CMS電子后視鏡時代已到來

作者 / 阿寶

傳統(tǒng)后視鏡自白：2023年，我要被取代了么？

我是汽車上的玻璃后視鏡，最近遇到了大麻煩，車企跟用戶嫌我礙事，打算用電子后視鏡把我取代，不讓我這個“老家伙”待在車上了。

還記得汽車上那兩個“大耳朵”吧？那就是玻璃后視鏡，是一輛汽車必不可少的功能。我能夠讓駕駛員看到后方的路況，方便他們變線、轉向、停車看位......我在汽車上存在了幾十年，幾乎見證了汽車的發(fā)展。

大家有沒有發(fā)現(xiàn)，新能源時代下的汽車，外觀設計風格跟傳統(tǒng)汽車比有了很大的變化，流線感更強了，一些看起來比較“礙眼”的元素也通過一些新科技“隱藏”了起來。車企把我的兄弟“門把手”消滅了之后，開始打起了我的主意。

我也明白車企也做了很多努力，在盡可能保證實用性的前提下，把我做小，降低視覺上的存在感，兼顧外觀設計與實用性。盡管如此，大家還是希望我能夠像手機屏幕上的那個挖孔一樣，徹底消失在視野中。

俗話說“科技就是魔法”，人們有什么需求，科技總能滿足，車企已經(jīng)想到了用攝像頭的形式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)后視鏡，只不過由于當時還沒有相關的配套規(guī)定落地，電子后視鏡長期以來只能活在概念車上，我依舊活到了現(xiàn)在。

我還沒來得及長舒一口氣，轉折點又來了。2022年12月29日，中國汽車后視鏡新國標 GB 15084-2022 正式發(fā)布， 意味著中國搭載 CMS 的車輛可以從 2023年7月1日起正式合法量產(chǎn)上路——中國汽車電子后視鏡CMS替代傳統(tǒng)玻璃外后視鏡時代正式開啟。

中國在 2020年6月4日發(fā)布了GB 15084征求意見稿， 相比2013年的汽車后視鏡國標增加了汽車電子后視鏡 CMS 的標準規(guī)定；在2021年發(fā)布了 GB 15084 報批稿；在2022年12 月29日工信部正式發(fā)布 GB 15084-2022《機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》 ，并規(guī)定于 2023年7月1日正式實施，這意味著搭載CMS 的乘用車和商用車從2023年7 月1日起均可以在中國正式合法量產(chǎn)上路（在此之前搭載 CMS 的車都不允許量產(chǎn)），自此中國 CMS 的量產(chǎn)元年正式開啟。

全球汽車電子后視鏡CMS國標發(fā)展歷程

CMS替代傳統(tǒng)玻璃后視鏡是大勢所趨

2.1 CMS電子后視鏡優(yōu)勢

CMS為Camera Monitor System縮寫，直譯為“攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)”，汽車應用上一般指電子外后視鏡系統(tǒng)，通常由外部攝像頭(camera)捕捉視野，通過電子控制單元(ECU)發(fā)送信號以進一步處理，最后以顯示器(monitor)為駕駛員提供視野，同時可集成盲區(qū)預警、障礙物提示等功能。

那么CMS電子后視鏡對比傳統(tǒng)后視鏡有什么優(yōu)勢呢？四大優(yōu)勢，讓CMS替代傳統(tǒng)后視鏡成為大勢所趨。

CMS 可以擴大 FOV，減小盲區(qū)

攝像頭 FOV 可以是 30°、 90°、 120°是可以調的，可以在適當 FOV 下看盡可能遠的距離（ FOV 越小，可見距離越遠） ，這樣可以補償盲區(qū)，特別是在大型運輸車輛尤其重要。

CMS 對抗雨雪霧惡劣天氣影響的能力明顯強于傳統(tǒng)玻璃后視鏡

和傳統(tǒng)玻璃后視鏡不同， 外置鏡頭是藏在防護罩內的，鏡頭表面積很小， 所以攝像頭可以做比較小的封裝，另外 CMS 攝像頭還附著了自清潔及水性防護涂層，工作期間可以自發(fā)熱去除雨霧雪包圍的狀態(tài)。所以外部天氣干擾對 CMS 造成的影響要小很多。

