CN117376495B - 图像中继装置、车载设备、车辆及数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，公开了一种图像中继装置、车载设备、车辆及数据传输方法，图像中继装置包括：第一解串器，与图像传感器中的第一串化器连接，用于接收来自于第一串化器的串行信号，用于将串行信号转换为接口信号，以及用于向现场可编程门阵列芯片发送接口信号，串行信号为串化的与图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号；现场可编程门阵列芯片，与第一解串器连接，用于接收接口信号，并用于向第二串化器发送接口信号；第二串化器，与现场可编程门阵列芯片和控制器上的第二解串器连接，用于将接口信号转换为串行信号，并用于向第二解串器发送串行信号。本发明能够降低长距离传输过程中的信号衰减，提升信号传输质量。

Description

图像中继装置、车载设备、车辆及数据传输方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及图像中继装置、车载设备、车辆及数据传输方法。

背景技术

在高阶辅助驾驶或自动驾驶应用中，车载图像传感器广泛用于环境感知、障碍物检测、车道保持、交通标识识别等场景，基于实时采集和分析车辆周围的图像信息，高阶辅助驾驶或自动驾驶系统才能做出准确的决策和规划，以提高驾驶的安全性和效率。

作为高阶辅助驾驶或自动驾驶感知域的主要传感器之一，车载图像传感器与控制器紧密耦合。目前，车载图像传感器通过同轴线缆直接接入高阶辅助驾驶或自动驾驶域控制器（以下简称控制器），或采用高带宽的图像处理单元间接地接入控制器。但是，在很多大型车辆中，图像传感器和控制器之间的距离较远，而长距离线缆传输会导致信号衰减，影响传输的信号的准确性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种图像中继装置、车载设备、车辆及数据传输方法，以解决长距离线缆传输导致信号衰减，影响传输的信号的准确性的问题。

第一方面，本发明提供了一种图像中继装置，所述装置包括第一解串器、现场可编程门阵列芯片和第二串化器；所述第一解串器，用于接收来自于所述第一串化器的串行信号，用于将所述串行信号转换为接口信号，以及用于向现场可编程门阵列芯片发送所述接口信号，其中，所述串行信号为串化的与图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号，所述接口信号为所述第一图像信号；所述现场可编程门阵列芯片，与所述第一解串器连接，用于接收所述接口信号，并用于向第二串化器发送所述接口信号；所述第二串化器，与所述现场可编程门阵列芯片连接，用于将所述接口信号转换为所述串行信号，并用于向第二解串器发送所述串行信号，使所述控制器接收所述图像传感器采集的所述第一图像信号。

在本实施例中，第一解串器接收到图像传感器的第一串化器输出的高速串行信号之后，将高速串行信号转换为接口信号输入至现场可编程门阵列芯片，现场可编程门阵列芯片接收接口信号之后，将接口信号输出至第二串化器，第二串化器将接口信号转化为高速串行信号，并将高速串行信号传输至控制器的第二解串器，使控制器接收图像传感器采集的图像信号。本发明通过上述设置，能够使高速串行信号在图像中继装置中被再次驱动，提升车载图像传感器的高速串行信号在长距离传输过程中的驱动能力，降低长距离传输过程中的信号衰减，提升信号传输质量。而且，图像传感器通过图像中继装置接入控制器，也能够减少长距离传输过程中电源压降损耗，同时，也可以避免图像传感器受限于传输距离的物理约束，使工作人员更方便灵活的在车辆上部署图像传感器。

在一种可选的实施方式中，所述现场可编程门阵列芯片，还用于接收来自于所述控制器对所述图像传感器的控制指令，并用于根据所述控制指令控制所述图像传感器执行相应操作。

在本实施例中，控制器可以通过现场可编程门阵列芯片间接控制图像传感器。

在一种可选的实施方式中，所述现场可编程门阵列芯片包括主控制模块和从控制模块；所述从控制模块，通过串行通信总线与所述第二串化器连接，用于接收所述控制指令，并将所述控制指令转移至所述主控制模块，其中，所述从控制模块的串行通信总线地址与所述图像传感器的串行通信总线地址相同；所述主控制模块，通过串行通信总线与所述第一解串器连接，用于接收所述控制指令，并用于根据所述控制指令控制所述图像传感器执行相应操作。

