CN115209043A - 用于车载摄像机系统的控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于车载摄像机系统的控制设备包括通信裕度获得器和限制确定器，该车载摄像机系统配备有捕获车辆的周围的图像的车载摄像机。通信裕度获得器用于确定车载摄像机与控制设备之间的差分信令的裕度的值。当差分信令的裕度的值低于限制阈值时，限制确定器限制差分信令的通信特性、使用捕获的图像的应用、车载摄像机中的帧速率以及图像捕获区域中的至少之一。这实现了用于差分信令的高鲁棒性的车载摄像机系统的控制设备。

Description

用于车载摄像机系统的控制设备

技术领域

本公开内容总体上涉及用于车载摄像机的控制器。

背景技术

日本专利第一公布第2004-208162号公开了一种使用差分信令诸如LVDS(即，低压差分信令)的车载摄像机系统。

上述类型的车载摄像机系统通常存在可能由电气干扰引起差分信令的错误的风险。特别地，在上述类型的车载摄像机系统用于ADAS(即，高级驾驶员辅助系统)的操作的情况下，建议尽可能多地提高差分信令的鲁棒性。

发明内容

因此，本公开内容的目的是提供一种控制设备，该控制设备被设计成实现差分信令的高鲁棒性的车载摄像机系统。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于车载摄像机系统的控制设备，该车载摄像机系统配备有安装在车辆中并用于捕获车辆的周围的图像的摄像机，该控制设备包括：(a)通信裕度获得器，其使用控制设备与安装在车辆中的摄像机之间的差分信令的状态来获得控制设备与摄像机之间的差分信令的裕度的值；以及(b)限制确定器，当由通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于给定的限制阈值时，该限制确定器限制差分信令的通信特性、使用由摄像机捕获的图像上的数据的应用、摄像机中的帧速率、以及摄像机捕获车辆的周围的图像的图像捕获区域中的至少之一。

如下文所讨论的，附至部件的括号中的符号仅用于指示符号与部件之间的示例性对应关系。因此，应当理解，本发明不限于所描述的部件。

附图说明

本公开内容将从下文给出的详细描述和从本发明的优选实施方式的附图中得到更充分的理解，然而，下文给出的详细描述和优选实施方式的附图不应当将本发明限制于特定的实施方式，而仅为了解释和理解的目的。

在附图中：

图1是示出根据实施方式的车载摄像机系统的结构的框图；

图2是示出用于图1中的车载摄像机系统的控制器的结构的框图；

图3是由图2所示的控制器执行的程序的流程图；以及

图4是说明图2中所示的控制器的操作的时间图。

具体实施方式

下面将参照附图描述实施方式。

系统结构

参照图1，车载摄像机系统1包括车载摄像机2和控制器3。车载摄像机2安装在配备有车载摄像机系统1的车辆(也将称为系统车辆)中，并用于捕获系统车辆的周围的图像。车载摄像机2和控制器3使用通信电缆4电连接在一起。

车载摄像机系统1被设计成使用称为PoC(即，同轴供电)的技术来实现通过由单个同轴电缆制成的通信电缆4在车载摄像机2与控制器3之间的信号和电力的传输。车载摄像机系统1还被配置成使用LVDS(即，低电压差分信令)来实现车载摄像机2与控制器3之间的信号的传输。

控制器3通过车内网络10连接至第一应用11、第二应用12和第三应用13，以实现它们之间的信息的传输。第一应用11、第二应用12和第三应用13是使用由车载摄像机2捕获的图像上的数据的应用。如本文所提及的，第一应用11、第二应用12和第三应用13表示被设计成执行系统车辆中的各种任务的模块或安装在模块中的软件。例如，任务包括与ADAS相关联的操作诸如防撞或自转向。控制器3用于控制车载摄像机2的成像操作，处理由车载摄像机2捕获的图像上的数据，以及将这样的图像数据输出至第一应用11、第二应用12和第三应用13。

车载摄像机

为了简单起见，图1示出了车载摄像机2的仅用于LVDS的功能元件，并且省略了车载摄像机2的成像元件诸如图像传感器和光学系统。图1还省略了LVDS IC与PoC滤波器之间的电容器部件和电感器部件。