CMS可以通過圖像調優(yōu)算法（ISP）大幅降低外界光線干擾

夜晚等外界“光線不足”的情況下， CMS 可以通過低光照感光技術、 畫面矯正和圖像提高，使得黑暗中視覺效果盡可能接近白天的狀態(tài)，這一點是傳統(tǒng)后視鏡遠不能達到的。針對外界“光線太強”導致的眩目問題，攝像頭可以通過ISP技術進行完美調校，解決光照強度對駕駛員視線的影響。

降低風阻：CMS攝像頭后視鏡橫截面積能縮小為傳統(tǒng)玻璃外后視鏡的二分之一乃至更低，從而降低了風阻系數(shù)，省油省電。

實際上，高速續(xù)航一直是新能源車的痛點。當汽車以大于80公里的時速行駛時，50%以上的能耗都用于克服空氣阻力。對于新能源車來說，高速行駛時風阻對能耗的影響更為突出。

據(jù)研究，燃油車風阻平均降低10%，對應的油耗至少減少2%；而對純新能源車而言，低風阻優(yōu)勢更加明顯，風阻平均每降低10%，綜合工況續(xù)航里程可增加3~4%。

但凡是真心想要降低風阻系數(shù)的車企，都會知道后視鏡設計會產(chǎn)生不小的影響；用電子后視鏡之后，電車續(xù)航提升至少能有5%左右，馬斯克說的。

從技術上來看，后視鏡的造型對于整車風阻系數(shù)的影響范圍大致在0.01-0.03左右，當然燃油車對這點風阻可能不太在意，加油方便可以不用在意這些細節(jié)；但對于電動車來說，風阻越小越好，所以，對電動車來說以后是必備項目了。

本田e的電子后視鏡將能降低整車3.8%的風阻。奧迪etron整車的風阻系數(shù)為0.28，選裝電子后視鏡后風阻系數(shù)將進一步降低至0.27。風阻系數(shù)的下降可以使得電動車提升續(xù)航里程，可以使得燃油車更加節(jié)油（以比亞迪漢為例，風阻系數(shù)每降低0.01，車的續(xù)航將增加8公里；對于油車而言， 風阻系數(shù)每降低0.01， 燃油經(jīng)濟性可提高2.136%~2.67%，即 10L/百公里的汽車油耗可降低0.2136L~0.267L/百公里)。

CMS相比于傳統(tǒng)玻璃外后視鏡的優(yōu)勢

2.2?主機廠搭載概述和市場規(guī)模

從2016年全球第一個CMS法規(guī)歐洲ECE R46標準發(fā)布以來，全球已經(jīng)有7款搭載CMS的車量產(chǎn)。2018年日本豐田雷克薩斯發(fā)布的Es300h搭載了CMS，左右外后視鏡攝像頭采集到的畫面顯示在2個獨立的5英寸顯示屏上；奧迪E-tron、北汽魔方、吉利路特斯ELETRE等車型都將CMS顯示屏設置在門護板上；本田e電動車則將CMS攝像頭畫面顯示在儀表臺兩側的6英寸顯示屏上；東風汽車“車慧眼” CMS 也是顯示在儀表臺兩側；梅賽德斯-奔馳品牌申報了兩款奔馳Actros卡車，這兩款卡車最大的亮點就是使用了電子后視鏡。

已經(jīng)量產(chǎn)/發(fā)布的乘用車和商用車 CMS 方案

已量產(chǎn)/規(guī)劃CMS的車型

由于國內2023年7月1日起新國標才正式實施，搭載 CMS 的車才能量產(chǎn)上市， 今年上市的有廣汽埃安Hyper GT、北汽魔方、吉利路特斯、東風風神等車型，因此今年滲透率我們預計1%。但是根據(jù)上述分析，CMS替代傳統(tǒng)玻璃后視鏡是大勢所趨，而且目前相當長時間來看域控制直接集成CMS的功能還不太可能，另外長期來看隨著法規(guī)落地以及行業(yè)供應鏈完善，之后成本可以得到下降，因此足以往銷量更大的中端車滲透。根據(jù)我們了解，小鵬、蔚來、比亞迪、長安汽車、上汽、東風汽車等主流自主OEM都已經(jīng)在規(guī)劃CMS 量產(chǎn)車型。預計 2025 年 CMS 滲透率將達到15%，單價2500元，對應中國CMS市場規(guī)模86億元。