在本实施例中，由于从控制模块的串行通信总线地址与图像传感器的串行通信总线地址相同，控制器在对图像传感器的串行通信总线地址进行操作时，能够使从控制模块做出响应，并将控制指令转移至主控制模块，由主控制模块对图像传感器进行控制，进而更快速高效使控制器间接控制图像传感器。

在一种可选的实施方式中，所述第一解串器包括第一多功能输入输出引脚，所述第二串化器包括第二多功能输入输出引脚；所述第一多功能输入输出引脚，与所述现场可编程门阵列芯片连接，其中，所述第一多功能输入输出引脚的功能与第三多功能输入输出引脚的功能相同，所述第三多功能输入输出引脚为所述第二解串器与所述控制器连接的多功能输入输出引脚；所述第二多功能输入输出引脚，与所述现场可编程门阵列芯片连接，其中，所述第二多功能输入输出引脚的功能与第四多功能输入输出引脚的功能相同，所述第四多功能输入输出引脚为所述第一串化器与所述图像传感器连接的多功能输入输出引脚；所述现场可编程门阵列芯片，还用于通过多功能输入输出引脚使所述控制指令的触发同步。

在本实施例中，通过多功能输入输出引脚使控制指令的触发同步，能够保证控制的实时性，提升驾驶的安全性和效率。

在一种可选的实施方式中，所述现场可编程门阵列芯片，还用于通过多功能输入输出引脚控制所述图像传感器复位。

在本实施例中，通过多功能输入输出引脚控制图像传感器复位（重置），能够更快的更新图像传感器的配置，提升控制的实时性。

在一种可选的实施方式中，所述现场可编程门阵列芯片包括接收接口和发送接口；所述接收接口，与所述第一解串器连接，用于接收所述接口信号，并向所述发送接口发送所述接口信号；所述发送接口，与所述第二串化器连接，用于向所述第二串化器发送所述接口信号。

在本实施例中，通过例化接收接口和发送接口，能够使现场可编程门阵列芯片更方便快捷的将从第一解串器接收到的接口信号转发至第二串化器。

在一种可选的实施方式中，所述现场可编程门阵列芯片，还用于对所述第一解串器和所述第一串化器进行参数配置，其中，第一参数配置信息和第二参数配置信息相同，所述第一参数配置信息为所述现场可编程门阵列芯片对所述第一解串器和所述第一串化器的参数配置信息，所述第二参数配置信息为所述控制器对所述第二解串器和所述第二串化器的参数配置信息相同。

在本实施例中，图像中继装置具备透明传输图像信号，以及控制器对图像传感器的配置与控制信号特征，即保留了控制器对图像传感器的控制和配置软件，无需增加控制器对传输中继的额外的软件配置，能够降低成本。

在一种可选的实施方式中，所述现场可编程门阵列芯片，还用于接收导航系统的秒脉冲信号，使所述现场可编程门阵列芯片、所述图像传感器和所述控制器实现时间同步。

通过上述方式，使图像中继装置、图像传感器和控制器的时间绝对同步，能够保证控制器做出准确的决策和规划，以提高驾驶的安全性和效率。

在一种可选的实施方式中，所述第一解串器，通过同轴线缆与所述图像传感器中的所述第一串化器连接；所述第二串化器，通过所述同轴线缆与所述控制器的所述第二解串器连接。

在本实施例中，由于同轴线缆具有良好的抗电磁干扰能力、高达10Mbps的容量和寿命长等优点，本实施例采用同轴线缆连接第一解串器和第一串化器，以及连接第二串化器和第二解串器，能够提升信号传输的质量。

在一种可选的实施方式中，所述装置还包括电源模块；所述电源模块，一端与车载电源连接，另一端与所述同轴线缆连接，用于为所述第一解串器、所述现场可编程门阵列芯片和所述第二串化器供电。

在本实施例中，图像中继装置直接接入车载电源，使图像中继装置能够直接从车载电源获取电能，同时，通过同轴线缆向图像传感器供电，与控制器相比，图像中继装置相对靠近图像传感器，从而能够降低传输线路上的压降损耗。