如图1所示，车载摄像机2包括安装在摄像机上的通信IC 21、安装在摄像机上的滤波器22和电力调节器IC 23。安装在摄像机上的通信IC 21由LVDS集成电路制成。安装在摄像机上的滤波器22由PoC滤波器制成。电力调节器IC 23由电源集成电路制成。安装在摄像机上的通信IC 21通过安装在摄像机上的滤波器22接收从控制器3输出的控制信号。在由图像捕获环境确定的操作条件下，车载摄像机2用于以由从控制器3接收的控制信号设定的帧速率来生成图像数据。电力调节器IC 23用于降低通过通信电缆4和安装在相机上的滤波器22从控制器3传送的电力的电压，并将其作为操作电力供应给安装在摄像机上的通信IC21。

控制器

控制器3包括安装在控制器上的通信IC 31、安装在控制器上的滤波器32、控制器IC 33和电源IC 34。安装在控制器上的通信IC 31由LVDS通信集成电路制成。安装在控制器上的滤波器32由PoC滤波器制成。控制器IC 33被设计为MCU(即，微控制器单元)。电源IC 34用作电源IC。安装在控制器上的通信IC 31和控制器IC 33根据从电源IC 34传送的电力进行操作。电源IC 34用于通过安装在控制器上的滤波器32和通信电缆4向车载摄像机2供应电力。

安装在控制器上的通信IC 31配备有用作LVDS通信的输入/输出端口的通信端口311。特别地，安装在控制器上的通信IC 31在通信端口311处连接至安装在控制器上的滤波器32，以实现它们之间的信号的传输。

控制器IC 33被设计为配备有CPU、ROM、RAM和非易失性存储器的车载微型计算机，并且用于控制车载摄像机系统1的整个操作。非易失性存储器由非易失性可重写存储器诸如EEPROM(即，电子可擦除和可编程ROM)制成。安装在控制器IC 33中的ROM和非易失性存储器各自对应于非暂态有形存储介质。

控制器IC 33中的CPU从ROM或非易失性存储器读取程序，并运行它们以执行各种操作任务。程序包括将出现在后面的操作说明或后面的流程图中的指令。RAM和/或非易失性存储器用于临时存储由CPU执行的程序中使用的数据。ROM和/或非易失性存储器在其中存储在程序中使用的各种数据诸如初始值、查找表和映射。

图2是示意性地示出通过图1所示的控制器IC 33中的程序的执行来实现的功能单元的框图。特别地，控制器IC 33包括通信裕度获得器501、限制确定器502、帧速率确定器503、图像捕获区域确定器504、通信特性确定器505和应用确定器506。

通信裕度获得器501用于使用控制器3与车载摄像机2之间的差分信令的通信状态来确定通信裕度。如本文所提及的，通信裕度表示车载摄像机2与控制器3之间的差分信令的备用度量，即差分信令对外部因素诸如车载摄像机系统1的电气干扰、机械振动或温度变化的鲁棒性的度量。可以使用多个不同类型的参数中的至少之一来得到或计算通信裕度，所述不同类型的参数诸如差分信令波形、转换速率、稳定时间、保持时间、误码率以及纠错率。特别地，通信裕度由下述数值给出：该数值从上述外部因素具有其标准值的参考值开始随着鲁棒程度的降低而减小。

当由通信裕度获得器501确定的通信裕度低于给定的限制阈值时，限制确定器502进行操作以限制控制器3与车载摄像机2之间的差分信令的通信特性、应用、帧速率以及图像捕获区域中的至少之一。如本文所提及的，通信特性包括通信端口311处的通信速率和/或驱动能力(换句话说，安装在摄像机上的通信IC 21中的通信总线驱动器的驱动能力)。在本实施方式中，限制确定器502包括阈值确定单元521和限制确定单元522。

阈值确定单元521根据车载摄像机系统1的操作条件可变地确定限制阈值。用于设置限制阈值的操作条件包括以下参数中的至少之一：诸如车载摄像机系统1的温度、电池电压、设备供电电压以及系统车辆的行驶状况。电池电压是安装在系统车辆中的蓄电池(未示出)处的、以向车载摄像机系统1传送电力的端到端电压。设备供电电压是传送至车载摄像机系统1(即，控制器3)的电力的电压。行驶状况包括例如系统车辆的速度。

