宝马倒车摄像机系统的工作原理及操作说明
BMWCHE/2015-11-02/技术解析/阅读:次
一、概述
倒车摄像机(RFK)系统用于在进入、离开停车位置或掉头时为驾驶员提供帮助。除提供车辆尾部区域的优质广角图像外，该系统还提供一系列附加的用户功能。倒车摄像机系统位于车辆行李箱盖内。倒车摄像机 (RFK) 安装在行李箱盖拉手内中间偏右的位置。当倒车时倒车摄像机和驻车距离监控(PDC)系统一起启用，或通过按压驻车按钮以手动方式启用。中央信息显示屏显示车辆尾部后方区域的广角彩色影像。电子均衡器负责确保影像的真实透视比例。
影像上的驾驶员辅助图显示停车入位和掉头时的空间 (根据当前方向盘位置计算出来的)，从而为驾驶员提供停车入位帮助。影像上的彩色障碍物标记来源于超声波传感器信号，该标记可提醒驾驶员 (与 PDC系统警告音同时发出)在停车入位和掉头时注意障碍物和狭窄区域。可以利用中央信息显示屏的菜单更改系统设置或停用白动启用模式。当首次打开车门后启用倒车摄像机系统时，只有导航系统进入准备状态后才能使用倒车摄像机。
倒车摄像机系统见下图。
倒车摄像机系统图
倒车摄像机系统控制流程见下图。
1.倒车摄像机控制模块(RFK控制模块)
2.视频模块(选装) 3.车辆通信计算机(CCC)
4.中央信息显示屏(CID) Gateway.网关 K-CAN.车身总线 MOST.多媒体传输系统总线
倒车摄像机系统控制流程图2.视频模块(选装) 3.车辆通信计算机(CCC)
4.中央信息显示屏(CID) Gateway.网关 K-CAN.车身总线 MOST.多媒体传输系统总线
倒车摄像机控制模块与 K-CAN总线、 MOST总线相连，它通过一个单独的视频连接装置(FBAS、 RGB)将视频信号发送至车辆通信计算机。车辆通信计算机现在使用LVDS插头。车辆通信计算机执行 K-CAN总线和 MOST总线之后的网关功能。 倒车摄像机系统电路图见下图。
1.中央信息显示屏(CID) 2.车辆通信计算机(CCC)
3.中控台开关中心(SZM) 4.自动空调控制模块(IHKA控制模块)
5.倒车摄像机控制模块(RFK控制模块) FBAS.FBAS数据导线 K-CAN.车身总线 LVDS.LVDS数据导线 MOST. 多媒体传输系统总线 K1.30g. 30g号电源
3.中控台开关中心(SZM) 4.自动空调控制模块(IHKA控制模块)
5.倒车摄像机控制模块(RFK控制模块) FBAS.FBAS数据导线 K-CAN.车身总线 LVDS.LVDS数据导线 MOST. 多媒体传输系统总线 K1.30g. 30g号电源
倒车摄像机系统电路图
倒车摄像机系统和视频模块电路图见下图。
1.中央信息显示屏(CID) 2.车辆通信计算机(CCC)
3.中控台开关中心(SZM) 4.自动空调控制模块(IHKA控制模块)
5.倒车摄像机控制模块(RFK控制模块)
6.视频模块(VM/Hybrid) FBAS.FBA数据导线 K-CAN.车身总线LVDS.LVDS数据导线 MOST.多媒体传输系统总线
3.中控台开关中心(SZM) 4.自动空调控制模块(IHKA控制模块)
5.倒车摄像机控制模块(RFK控制模块)
6.视频模块(VM/Hybrid) FBAS.FBA数据导线 K-CAN.车身总线LVDS.LVDS数据导线 MOST.多媒体传输系统总线
倒车摄像机系统和视频模块电路图
二、系统功能
(一)基本功能
倒车摄像机系统的基本功能是以光学方式获得车辆尾部区域的广角视图 (大约 120° )。倒车摄像机控制模块将镜头获得的影像转换成电子图像信号，然后通过视频接口 (FBAS、 RGIBl) 将其发送至车辆通信计算机。
倒车摄像机控制模块通过 K-CAN总线与整车系统相连，实现通信功能。 除了传输基本图像信号外，倒车摄像机控制模块还以覆盖方式 (插入图像和文字) 在输出信号时显示其他多种辅助信息 (例如与实际摄像影像叠加的信息)。