在一种可选的实施方式中，所述装置还包括滤波器；所述滤波器，一端与所述电源模块的另一端连接，另一端和所述同轴线缆连接，用于滤除干扰信号。

在本实施例中，通过设置滤波器，能够滤除控制指令和串行信号等高频信号对直流电源的干扰，保证信号传输的准确性和质量。

在一种可选的实施方式中，所述同轴线缆通过频分复用的方式传输所述控制指令和所述串行信号。

第二方面，本发明提供了一种车载设备，包括多个图像传感器、控制器和上述第一方面或其对应任一实施例所述的图像中继装置；所述多个图像传感器中的一个或多个图像传感器通过所述图像中继装置与所述控制器连接。

在本实施例中，远离控制器的图像传感器可以通过图像中继装置接入控制器，能够避免图像传感器受限于传输距离的物理约束，使工作人员更方便灵活的在车辆上部署图像传感器。同时，通过图像中继装置将远离控制器的图像传感器接入控制器，能够利用图像中继装置使高速串行信号在图像中继装置中被再次驱动，提升图像传感器的高速串行信号在长距离传输过程中的驱动能力，降低长距离传输过程中的信号衰减和压降损耗，提升信号传输质量。

在一种可选的实施方式中，所述一个或多个图像传感器通过同轴线缆与所述图像中继装置连接，所述图像中继装置通过同轴线缆向所述一个或多个图像传感器供电。

在本实施例中，通过图像中继装置向车载图像传感器供电，与控制器相比，图像中继装置相对靠近图像传感器，从而能够降低传输线路上的压降损耗。

在一种可选的实施方式中，所述车载设备还包括图像处理单元；所述图像处理单元，一端与所述图像中继装置连接，另一端与所述控制器连接，用于处理来自于所述图像传感器采集的图像信号。

在本实施例中，将串行信号发送至图像处理单元，经过图像处理单元处理后再进入控制器，能够缩短控制器处理图像数据的时长，提升控制器做出准确的决策和规划的效率。

在一种可选的实施方式中，所述多个图像传感器，分别设于车辆的两端；所述控制器，设于所述车辆的一端，与位于所述车辆一端的图像传感器连接；所述图像中继装置，位于所述控制器和所述车辆另一端的图像传感器之间，一端与所述控制器连接，另一端与位于所述车辆另一端的图像传感器连接。

在一种可选的实施方式中，所述图像传感器包括金属氧化物半导体传感器或电荷耦合器件传感器。

在本实施例中，设计人员可以根据用户实际需求选择金属氧化物半导体传感器或电荷耦合器件传感器。金属氧化物半导体传感器具有响应快、功耗低和成本低等优点，电荷耦合器件传感器具有噪点低、画质高和感光度较高等优点。

第三方面，本发明提供了一种车辆，包括如上述第一方面或其对应的任一实施方式所述的图像中继装置，或包括如上述第二方面或其对应的任一实施方式所述的车载设备。

第四方面，本发明提供了一种数据传输方法，应用于上述第一方面或其对应的任一实施例所述的图像中继装置，所述方法包括：第一解串器接收来自于图像传感器中的第一串化器的串行信号，其中，所述串行信号为串化的与所述图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号；所述第一解串器将所述串行信号转换为接口信号，其中，所述接口信号为所述第一图像信号；所述第一解串器向现场可编程门阵列芯片发送所述接口信号；所述现场可编程门阵列芯片向第二串化器发送所述接口信号；所述第二串化器接收所述接口信号；所述第二串化器将所述接口信号转换为所述串行信号；所述第二串化器向控制器的第二解串器发送所述串行信号，使所述控制器接收所述图像传感器采集的所述第一图像信号。

本实施例提供的数据传输方法，第一解串器接收车载图像传感器的第一串化器输出的高速串行信号之后，将高速串行信号转换为接口信号输入至现场可编程门阵列芯片，现场可编程门阵列芯片接收接口信号之后，将接口信号输出至第二串化器，第二串化器将接口信号转化为高速串行信号，并将高速串行信号传输至控制器，使控制器接收图像传感器采集的图像信号，通过上述过程，信号在传输过程中，能够使高速串行信号再次被驱动，提升车载图像传感器的高速串行信号在长距离传输过程中的驱动能力，降低长距离传输过程中的信号衰减，提升信号传输质量。而且，图像传感器通过图像中继装置接入控制器，也能够减少长距离传输过程中电源压降损耗。