限制确定单元522比较由通信裕度获得器501得到的通信裕度与由阈值确定单元521确定的限制阈值，以确定是否应当执行限制操作。限制操作是限制通信特性、应用、帧速率以及图像捕获区域中的至少之一的任务。

帧速率确定器503用于确定车载摄像机2中的帧速率。图像捕获区域确定器504用于确定需要车载摄像机2拍摄图像的图像捕获区域。通信特性确定器505用于确定与车载摄像机2的差分信令的通信特性。应用确定器506用于选择需要使用由车载摄像机2捕获的图像上的数据的应用。

操作

下文将参照图1至图4以及由此带来的有益优势来描述控制器3的操作、由控制器3执行的控制任务以及由控制器3执行的控制程序。在以下的讨论中，控制器3的结构、由控制器3执行的控制方法以及控制程序将总体上被称为本实施方式。

当由通信裕度获得器501得到的通信裕度低于限制阈值时，限制确定器502进行操作以降低作为通信特性的通信速率。当由通信裕度获得器501得到的通信裕度低于限制阈值时，限制确定器502停止向优先级相对低的应用中的一个(或多个)提供捕获的图像上的数据，以便确保向优先级相对高的应用中的一个(或多个)传送捕获的图像上的数据。

在以下讨论中，假设第一应用11与例如防撞控制或障碍物检测相关联，并且具有最高优先级，第二应用12与例如用于自转向系统或车道偏离预防系统的白色车道标记识别相关联，并且具有第二高优先级，以及第三应用13与例如平视显示器的限速标志的识别相关联，并且具有第三高优先级(即，最低优先级)。在这种情况下，当通信裕度低时，限制确定器502停止向优先级低的第二应用12和第三应用13发送捕获的图像上的数据并且停用它们。

图3是由控制器IC 33执行的一系列逻辑步骤或程序的流程图。具体地，控制器IC33的CPU从安装在其中的ROM或非易失性存储器读取图3中的程序，并以给定的时间间隔循环执行该程序。

当程序开始时，例程进行到步骤S301，其中，安装在控制器IC 33中的CPU执行车载摄像机2与控制器3之间的差分信令。然后，例程进行到步骤S302，其中，CPU分析在步骤S301中执行的差分信令的状态，并根据差分信令的状态来确定通信裕度。

可以使用图4所示的差分信令中的电压波形来测量或计算通信裕度。具体地，在以下关系中根据数学等式或通过使用映射或表格进行查找使用参数——由电压波形限定的如图4所示的六边形封闭区域Sv和预选择的特性值P——来确定通信裕度。

M＝F(Sv,P)

其中M是通信裕度，F表示数学等式、映射或表格，以及P由以下中的至少之一给出：差分电压、转换速率、稳定时间、保持时间、误码率以及纠错率。六边形区域Sv越大，差分电压或转换速率越高，或者稳定时间或保持时间越长，或者可替选地，误码率或纠错率越低，通信裕度的值M越高。

例程进行到步骤S303，其中，CPU使用限制阈值来确定通信裕度的值M是否正常。具体地，CPU首先根据车载摄像机系统1的操作条件来确定限制阈值。例如，CPU使用由以下参数中的至少之一限定的数学等式、映射或表格来计算限制阈值，所述参数诸如车载摄像机系统1的温度、电池电压、设备供电电压以及系统车辆的速度。例如，车载摄像机系统1的温度离正常温度越远，限制阈值被确定为越小。系统车辆的速度离通常预期的速度范围越远(即，系统的速度不期望地越高)，限制阈值被确定为越小。CPU确定通信裕度的值M是否高于或等于限制阈值。

如果在步骤S303中获得“否”回答，意指通信裕度的值低于限制阈值，则例程进行到步骤S304，然后终止。在步骤S304中，CPU降低通信速率并停止将捕获的图像上的数据传送到其优先级相对低的应用。可替选地，如果在步骤S303中获得“是”回答，意指通信裕度的值高于或等于限制阈值，则CPU终止程序而不执行步骤S304中的操作。