中國CMS市場規(guī)模測算

CMS系統(tǒng)架構

3.1CMS的構成

商用車和乘用車后視鏡分類有所不同，商用車數(shù)量更多更復雜。無論是傳統(tǒng)的玻璃后視鏡還是 CMS，按照乘用車標準規(guī)定， 內后視鏡是一類鏡，外后視鏡是三類鏡；商用車標準規(guī)定，二類鏡是主后視鏡、四類鏡是廣角后視鏡、五類鏡是補盲鏡、六類鏡是前視鏡（看前車頭下方） ，裝在卡車的不同方向。

商用車和乘用車 CMS 系統(tǒng)都是由攝像頭、顯示屏、控制器三部分構成， 但是商用車方案比乘用車更復雜，新國標 3/4 都在講商用車要求，只有 1/4 在講乘用車要求。

乘用車CMS方案

一般由2個顯示屏+2個左右外耳攝像頭+集成1個流媒體后視鏡（選配）+控制器構成；中間的一類鏡可以是流媒體后視鏡，也可以是原來傳統(tǒng)玻璃內后視鏡的形式，但是2個三類鏡都是“攝像頭+顯示屏”形式，顯示屏一般是 5/6/7 英寸屏。

商用車CMS方案

商用車CMS系統(tǒng)復雜度更高，因為商用車屏幕和所要呈現(xiàn)的區(qū)域會多一些（前盲區(qū)+下盲區(qū)+左盲區(qū)+右盲區(qū)）， 因此商用車CMS方案在外側攝像頭通道數(shù)會更多， 由左側2個+右側2個+前面1個（選裝）+后側1個（選裝）攝像頭構成；商用車顯示屏比乘用車更大，左右2個主顯示屏一般是12.3寸屏，可以在同一塊屏的上下兩個不同區(qū)域分屏顯示同一側二類鏡和四類鏡畫面，而五類鏡、六類鏡可以同時分屏顯示在1個顯示屏中。根據(jù)寅家科技推出的方案，其商用車標準版 CMS 系統(tǒng)由左右側2個 12.3寸顯示屏+4個攝像頭+控制器構成，增強版CMS系統(tǒng)由左右側2個12.3寸顯示屏+6個攝像頭+控制器構成，增強版多出來的2個攝像頭分別安裝在車頭正前方與車尾。

顯示屏安裝位置

顯示屏放在A柱在整車廠和消費者看來會像是后裝的產(chǎn)品， 另外還會面臨A柱盲區(qū)等問題；顯示屏如果是7寸屏在整車造型的設計人員看來看來是非常大的干擾， 但是由于國標對放大倍數(shù)、視野校核的要求沒辦法將顯示屏再縮?。蝗绻旁陂T護板上會涉及到門板的重開。

商用車和乘用車CMS系統(tǒng)組成：攝像頭+顯示屏+控制器

3.2CMS技術方案

CMS可以分為純顯示型和顯示+ BSD輔助預警型；純顯示型即字面意思，單純作為顯示功能；顯示+ BSD輔助預警型，除顯示外能夠檢測車輛或行人，比毫米波雷達盲點探測更直觀更準確；早期的技術方案以純顯示型為主，隨著汽車智能化的發(fā)展，功能逐步發(fā)展為顯示+BSD輔助預警，CMS技術發(fā)展可大致分為三個階段，不同階段使用的技術方案也有所不同。

3.2.1 早期CMS技術方案

早期的技術方案可以分為三種：FPGA方案、MCU+ISP方案、編解碼SoC方案。

FPGA方案

以前FPGA首選Lattice的，價格比較低。下圖為Lattice的Crosslink系列FPGA的內部框架圖，F(xiàn)PGA的靈活度最高，適應面最廣，比較適合4攝像頭的商用車CMS，這個FPGA的門數(shù)較少，但畢竟是FPGA，使用起來還是需要比較高的技術水平的。歐洲的商用車基本都是采用FPGA方案。