在一种可选的实施方式中，所述方法还包括：所述现场可编程门阵列芯片接收来自于所述控制器的控制指令；所述现场可编程门阵列芯片根据所述控制指令控制所述图像传感器执行相应操作。

在本实施例中，控制器可以通过现场可编程门阵列芯片间接控制图像传感器执行相应操作，而且，现场可编程门阵列芯片具备透明传输图像信号，以及控制器对图像传感器的配置与控制信号特征，即现场可编程门阵列芯片保留了控制器对图像传感器的控制和配置软件，无需增加控制器对传输中继的额外的软件配置，能够降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是根据本发明实施例的一种车载图像传感器和控制器的连接关系示意图；

图1b是根据本发明实施例的另一种车载图像传感器和控制器的连接关系示意图；

图2是根据本发明实施例的一种车载图像传感器和控制器的传输链路的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种车载图像传感器和控制器的位置关系示意图；

图4是根据本发明实施例的一种图像中继装置的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的一种图像中继装置、控制器和图像传感器的连接关系的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的另一种图像中继装置、控制器和图像传感器的连接关系的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的一种车载设备的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的数据传输方法的流程示意图。

附图标记：100、图像传感器；110、串化器；120、CMOS传感器；130、第二电源；140、第一串化器；200、控制器；210、解串器；220、第一电源；230、滤波器；240、第二解串器；300、图像处理单元；400、同轴线缆；500、图像中继装置；510、第一解串器；520、现场可编程门阵列芯片；521、接收接口；522、发送接口；523、主控制模块；524、从控制模块；530、第二串化器；540、耦合电容；550、车载图像连接器；560、电源模块；600、车载电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

车载图像传感器被广泛用于环境感知、障碍物检测、车道保持、交通标识识别等场景，是高阶辅助驾驶或自动驾驶感知技术中应用的重要传感器之一。基于实时采集和分析车辆周围的图像信息，高阶辅助驾驶或自动驾驶系统才能做出准确的决策和规划，以提高驾驶的安全性和效率。即，车载图像传感器需要与控制器紧密耦合。

车载图像传感器和控制器的连接关系可以如图1a和图1b所示，具体地，如图1a所示，车载图像传感器（也称图像传感器）100可以通过线缆直接接入高阶辅助驾驶或自动驾驶域控制器（以下简称控制器200），如图1b所示，车载图像传感器100也可以采用高带宽的图像处理单元300间接地接入高阶辅助驾驶或自动驾驶域控制器，也就是说，图像处理单元300一端通过线缆与车载图像传感器100连接，图像处理单元300另一端通过高带宽通信链路与控制器200连接，以确保数据的实时性。

车载图像传感器朝着更高分辨率、更宽视角和更强感知能力的方向发展，能够使高阶辅助驾驶或自动驾驶系统更准确地识别、理解复杂交通场景，从而提升自动驾驶和高阶辅助驾驶的性能和可靠性。结合车辆的实际应用场景，一般对车载图像传感器应用提出如下四点要求：

（1）、提高图像的质量和清晰度，随着传感器工艺与技术的提升，高阶辅助驾驶或自动驾驶系统对应用的图像传感器性能的要求逐渐提升，最为直观体现在图像像素（pixel）越来越高，目前主流前视图像传感器为8-10百万像素（Mega Pixel），用于环视、后视镜、车道线检测等功能的图像传感器包括2-5百万像素不等。相应地，图像数据量越来越大。

（2）、具有较长的传输距离，现阶段高阶辅驾驶或自动驾驶试验车辆上部署的图像传感器约十余颗（且单车部署数量呈上升趋势），分立的图像传感器通过线缆连接至图像处理单元或控制器。常见的移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）图像传感器受限于信号完整性要求，极限传输距离约0.3m，不能满足长距离和复杂电磁环境传输要求。特别地，在大型车辆上部署图像传感器时，这个问题更突出。