根据以上讨论可以明显看出，本实施方式中的车载摄像机系统1被设计成产生在捕获图像上的数据，实现控制器3与车载摄像机2之间的差分信令，并监测或确定控制器3与车载摄像机2之间的通信裕度(即，差分信令)的值。车载摄像机系统1根据所确定的通信裕度的值来确定控制器3与车载摄像机2之间的通信速率(即，差分信令的速率)以及选择应用11、12、13中的捕获的图像上的数据应当被传送至的一个(或多个)应用。这确保了车载摄像机系统1在操作中的稳定性或可靠性，换句话说，这提供了能够实现在控制器3与车载摄像机2之间的差分信令中具有高的鲁棒性的车载摄像机系统1的控制器3。

修改

本发明不限于上述实施方式，但是可以以各种方式进行修改。以下讨论将参考实施方式的修改。上述车载摄像机系统1的相同或类似的部件将由相同或类似的附图标记或符号指示，并且这里将省略对其的详细说明。

如以上所描述，车载摄像机系统1被设计成使用称为PoC(即，同轴供电)的技术来实现车载摄像机2与控制器3之间的信号和电力的传输，但是可以可替选地使用PoDL(即，数据线供电)。车载摄像机2与控制器3之间的通信可以通过除了LVDS(即，低电压差分信令)以外的差分信令来实现。

图1所示的车载摄像机系统1(即，控制器3)通过车载网络10电连接至三个应用——第一应用11、第二应用12、第三应用13，但是，它可以可替选地连接至两个应用或多于三个应用。

上述实施方式中的控制器3由车载微型计算机实现，该车载微型计算机被设计成具有从ROM读取程序并执行该程序的CPU，但是，可以可替选地部分地或全部由被设计成执行与以上描述的相同的任务的数字电路诸如ASIC(即，专用集成电路)或FPGA(即，现场可编程门阵列)制成。在这种情况下，控制器3可以由上述数字电路和与车载微型计算机共享的部件制成。

为实现以上描述的离散任务或一系列任务而执行的程序可以使用V2X(即，车辆到一切)或安装在汽车制造厂、服务车库或系统车辆的汽车经销商中的终端设备来下载或升级。这样的程序可以存储在存储卡、光盘或磁盘中。

根据以上讨论可以明显看出，以上描述的任务或功能单元可以通过配备有处理器和存储器的专用计算机来执行或实现。可替选地，以上描述的任务或功能单元可以通过由一个或更多个专用逻辑电路制成的专用电子硬件来执行或构成。

以上描述的任务或功能单元也可以由包括处理器、存储器以及包括一个或更多个逻辑电路的硬件的组合的专用处理单元来执行或制成。

以上描述的计算机执行的程序可以以由计算机执行的指令的形式存储在非暂态有形存储介质中。换句话说，以上描述的任务或功能单元可以由程序本身或其中存储有该程序的非暂态有形存储介质来提供。

不管车载摄像机系统1的操作条件如何，限制阈值都可以是固定的。在这种情况下，可以省略图2所示的阈值确定单元521。

车载摄像机系统1不限于以上描述的结构或操作。例如，当通信裕度的值相对低时，限制确定器502可以降低通信速率而不限制使用由车载摄像机2捕获的图像上的数据所需的应用。可替选地，当通信裕度的值相对低时，限制确定器502停止将图像上的数据传送到优先级低的应用中的一个(或多个)，而不降低通信速率。

当由通信裕度获得器501得到的通信裕度的值比低于限制阈值的停止阈值低时，限制确定器502可以进行操作以停止控制器3与车载摄像机2之间的差分信令。这使差分信令中的错误的概率最小化。

当由通信裕度获得器501得到的通信裕度的值低于限制阈值时，限制确定器502可以在进行或不进行通信速率的降低的情况下来降低通信速率。特别地，当通信裕度的值低于限制阈值时，只要优先级相对高的应用中的一个(或多个)(例如，第一应用11)被启用进行操作，限制确定器502就可以降低帧速率。这确保了执行优先级相对高的应用的稳定性。

