photoelectric devices to convert the light image on the photosensitive surface into an electrical signal that is proportional to the light imageTemel olarak CCD ve CMOS olarak ikiye ayrılır.
ISP görüntü sinyali işlemcisi: esas olarak görüntü sensörü tarafından görüntü ve video kaynağı girişinin RAW biçimindeki verilerini önceden işlemek için donanım yapısını kullanır ve bu veriler YCbCr ve diğer biçimlere dönüştürülebilir.Ayrıca görüntü ölçeklendirme, otomatik maruziyet, otomatik beyaz dengesi ve otomatik odaklama gibi çeşitli görevleri de gerçekleştirebilir.
Serializer: İşlenmiş görüntü verilerini aktarır ve RGB ve YUV gibi çeşitli görüntü verilerini aktarmak için kullanılabilir.
Bağlantı: sabit bir kamerayı bağlamak için kullanılır.
Araçlara monte edilen kameraların da endüstriyel ve ticari kameralardan daha yüksek üretim süreçleri ve güvenilirlik gereksinimleri vardır.Arabaların uzun süre sert ortamlarda çalışması gerektiği için, araba montajlı kameraların yüksek ve düşük sıcaklıklar, güçlü titreşimler ve yüksek nem ve sıcaklık gibi karmaşık çalışma koşullarında istikrarlı bir şekilde çalışması gerekir.Süreç üretimi için ana gereksinimler şunlardır::
Araç kameraları için işlem gereksinimleri
Yüksek sıcaklığa dayanıklı: Araca monte edilen kamera -40 °C ila 85 °C aralığında normal çalışabilmeli ve sıcaklık değişikliklerine uyum sağlamalıdır.
Sismik direnç: Araçlar düz olmayan yollarda sürüş yaparken güçlü titreşimler üretebilir, bu nedenle araç kamerası çeşitli titreşim yoğunluklarına dayanabilmelidir.
Anti manyetik: Araç çalıştırıldığında çok yüksek elektromanyetik darbeler üretecek ve çok yüksek anti manyetikperformansı;
Su geçirmez: Kamerayı birkaç gün yağmur suyunda ıslatıldıktan sonra bile normal kullanımı sağlamak için sıkıca kapatılmalıdır.
Kullanım süresi: Kullanım süresi gereksinimleri karşılamak için en az 8-10 yıl olmalıdır.
Ultra geniş açılı: Yan görünümlü çevre kamerası, 135 ° yatay görüntüleme açısıyla ultra geniş açılı olmalıdır.
Yüksek dinamik: Araç hızlı bir hızda hareket ediyor ve kameranın karşılaştığı aydınlatma ortamı çarpıcı ve sıklıkla değişiyor.Kameranın CMOS'unun yüksek dinamik özelliklere sahip olmasını gerektiren;
Düşük gürültü: Düşük ışık koşullarında gürültüyü etkili bir şekilde bastırabilir, özellikle de geceleri bile görüntüleri net bir şekilde yakalamak için yan ve arka görüş kameralarına ihtiyaç duyar.
Aracın ön kamerası kafasının temel parametreleri
Bulma mesafesi
Yatay görüş alanı açısı
Dikey görüş alanı açısı
Çözünürlük - Kamera eşit aralıklı siyah ve beyaz çizgileri yakaladığında, monitörde görülebilen maksimum çizgi sayısı (kameranın çözünürlüğünden daha yüksek).Satır sayısı bu sayıyı aştığındaEkranda sadece gri bir alan görülebilir ve siyah ve beyaz çizgiler artık ayırt edilemez.
Minimum aydınlatma - görüntü sensörünün çevresel ışığa karşı hassasiyetini veya görüntü sensörü tarafından normal görüntüleme için gerekli olan en karanlık ışığı ifade eder. It is the illuminance value of the scene when the video signal level of the camera is lower than half of the maximum amplitude of the standard signal when the illumination of the subject gradually decreases.
Sinyal gürültü oranı - çıkış sinyali voltajı ile aynı anda çıkış gürültü voltajı arasındaki oran;
Dinamik Aralık - Kamera tarafından yakalanan aynı kare içindeki en parlak ve en karanlık nesnelerin parlaklık değerlerinin detayları normal olarak görüntüleyebileceği aralık.Dinamik aralığı ne kadar büyükse, çok parlak veya çok karanlık nesnelerin aynı ekranda normal olarak görüntülenebilme derecesi ne kadar büyükse.
Radar teknolojisine kıyasla avantajları nelerdir?