（3）、感知图像的实时性，由于车辆处于运动状态，高阶辅助驾驶或自动驾驶系统从环境感知到车辆动作完成的时间窗口约为一百毫秒，留给图像数据从感知传输至控制器的时间可能约为几十毫秒。

（4）、多颗图像传感器的时间同步。高阶辅助驾驶或自动驾驶系统传感器对外界环境的感知需要具有时间同步性要求。一方面多颗图像传感器需要在同一时刻对外界信息采样，另一方面，图像传感器还需要和其他类型的传感器（例如激光雷达）做时间同步，这是多传感器融合的硬件基础。基于以太网的网络摄像机不易实现时间同步方案。

基于上述对车载图像传感器的要求，目前车载图像传感器一般采用一组高速串化链路套片作为车载图像传感器链路传输的解决方案，车载图像传感器的传输链路可以如图2所示。

其中，车载图像传感器100中的串化器110将金属氧化物半导体（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，CMOS）传感器120的MIPI信号（MIPI接口形式的图像信号）转化为高速串行信号（高速串化的MIPI信号），并经过同轴线缆400传输至控制器200（或图像处理单元300）的解串器210，解串器210将高速串行信号再还原为MIPI信号传输至图像处理单元300或控制器200，同轴线缆400可支持约10米的传输距离。为满足车载图像传感器100传输线缆部署的简洁性，该同轴线缆400除了传输高速串行信号（一般称为前向信号）以外，还将控制器200配置和控制车载图像传感器100的信号经解串器210和同轴线缆400，发送给串化器110和CMOS传感器120，该控制信号一般称为反向信号。同时控制器200还通过同轴线缆400向图像传感器100供电，称为同轴线缆供电（Power on Coax，PoC）。具体地，控制器包括第一电源220，第一电源220的一端与车载电源连接，另一端通过滤波器230接入同轴线缆400，图像传感器100包括第二电源130，第二电源130通过滤波器230接入同轴线缆400，从同轴线缆400出获取电能。示例性的，控制器200可以为电子控制单元（Electronic ControlUnit，ECU）。

上述三种形式的电源或信号在同一条线缆传输利用了频分复用的技术，以常用的吉比特多媒体串行链接（Gigabit Multimedia Serial Link，GMSL）信号标准为例，在同一条线缆中传输直流电源（DC，0Hz），反向控制信号（例如频率为178.5MHz的控制信号），前向信号（例如频率为6Gbps的信号），信号被划分成不同的频率范围。同时为了防止高频信号对直流电源的干扰，第一电源220的输出端和第二电源130的输出端均设置滤波器230，以滤除反向控制信号和前向信号频段的干扰。

车载图像传感器具有数据量大、实时性要求高的特征，在高阶辅助驾驶或自动驾驶应用中，优先考虑将图像传感器数据快速、直接地接入控制器进行处理，然而受限于车辆实际的物理形态，车辆上部署的图像传感器往往远离核心控制器，且该问题在大型车辆上更突出，例如，图像传感器100与控制器200的位置关系可以如图3所示，图像传感器100可能位于车辆尾部，控制器200可能位于车辆头部，图像传感器100和控制器200的传输距离较远，但是，长距离线缆传输会导致信号衰减，从而影响传输的信号的准确性。

有鉴于此，本发明提供了一种图像中继装置，图像传感器通过图像中继装置连接控制器，在信号传输过程中，图像中继装置能够再次驱动串行信号，降低长距离传输过程中的信号衰减，从而提升信号传输准确性，保证信号传输质量。

本申请提供的图像中继装置可以应用于车辆，也可以应用于其他存在图像传感器和控制器距离较远的问题的场景，本申请不做限定。

下面结合附图对本发明提供的图像中继装置进行说明。

如图4所示，图像中继装置500包括第一解串器510、现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array，FPGA）芯片520和第二串化器530。

其中，第一解串器510与图像传感器100中的第一串化器连接，用于接收来自于第一串化器110的串行信号，用于将串行信号转换为接口信号，以及用于向现场可编程门阵列芯片520发送接口信号。具体地，串行信号为串化的与图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号，即第一图像信号为以接口形式表达的图像传感器采集的图像信号，接口信号为第一图像信号。示例性的，接口信号可以为上述的MIPI信号，串行信号可以为上述的高速串行信号。