1、复制图像功能
1、复制图像功能
倒车摄像机系统在中央信息显示屏中显示出120° 水平照射角度的车辆尾部区域视图。导航显示屏可以启用两种显示模式。全视图倒车擬像图像见下图。
全视图倒车摄像图像
主窗口视图倒车摄像图像见下图。
主窗口视图倒车摄像图像
2、调整探测区
倒车摄像机系统的整个探测范围包括从后保险杠下方直至水平方向上方 l0° 的范围，见下图。
1.倒车摄像机控制模块 2.探测范围 3.水平方向
4.向上的最大探测范围(水平方向上方10°) 5.后保险杠
4.向上的最大探测范围(水平方向上方10°) 5.后保险杠
倒车摄像机系统的整个探测范围
3、电子图像均衡器
倒车摄像机系统有一个电子图像均衡器。使用该均衡器是为了给驾驶员提供尽可能准确、真实的车辆尾部区域图像。电子图像均衡器对广角物镜造成的垂直和水平方向变形量进行校正。设定均衡算法时，必须尽可能减少在均衡过程中出现的消极影响，例如消除边缘模糊或延迟等形式的信息缺失。
4、显示部分图像
4、显示部分图像
倒车摄像机系统通常只显示整个图像显示范围内的某一个特定区域，这样可以根据车辆外部情况进行相应调节。如果车辆停在不平路面上而无法保持直线方向，那么倒车摄像机系统就会根据相应信息调整视频图像。
在显示部分图像模式下，倒车摄像机系统能够虚拟摄像机的揺摆功能，根据车辆倾斜度调整图像以及进行系统校准。
5、虚拟摄像机揺摆
车速不同，倒车摄像机系统在垂直方向上显示出的显示区也不同。这就是说，在摄像机没有机械移动的情况下，摄像图像以虚拟方式摇摆，这样就可以根据当前车速信号为驾驶员提供车辆后方的相应图像。
当车辆缓慢向后行驶时 (不超过5km/h)，显示屏主要显示整个倒车影像范围的下部显示区域(保险杠至水平方向) ，也就是车辆后方近处的区域，以便驾驶员尽可能发现所有情况，见下图。
缓慢向后行驶时的虚拟通像机器操原理
当车辆快速向后行驶时 (超过5km/h)，显示屏逐渐显示整个倒车影像范围的上部显示区域(从距离车辆约1m至水平方向上方10°)，以便扩大视野，见下图。
快速向后行驶时的虚拟摄像机揺摆原理
(二)附加功能
1、摄像图像内的辅助图像
在摄像图像内插入辅助图像是为了在停车入位和倒车时为驾驶员提供相应帮助。可插入的辅助图像包括：车道辅助线、转弯直径线、障碍物标记、挂车牵引钩缩放图。此外，还可以调节辅助图像的亮度或完全关闭该图像。倒车摄像图像的设置选项见下图。
倒车摄像图像的设置选项图
2、车道辅助线
使用车道辅助线是为了根据当前方向盘位置显示预计的车辆行驶轨迹以及掉头所需的空间。当车辆向前行驶时，车道辅助线功能将自动被解除。倒车摄像图像中的车道辅助线见下图。
倒车摄像图像中的车道辅助线图
3、转弯直径线
转弯直径线表示可能达到的最小车辆转弯直径。即使当车辆向前行驶时，倒车摄像机系统也会在摄像图像中插入转弯直径线。倒车摄像图像中的转弯直径线见下图。
倒车摄像图像中的转弯直径线图
当驾驶员转动方向盘时，援像图像就会出现两条相对的转弯直径线。此后倒车擬像机系统根据转向角信号逐渐取消对侧的转弯直径线。当达到最大转向角度时，系统不再显示该转弯直径线。
4、障碍物标记
障碍物标记是在摄像图像上以局部透明的方式显示出来的。障碍物由驻车距离监控系统探测，倒车摄像机系统按照实物比例进行叠加显示，并且以3D视图形式呈现出障碍物在车辆尾部区域的分布情况。倒车摄像图像中的障碍物标记见下图。
倒车摄像图像中的障碍物标记图
驻车距离监控系统的4个超声波传感器能够对障碍物的距离、形状、位置和颜色进行识别。这种障碍物标记的显示方式与虚拟PDC图像显示方式相同。
5、挂车牵引钩缩放图
为了准确、 便捷地使用挂车牵引钩来牵引车辆，可以启用挂车牵引钩缩放图。驾驶员根据挂车牵引钩周園的距离标记和一条根据转向角度变化的辅助线来确定挂车牵引钩的位置。 倒车摄像图像中的挂车牵引钧缩放图见下图。
倒车摄像图像中的挂车牵引钓缩放图
6、个性化配置