当由通信裕度获得器501得到的通信裕度的值低于限制阈值时，限制确定器502可以进行操作以在进行或不进行应用的限制的情况下来限制或缩小图像捕获区域。特别地，当通信裕度的值低于限制阈值时，只要优先级相对高的应用中的一个(或多个)(例如，第一应用11)被启用进行操作，限制确定器502就可以减小图像捕获区域。这确保了执行优先级相对高的应用的稳定性。

当由通信裕度获得器501得到的通信裕度的值低于限制阈值时，限制确定器502可以改变通信IC 21处的驱动能力的设置(即，安装在摄像机上的通信IC 21中的通信总线驱动器的通信特性)。具体地，导致通信裕度的降低的因素通常起因于由于通信上的过度负载、温度的升高或车载摄像机系统1的老化导致的稳定时间或保持时间的减少。这增加了驱动能力以提高通信裕度。如果导致通信裕度的降低的因素起因于来自控制器3与车载摄像机2之间的通信中的电源的噪声，则通过在通信速率的要求范围内降低驱动能力来实现通信裕度的提高。

限制确定器502可以被设计成根据通信裕度的测量值来改变要限制的应用的数量。

只要技术上允许，如本文所提及的“高于或等于阈值”和“高于阈值”就可以互换。类似地，只要技术上允许，“低于或小于或等于阈值”和“小于阈值”就可以互换。

只要技术上允许，术语“获得”、“估计”、“检测”、“计算”以及“提取”可以彼此互换。

除非另有说明或在原则上被认为是必要的，否则上述实施方式中描述的部件不一定是必要的。当在以上讨论中提及部件的数量、数字、体积或范围时，除非另有说明或在原则上被认为是必要的，否则本公开内容不限于此。类似地，当在以上讨论中提及部件的形状、部件的取向或在部件当中的位置关系时，除非另有说明或在原则上被认为是必要的，否则本公开内容不限于此。类似地，当部件的形状、部件的取向或部件之间或在部件当中的位置关系时，除非另有说明或在原则上被认为是必要的，否则本公开内容不限于此。

上述修改也不限于以上描述的示例。实施方式的一部分或全部可以与修改中的一个或一些组合。

Claims (8)

1.一种用于车载摄像机系统的控制设备，所述车载摄像机系统配备有安装在车辆中并用于捕获所述车辆的周围的图像的摄像机，所述控制设备包括：

通信裕度获得器，其使用所述控制设备与安装在所述车辆中的所述摄像机之间的差分信令的状态来获得所述控制设备与所述摄像机之间的差分信令的裕度的值；以及

限制确定器，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于给定的限制阈值时，所述限制确定器限制所述差分信令的通信特性、使用由所述摄像机捕获的图像上的数据的应用、所述摄像机中的帧速率、以及所述摄像机捕获所述车辆的周围的图像的图像捕获区域中的至少之一。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于所述限制阈值时，所述限制确定器进行操作以停止所述控制设备与所述摄像机之间的差分信令。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其中，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于所述限制阈值时，所述限制确定器降低作为所述通信特性的通信速率，所述通信速率是所述控制设备与所述摄像机之间的差分信令的速率。

4.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述应用包括第一应用和第二应用，所述第二应用的优先级低于所述第一应用的优先级，并且其中，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于所述限制阈值时，所述限制确定器停止将所述图像上的数据传送到所述第二应用。

5.根据权利要求4所述的控制设备，其中，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于所述限制阈值时，只要所述第一应用被启用进行操作，所述限制确定器就降低所述帧速率。

6.根据权利要求4所述的控制设备，其中，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于所述限制阈值时，只要所述第一应用被启用进行操作，所述限制确定器就减小所述图像捕获区域。

7.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述限制确定器配备有阈值确定单元，所述阈值确定单元根据所述摄像机的操作条件来可变地确定所述限制阈值。

8.根据权利要求1所述的控制设备，其中，当由所述通信裕度获得器得到的通信裕度的值低于所述限制阈值时，所述限制确定器改变作为所述通信特性的通信端口处的驱动能力。

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