现场可编程门阵列芯片520与第一解串器510连接，用于接收接口信号，并用于向第二串化器530发送接口信号。第二串化器530与现场可编程门阵列芯片520和控制器200上的第二解串器240连接，用于将接口信号转换为串行信号，并用于向第二解串器发送串行信号，使控制器200接收第一图像信号。另外，为了方便区分，在本实施例中，将上述的串化器110称为第一串化器，将上述的解串器210称为第二解串器。

示例性的，控制器200可以为对第一图像信号进行处理的模块，例如，控制器200可以为处理器、计算机或云平台等能够对图像信号进行处理的设备。

应理解，现场可编程门阵列芯片520是在可编程阵列逻辑（PAL）或通用阵列逻辑（GAL）等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是可编程的逻辑列阵，属于专用集成电路中的一种半定制电路，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。现场可编程门阵列芯片520的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块，布线资源，内嵌专用硬核和底层内嵌功能单元等。由于现场可编程门阵列芯片520具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，成本低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。

在本实施例中，第一解串器510接收到图像传感器100的第一串化器输出的高速串行信号之后，将高速串行信号转换为接口信号输入至现场可编程门阵列芯片520，现场可编程门阵列芯片520接收接口信号之后，将接口信号输出至第二串化器530，第二串化器530将接口信号转化为高速串行信号，并将高速串行信号传输至控制器200的第二解串器，使控制器200接收图像传感器100采集的图像信号。本发明通过上述设置，能够使高速串行信号在图像中继装置500中被再次驱动，提升图像传感器100的高速串行信号在长距离传输过程中的驱动能力，降低长距离传输过程中的信号衰减，提升信号传输质量。而且，图像传感器100通过图像中继装置500接入控制器200，也能够减少长距离传输过程中电源压降损耗，同时，也可以避免图像传感器100受限于传输距离的物理约束，使工作人员更方便灵活的在车辆上部署图像传感器100。

示例性的，如图4所示，图像中继装置500通过耦合电容540和车载图像连接器550与图像传感器100和控制器200连接。

其中，耦合电容540又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式，利用电容通交流隔直流，通高频阻低频的基本特性，串联在前级电路和后级电路中间的耦合电容可以将需要打交流信号从前级电路近似无衰减地耦合到后级电路，且不需要对直流信号进行去耦（隔断）。车载图像连接器550可以RF射频信号连接器（FachkreisAutomobil，FAKRA），FAKRA连接器是一种高频元件，其工作频率可以达到6GHz。根据不同的应用，FAKRA连接器的工作频率被分为2GHz、4GHz和6GHz三个频段。

下面结合附图对本申请提供的图像中继装置500做进一步地说明。

如图4和图5所示，现场可编程门阵列芯片520例化了MIPI物理层（D-PHY）的接收（Rx）接口和发送（Tx）接口，即现场可编程门阵列芯片520包括接收接口521和发送接口522，其中，接收接口521与第一解串器510连接，用于接收接口信号，并向发送接口522发送接口信号，发送接口522与第二串化器530连接，用于向第二串化器530发送接口信号。也就是说，高速串行信号由第一解串器510转换为MIPI信号，并发送至接收接口521，现场可编程门阵列芯片520支持直接将接收接口521接收到的MIPI信号发送至发送接口522，进而发送至第二串化器530，在现场可编程门阵列芯片520内对图像数据格式可以不做处理。

在本实施例中，通过例化接收接口521和发送接口522，能够使现场可编程门阵列芯片520更方便快捷的将从第一解串器510接收到的MIPI信号转发至第二串化器530。

示例性的，第一解串器510通过同轴线缆400与图像传感器100中的第一串化器140连接，第二串化器530通过同轴线缆400与控制器200的第二解串器240连接。由于同轴线缆400具有良好的抗电磁干扰能力、高达10Mbps的容量和寿命长等优点，本实施例采用同轴线缆连接第一解串器510和第一串化器140，以及连接第二串化器530和第二解串器240，能够提升信号传输的质量。