MCU+ISP方案

瑞薩在2019年9月量產(chǎn)RAA278842和RAA278843。RAA278842框架圖如下圖所示，輸入方面擁有MIPI CSI 4通道最高4Gbps的帶寬，輸出有單雙LVDS通道，最高支持1920*1080分辨率，還有YCbCr 4:2:2輸出，也有一個MIPI CSI 4lanes輸出，也支持YUV422和24比特RGB輸出。還有OSD顯示，無需外加微控制器基于SPI Flash的屏幕顯示（OSD），能夠在九個窗口中顯示位圖圖形任意水平和垂直縮放器，可顯示汽車制造商的徽標或實時攝像頭視頻。控制器的屏幕顯示功能還可以模擬儀表盤應用中的傳統(tǒng)警示燈檢查。

RAA278842和RAA278843可與瑞薩R-Car系列SoC、RH850系列MCU和RL78系列MCU相結合，也可以使用ISL78302雙LDO、ISL78322雙2A/1.7A同步降壓穩(wěn)壓器和ISL78228雙800mA同步降壓穩(wěn)壓器為汽車信息娛樂系統(tǒng)板載的RAA27884x及其它IC供電。

薩瑞電子的ASIC框架圖

除了瑞薩外，GEO的ISP芯片GW5200也是MCU+ISP的典型方案，這里就不再一一贅述。

編解碼SoC方案

視頻編解碼方案在早期也是主流的，顯示和編碼通過數(shù)字LVDS或者AHD解串芯片實現(xiàn)。

下圖框架為TI的TDA2Eco，編解碼SoC的典型方案；TDA2Eco片上系統(tǒng) (SoC) 基于異構、可擴展的架構而開發(fā)，架構包涵了TI的定點和浮點TMS320C66x數(shù)字信號處理器 (DSP) 內核、ARM? Cortex?-A15 MPCore?以及Quad-Cortex-M4處理器，能夠以更低的成本為更多類型的汽車開發(fā)視圖應用。

TDA2 ECO SoC可通過并行,串行和CSI-2接口支持多達8個攝像頭,這些接口與T的FPD-Link III串行器兼容,為視圖系統(tǒng)提供完整的解決方案。另外它還集成了許多外圍設備,如CAN,千兆以太網(wǎng)AVB和顯示模塊接口。

雷克薩斯ES300h電子后視鏡電路架構如下圖所示；需要兩對解串行芯片，成本不低。POC即通過同軸電纜供電，德州儀器的解串行提供POC收發(fā)器，減少供電電路布設的麻煩。德州儀器推薦使用DS90UB953和DS90UB954，帶寬4.16Gbps，最高支持200萬像素每秒60幀或400萬像素每秒30幀。

雷克薩斯CMS架構

3.2.2 當前主流CMS技術方案

隨著汽車智能化的發(fā)展，用戶對于CMS電子后視鏡要求已經(jīng)不單單只滿足于單純的顯示，還希望具備實現(xiàn)車輛的盲區(qū)檢測功能；以此同時，考慮到畫面延遲、減少圖像失真、拼接畸變糾正、播放幀數(shù)、傳遞速率等等一系列涉及到功能安全問題，這對處理器提出了更高的挑戰(zhàn)。因此不是任意一款芯片都可以拿來做CMS的，像安防芯片、座艙芯片看上去與CMS需求類似，但實際上距離CMS的要求還是相差甚遠，傳統(tǒng)技術方案已無法滿足設計要求。

目前在研CMS項目大多采用的芯片方案為安霸的CV22AQ，該芯片使用安霸CVflow計算機視覺架構，目標應用包括前置ADAS攝像頭、帶有盲點檢測(BSD)功能的電子鏡、車內駕駛員和駕駛艙監(jiān)控攝像頭以及具停車輔助功能的全景式監(jiān)控系統(tǒng)(AVM)。該新型片上系統(tǒng)在車道保持、自動緊急制動(AEB)、智能大燈控制和速度輔助功能方面的應用，超出了歐洲新車評測系統(tǒng)(NCAP)的性能要求。此外，其采用先進的10納米工藝技術打造，功耗低，支持擋風玻璃前置ADAS攝像頭在尺寸和散熱方面的要求。