1) Millimetre dalga radarına kıyasla, mevcut kameraların ana avantajları şunlardır:
Hedef tanıma ve sınıflandırma - Şu anda sıradan 3 boyutlu milimetre dalga radarları sadece önümüzde engeller olup olmadığını tespit edebilir.ve engellerin boyutunu ve kategorisini doğru bir şekilde belirleyemezÖrneğin, çeşitli şerit tanıma, trafik ışığı tanıma ve trafik işareti tanıma;
Geçilebilir alanın tespit edilmesi, araç hareketinin güvenli sınırlarını (yürütilebilir alanları) ayırma, esas olarak araçları ayırma, sıradan yol kenarları, kaldırım taşı kenarları,engeller olmadan görünür sınırlar, ve bilinmeyen sınırlar;
Yatay olarak hareket eden hedefleri tespit etme yeteneği, örneğin kavşakları geçen yayaları ve araçları tespit etme ve takip etme;
Konum belirleme ve harita oluşturma - yani teknoloji. Millimetre dalga radarı şu anda kullanılsa da, teknoloji daha olgun ve daha fazla uygulama ihtimali vardır;
2) Otomatik tahrik sisteminde, lazer radarı kameraya benzer, ancak avantajları şunlardır:
Trafik ışığı tanıma ve trafik işaretleri tanıma
Maliyet avantajı ve algoritmaların ve teknolojilerin yüksek olgunluğu
Yüksek nesne tanıma oranı
Şu anda, araba montajlı kameralar, kurulum yerlerine göre esas olarak beş kategoriye ayrılır: ön görünüm kameraları, çevre görünüm kameraları, arka görünüm kameraları, yan görünüm kameraları,ve yerleşik kameralar.
Ön görünüm kamerası: Sürüş sırasında görsel algılama ve tanıma işlevlerine ulaşmak için esas olarak ön ön camına monte edilmiştir.Ön görünüm dar açılı kamera, ve ön görünüm geniş açılı kamerası fonksiyonlarına göre.
Ön tarafa bakan ana kamera: Bu kamera, L2'nin ADAS sisteminde ana kamera olarak kullanılır. Görme alanı açıları genellikle 30 °, 50 °, 60 °, 100 ° ve 120 °'dur.ve algılama mesafesi genellikle 150-170 metre.Kamera çıkış biçimi.
İleriye bakan geniş açılı kamera: Bu kameranın ana işlevi, çoğunlukla kentsel yol koşullarında, düşük hızda sürüş ve diğer sahnelerde kullanılan uzakta yakın olan nesneleri tanımaktır.Görme alanı açısı 120 ° -150 ° arasındadır., ve algılama mesafesi yaklaşık 50 metredir. 8MP lensinin sonraki araçlarda büyük ölçekli kurulumundan sonra, bu kameraya gerek kalmaz.
Ön görünüm dar açılı kamera: Bu kameranın ana işlevi trafik ışıkları ve yayalar gibi hedefleri tanımaktır. Genellikle dar açılı lensler kullanılır,ve 30-40 ° çevresinde lensler seçilebilirVe bu merceğin pikselleri genellikle ön tarafa bakan ana kameradakiyle aynıdır.ve genellikle 250 metreye kadar veya daha uzun mesafelere kadar algılayabilir..
8MP kamera kurulduktan sonra, ön tarafa bakan ana kameranın FOV'si 120 °'ye ulaşabilir, bu artık gerekli olmayabilir.
Çevre kamera: Genellikle aracın gövdesinin etrafına monte edilmiş, genellikle ileriye dönük balık gözü kamerası, sola dönük balık gözü kamerası, sağa dönük balık gözü kamerası olarak bölünebilen 4-8 kamera kullanılır.ve arkaya bakan balık gözü kamerasıPanoramik panoramik görünüm fonksiyonunu göstermek için kullanılır, ayrıca park fonksiyonunu entegre eden görsel algılama ve nesne algılama;Genellikle kullanılan renk matrisinin nedeni renk restorasyonuna ihtiyaç olmasıdır.
Arka görüş kamerası: genellikle bagaja monte edilir, esas olarak park yardımı için. Görme alanı açısı 120 ile 140 derece arasında ve algılama mesafesi yaklaşık 50 metre.
Yan ön görüntü kamerası: B sütununa veya aracın arka görüş aynasına monte edilir, bu kameranın görüş alanı açısı genellikle 90 ° -100 °'dur ve algılama mesafesi yaklaşık 80 metre.Bu kameranın ana işlevi yan araçları ve bisikletleri tespit etmektir..
Yan ve arka görüş kamerası: Genellikle aracın ön kanatlarına monte edilir, bu kameranın görüş alanı açısı genellikle 90 ° civarındadır ve algılama mesafesi de yaklaşık 80 metredir.Özellikle araç şerit değiştirme ve diğer yollara birleşme gibi sahne uygulamaları için kullanılır..
İçine kamera yerleştirilmiş: esas olarak sürücünün durumunu izlemek ve yorgunluk hatırlatmaları ve diğer işlevleri elde etmek için kullanılır.
Bunlardan biri, ön görünümlü kameraların fiyatı nispeten yüksektir ve mevcut piyasa fiyatı 300 ila 500 yuan arasındadır; Diğer kameraların fiyatları 150-200 yuan civarındadır.
Plandan, tüm 8 kameranın, LiDAR'a güvenmeden teşvik edilen saf özerk sürüş planıyla yakından ilişkili olan sürüş sistemiyle ilgili olduğunu görebiliriz.Bu planın en büyük avantajı yüksek maliyet etkinliğidirÇok düşük maliyetli kendi geliştirdiğimiz bir kamera kullanarak, otonom sürüş seviyesine ulaşıldı.