应理解，同轴线缆是一种电线及信号传输线，中心的铜芯用于传送高电平信号，被绝缘材料包覆，绝缘材料外面是与铜芯共轴的筒状金属薄层，用于传输低电平信号，同时起到屏蔽作用。同轴线的结构由外向内依次是护套、外导体（屏蔽层）、绝缘介质和内导体四部分。具体地，护套（外被）即最外面是一层绝缘层，起保护作用，室外电缆一般选用具有优良气候特性的黑色聚乙烯，室内用户电缆从美观考虑一般采用浅色的聚乙烯。外导体（屏蔽层），同轴电缆的外导体有双重作用，它既作为传输回路的一根导线，传输低电平，又具有屏蔽作用。通常为编织层或编织层加铝箔。绝缘层是绝缘材质，将屏蔽层与中心导体隔离，同时给予线缆阻抗特性。内导体为主信号通路，可采用单股线或多股线。

如图4和图5所示，图像传感器100通过图像中继装置500连接控制器200之后，为了实现控制器200对图像传感器100的控制，现场可编程门阵列芯片520需要实现控制器200对图像传感器100中COMS传感器120的配置和控制指令的转移，也就是说，现场可编程门阵列芯片520还用于接收来自于控制器200对图像传感器100的控制指令，并用于根据控制指令控制图像传感器100执行相应操作。例如，控制指令可以包括但不限于控制图像传感器100进行曝光等指令。

示例性的，如图5所示，现场可编程门阵列芯片520包括主控制模块523和从控制模块524，其中，从控制模块524通过串行通信总线（I2C_B1）与第二串化器530连接，用于接收控制指令，并将控制指令转移至主控制模块523，其中，从控制模块524的串行通信总线（I2C_B1）地址与图像传感器100的串行通信总线（I2C_A2）地址相同。主控制模块523通过串行通信总线（I2C_A1）与第一解串器510连接，用于接收控制指令，并用于根据控制指令控制图像传感器执行相应操作。

具体地，由于从控制模块524的串行通信总线（I2C_B1）地址与图像传感器100的串行通信总线（I2C_A2）地址相同，控制器200在对图像传感器100的串行通信总线（I2C_A2）地址进行操作时，能够使从控制模块524做出响应，并将控制指令转移至主控制模块523，由主控制模块523对图像传感器100进行控制，从而更快速高效的使控制器200间接控制图像传感器100。

进一步地，如图5所示，第一解串器510包括第一多功能输入输出引脚（IO_A1），第二串化器530包括第二多功能输入输出引脚（IO_B1），其中，第一多功能输入输出引脚（IO_A1）和第二多功能输入输出引脚（IO_B1）均与现场可编程门阵列芯片520连接。具体地，第一多功能输入输出引脚（IO_A1）的功能与第三多功能输入输出引脚（IO_B2）的功能相同，第三多功能输入输出引脚为第二解串器240与控制器200连接的多功能输入输出引脚，第二多功能输入输出引脚（IO_B1）的功能与第四多功能输入输出引脚（IO_A2）的功能相同，第四多功能输入输出引脚（IO_A2）为第一串化器140与CMOS传感器120连接的多功能输入输出引脚。

即图像中继装置500的解串器的多功能输入输出引脚与现场可编程门阵列芯片520互联，且功能与控制器连接的解串器的多功能输入输出引脚的功能保持一致，图像中继装置500的串化器的多功能输入输出引脚与现场可编程门阵列芯片520互联，且功能与CMOS传感器120连接的串化器的多功能输入输出引脚的功能保持一致。现场可编程门阵列芯片520还用于通过多功能输入输出引脚使控制指令的触发同步和/或通过多功能输入输出引脚控制图像传感器复位。

示例性的，图像中继装置500内可以包括多组解串器和串化器，多组解串器和串化器中每一组解串器和串化器的多功能输入输出引脚与现场可编程门阵列芯片520互联。

具体地，在初始化过程中，第一串化器140和第一解串器510套片组芯片硬件实现握手，同理，第二串化器530和第二解串器240握手。握手后的配置包括I2C_A1与I2C_A2映射， IO_A1与IO_A2映射，同理第二串化器530和第二解串器240套片组的I2C和IO也实现映射，即，I2C_B1与I2C_B2映射， IO_B1与IO_B2映射。以I2C_A1与I2C_A2为例，映射后的结果是，现场可编程门阵列芯片520能够通过不同I2C地址对第一解串器510和第一串化器140，以及CMOS传感器120进行访问。