但說到底CMS主流的技術方案還是以獨立控制器為主，目前CMS控制器產(chǎn)品雖然采用了AI SoC芯片，但都是其他領域的芯片挪用到CMS產(chǎn)品中來或者兼容其他駕駛輔助功能（如安霸CV22AQ除可實現(xiàn)CMS功能外，還可作為其他駕駛輔助設計方案），冗余規(guī)格比較多，芯片成本和BOM成本都高；市場上CMS專用芯片其實并不多。

在國內，最看好的是歐冶CMS專用芯片；最近在相關展會和新聞上有看到國內一家新勢力芯片廠家歐治半導體，推出了針對智能汽車的第三代E/E架構芯片解決方案，為電動汽車和燃油汽車的智能車燈及基本型端側智能部件、CMS電子后視鏡及增強型端側智能部件，以及L2/L2+行泊一體ADAS和ZCU區(qū)域處理器應用提供高性能、低成本車規(guī)級SoC芯片解決方案。

其中，基于歐冶半導體全球首款CMS專用芯片龍泉560 Mini打造的電子外后視鏡系統(tǒng)，采用一套芯片平臺方案即可同時滿足乘用車和商用車的全應用場景需求，產(chǎn)品特點如下：

●?為CMS系統(tǒng)提供業(yè)界最佳的圖像質量，包括：60fps高幀率、強光抑制、高動態(tài)場景、暗處提亮、LED閃爍抑制、色彩還原等。

● 實現(xiàn)實際部署場景下的業(yè)界最低延時，從攝像頭到顯示屏端到端時延小于60毫秒。

● 業(yè)界最快的開機速度，Linux系統(tǒng)冷啟動情況下開機時間小于1秒。

● 支持去霧功能。

● 支持BSD輔助預警信息提醒（行人檢測、車輛檢測、三級距離告警）。

● 支持默認視野顯示和手動調整，以及臨時視野的自動切換(轉彎、倒車)。

3.2.3 未來CMS技術發(fā)展趨勢

隨著汽車電動化智能化浪潮來襲，整車電子電氣產(chǎn)品應用的增加，單車ECU數(shù)量激增，分布式電子電氣架構由于算力分散、布線復雜、軟硬件耦合深、通信帶寬瓶頸等缺點而無法適應汽車智能化的進一步發(fā)展。

為了適應發(fā)展，同時也為了降本，汽車E/E架構由分布式 ECU 向域控制/中央集中架構方向發(fā)展；其中特斯拉 Model3 開啟電子電氣架構的全面變革，已進入第三代E/E架構，即中央計算+區(qū)域（Zonal）控制器架構。

基于整車E/E架構升級，未來CMS的技術方案也會有所不同；當前的CMS是獨立控制器的存在，因為現(xiàn)在無論是座艙域控制器、還是智能駕駛域控制器，在開發(fā)的時候已經(jīng)定義好了，沒有預留CMS接口，因此CMS控制器不會在短期內馬上和座艙/智駕域控制器進行融合；北汽認為在短期5~10年內融合方案不太好實現(xiàn)，未來的事情誰也說不準。

在第三代E/E架構上，將CMS功能接入到區(qū)域控制器上實現(xiàn)，提供了另外一種可行的方案。區(qū)域控制器是汽車中的節(jié)點，在汽車的一個物理區(qū)域內，為各傳感器、執(zhí)行器等設備提供電源分配，數(shù)據(jù)連接和I/O采集與驅動需求以及可實現(xiàn)對應區(qū)域端側的相關功能。

當前大部分車型的區(qū)域處理器采用的還是MCU芯片，還不能支持CMS功能的實現(xiàn)。也有不少芯片廠商的下一代ZCU芯片將升級到SoC芯片，具備強大的處理能力和一定的AI算力，有很豐富的通訊接口，同時具備一定功能安全和信息安全等級，說不定可以支持CMS功能的實現(xiàn)。

因此從發(fā)展趨勢來看專用芯片的獨立CMS控制器目前仍然是主流；總之，CMS電子后視鏡是一種具有廣泛應用前景和重要意義的汽車后視鏡技術。隨著技術的不斷發(fā)展和推廣，CMS電子后視鏡有望成為汽車行業(yè)的重要創(chuàng)新點和發(fā)展動力，為汽車產(chǎn)業(yè)的升級和轉型提供新的機遇和挑戰(zhàn)。

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