Çoklu kamera kullanan bu çözümün en büyük avantajı büyük ölçeklenebilirliğidir.Otonom sürüş fonksiyonunun çok iyi bir uyumluluğu ve ölçeklenebilirliği var..
Bu sensör modeli sayesinde, iyi bir deneyimle otonom sürüş fonksiyonuna erişildi.Özel yüksek hızlı özerk navigasyon sürüşü (NGP) ve otopark belleği otopark fonksiyonu dahil olmak üzere.
S-Sınıf geleneksel OEM çözümlerinin bir temsilcisidir ve binoküler stereo kamera çözümü Mercedes Benz S-Sınıfının en büyük avantajıdır.Binoküler kameralar X'deki mevcut tespit edilen hedefin hareketini hesaplayabilir., Y ve Z koordinatları, tespit edilen hedefin duruşunu ve türünü belirler ve Mercedes Benz'in ADAS fonksiyonunun L2 seviyesindeki deneyim etkisi de diğer ikisinden daha iyidir.
Seri üretim otomobil modelleri için kamera çözümlerinin analizinde, hepsi otonom sürüş fonksiyonlarını elde etmek için orta ve düşük piksel kameralar kullanıyor.
Saitemei Security Electronics Co., Ltd. Araba Kamera Endüstrisi Zinciri
Otomobil kamera endüstrisi zinciri esas olarak üç ana bağlantıyı içerir: yukarı kaynaklı malzemeler, orta kaynaklı bileşenler ve aşağı kaynaklı ürünler.
Optik lensler, filtreler ve koruyucu filmler gibi yukarı kaynaklı malzemeler lens montajları üretmek için kullanılırken, waferler CMOS yongaları ve DSP sinyal işlemcileri üretmek için kullanılır.Orta akım lens montajı monte edin, CMOS çipleri ve yapışkan malzemeleri modüllere dönüştürür ve DSP sinyal işlemcileri ile kamera ürünlerine paketler.
Endüstriyel zincirin bu düzeyinde, yukarıdaki tedarikçiler, aşağıdaki araç müşterilerine veya birinci kat tedarikçi müşterilerine tam kamera ürünleri tedarik edebilirler.Kameralar ve yazılım algoritmaları birlikte bir araba kamerası çözümü oluşturur., otonom araçlara uygulanır.
Şu anda, araba kameraları pazarında büyük bir pazar payına sahip şirketlerin hepsi küresel önde gelen birinci sınıf bileşen tedarikçileri,ve aşağıda müşteriler temel olarak büyük küresel araç şirketlerini kapsar.
CMOS, otomobil kameralarında en yüksek değer maliyet oranına sahiptir ve% 52'ye ulaşır; Modül ambalajı% 20'yi ve optik lensler% 19'u oluşturur.
CMOS çipi
CMOS (CIS sensörü), otomobil kameraları için ana akım ışık duyarlı bileşen çözümüdür.Ama düşük maliyetli ve enerji tasarruflu., düşük piksel gereksinimleri olan otomobil kameraları alanında yaygın olarak tercih edilmektedir.
Görüntü sensörlerinin temel yapısı
Görüntü sensörü, fotosensitif bir alana (Firecore), bağlayıcı tellere, iç devreye ve görünümden alana ayrılır.Foto duyarlı alan, birden fazla tek piksel noktasından oluşan tek piksel dizisidir.Her pikselden elde edilen ışık sinyalleri bir araya geldiğinde, tam bir resim oluştururlar.
CMOS çipinin bölüm şeması
Her bir piksele giren farklı ışık açıları nedeniyle, ışık açısını düzeltmek için her bir pikselin yüzeyine bir mikro lens eklenir.ışığın ışık duyarlı elemanın yüzeyine dikey olarak girmesine izin verirBu, lensden hafif bir sapma aralığı içinde tutulması gereken bir yonga kavramıdır.
Devre mimarisi açısından, ışık sinyallerini elektrik sinyallerine dönüştüren karanlık kutu olarak bir görüntü sensörü dahil ediyoruz.veriler, saat, iletişim, kontrol ve senkronizasyon devreleri.Karanlık kutudaki mantıksal devre tarafından işlenmiş ve kodlanmış., ve sonra bir veri arayüzü üzerinden çıkış.
CMOS yongalarında piksel katmanının tasarım süreci analog yongalara benzer olduğundan, üretim süreçleri için yüksek gereksinimler vardır.
Ana tedarikçiler.
CMOS'un üretim ve üretim teknolojisi yüksektir ve küresel bir piyasa bakış açısından şu anda esas olarak yabancı kaynaklı işletmeler tarafından işgal edilmektedir.Rekabet ortamı açısından, Saitemei %36'lık bir pazar payı ile birinci sırada, yerli şirket Huoxin Technology ise %22'lik bir pazar payı ile ikinci sırada.Yüksek endüstri konsantrasyonu ileYerel işletme Saitemei Güvenlik Elektronik Şirketi, Ltd. bu alanda önde gelen bir işletme haline geldi.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!