每个用户最后使用的设置情况都将记忆在倒车摄像机系统内。当完成相应识别程序后，倒车摄像机系统就会调出这些设置信息。也就是说，可能根据所用的点火钥匙将设置信息存储倒车摄像机系统内。相关设置项目如下：
(1) 显示屏的显示格式 (全视图/主窗口视图和持续打开/关闭摄像机视图显示)。
(2)车道辅助线(打开/关闭)。
(2)车道辅助线(打开/关闭)。
(3)转弯直径线(打开/关闭)。
(4)障碍物标记(打开/关闭)。
(5)摄像机揺摆(打开/关闭)。
(6)图像亮度(亮度值)。
7、启用系统
(1) 由驾驶员启用系统。 当打开点火开关后，驾驶员可以利用 PDC按钮来启用倒车摄像机系统。 当车速超过20km/h后，便无法再启用该系统。
(2) 自动启用系统。当挂入倒挡时，倒车摄像机系统通过CAN信息识别到这种情况并进入信号发送准备状态，同时向车辆通信计算机发出査询请求信号。随后车辆通信计算机发出允许输出视频信号的授权信号。只有收到该授权信号后，倒车摄像机系统才能输出有效的倒车摄像机的视频信号。如果倒车摄像机系统出现故障，那么仪表板将显示相关的检査控制信息，见下图。
倒车摄像机系统的检査控制信息图
8、停用系统
(1) 自动或间接停用系统。 当满足以下条件时倒车摄像机系统将被停用：
①车速超过设定的车速 (设码车速，如20km/h)。
②向前行驶里程超过设定的行驶里程 (设码行驶里程，如50m)。
②向前行驶里程超过设定的行驶里程 (设码行驶里程，如50m)。
(2) 驾驶员停用系统。在中央信息显示屏显示倒车摄像图像期间，可以通过以下方式停用倒车摄像机系统:操作 iDrive菜单或按下 PDC按钮。当再次挂入倒挡时，倒车摄像机系统将重新被启用。
(3) 持续停用系统。操作中央信息显示屏的菜单，可以持续停用倒车摄像机系统 (关闭该系统)。
三、系统部件
(一) 倒车摄像机的安装位置
倒车摄像机设在行李箱盖内右侧、 靠近行李箱盖锁的位置。橡胶密封件将倒车摄像机壳体与行李箱盖密封在一起。倒车摄像机的安装位置见下图。
1.行李箱盖把手 2.倒车摄像机的密封件 3.倒车摄像机镜头
倒车摄像机的安装位置图
(二) 倒车摄像机的固定方式
倒车摄像机安装在行李箱盖背面，它利用两个螺栓进行固定，见下图。
1.固定螺检 2.白色连接插头(供电和总线连接)
3.固定螺栓 4.黑色连接插头(视频信号)
3.固定螺栓 4.黑色连接插头(视频信号)
倒车摄像机的固定方式图
当天气寒冷时，摄像机镜头会白动加热并除霜，以免受到冰雪影响。
(三)倒车摄像机结构
倒车摄像机包括一个 CMOS图像传感器(互补金属氧化物半导体传感器)和一个集成式图像处理单元(电子装置)。该处理単元将传感器的原始数据处理成完全数字形式的数据，其最高传输率为110Mbit/s。倒车摄像机结构见下图。
1.用于总线通信、快速擦写和引导程序的处理器
2.用于所有图像处理功能的处理器 3. CMOS图像传感器
2.用于所有图像处理功能的处理器 3. CMOS图像传感器
4.加热元件 5.透镜 6.供电和总线连接插头 7.视频信号输出插头
倒车摄像机结构图
电子装置采用双处理器结构形式。图像在电子装置内进行处理，所执行的功能如下：
(1) 直方图数据控制功能。 电子装置根据不同的光照条件调节亮度和颜色。
(2) 图像补充功能。该功能用于补充出现的透镜效果。
(3) 叠加驾驶员辅助线和进行虚拟式摄像机摇摆。
(2) 图像补充功能。该功能用于补充出现的透镜效果。
(3) 叠加驾驶员辅助线和进行虚拟式摄像机摇摆。
(4)校准功能。
总线通信、快速擦写和引导程序以及其他标准应用程序由一个独立的微处理器来执行。2.0光圈的物理镜头由6个玻璃透镜组成。该镜头带有一个自动控制式加热元件，用于在冬季为镜面除冰。电子装置向加热元件提供PWM电流。
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