示例性的，在控制器200触发第二解串器240时，映射为第二串化器530触发现场可编程门阵列芯片520，现场可编程门阵列芯片520将第二多功能输入输出引脚的信号转移为第一多功能输入输出引脚触发第一解串器510，然后映射为第一串化器140触发图像传感器100中的CMOS传感器120。

示例性的，现场可编程门阵列芯片520还用于对第一解串器510和第一串化器140进行参数配置，其中，第一参数配置信息和第二参数配置信息相同，第一参数配置信息为现场可编程门阵列芯片520对第一解串器510和第一串化器140的参数配置信息，第二参数配置信息为控制器200对第二解串器240和第二串化器530的参数配置信息相同。例如，第一解串器510与第二解串器240的I2C地址数值一致，第一串化器140与第二串化器530的I2C数值一致。具体地，现场可编程门阵列芯片520可以通过I2C总线实现对第一解串器510和第一串化器140的参数配置。

在本实施例中，图像中继装置500具备透明传输图像信号，以及控制器200对图像传感器100的配置与控制信号特征，即保留了控制器200对图像传感器100的控制和配置软件，无需增加控制器200对传输中继的额外的软件配置，能够降低成本。

在一些可选的实施方式中，现场可编程门阵列芯片520还用于接收导航系统的秒脉冲信号（Pulse Per Second，PPS），使现场可编程门阵列芯片520、图像传感器100和控制器200实现时间同步。通过上述方式，使图像中继装置500、图像传感器100和控制器200的时间绝对同步，能够保证控制器做出准确的决策和规划，以提高驾驶的安全性和效率。

示例性的，导航系统可以为全球导航卫星系统（Global Navigation SatelliteSystem，GNSS），GNSS又称全球卫星导航系统，是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统，可以包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。GNSS是对北斗卫星导航系统（BDS）、全球定位系统（GPS）、格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo）等单个卫星导航定位系统的统称。

如图6所示，在一些可选的实施方式中，图像中继装置500还包括电源模块560，其中，电源模块560的一端接入车载电源600，另一端与同轴线缆400连接，本实施例的电源模块560可用于为第一解串器510、现场可编程门阵列芯片520和第二串化器530供电。

在本实施例中，图像中继装置500直接接入车载电源600，使图像中继装置500能够直接从车载电源600获取电能，同时，通过同轴线缆400向图像传感器100供电，与控制器相比，图像中继装置500相对靠近图像传感器100，从而能够降低传输线路上的压降损耗。

示例性的，同轴线缆400可以通过频分复用的方式传输直流电源、控制指令和串行信号。具体地，可以将信号划分在不同的频率，同时传输直流电源、控制指令和串行信号，例如，直流电源所在的频率为0Hz，控制指令所在的频率为178.5MHz，串行信号所在的频率为6Gbps。

在一些可选的实施方式中，图像中继装置500还包括滤波器230，具体地，滤波器230一端与电源模块560连接，另一端与同轴线缆400连接，即滤波器230设置在电源模块560和第一解串器510之间，用于滤除直流电源中的干扰信号。

本发明还提供了一种车载设备，下面结合附图对本发明提供的车载设备进行详细说明。

如图7所示，车载设备包括多个图像传感器100、控制器200和上述任一实施例提及的图像中继装置500，其中，多个图像传感器100中的一个或多个图像传感器100通过图像中继装置500与控制器200连接。

本申请对图像传感器100、控制器200和图像中继装置500的部署位置不做限定，示例性的，多个图像传感器100可以分别设于车辆的两端，控制器200设于车辆的一端，与位于车辆一端的图像传感器100连接，图像中继装置500位于控制器200和车辆另一端的图像传感器100之间，一端与控制器200连接，另一端与位于车辆另一端的图像传感器100连接。例如，如图7所示，多个图像传感器100可以分别设于车辆头部区域（车辆的一端）和车辆的尾部区域（车辆的另一端），在控制器200设于车辆头部区域时，控制器200与位于车辆头部区域的图像传感器100连接，在图像中继装置500设于车辆中部区域时，图像中继装置500一端与控制器200连接，另一端与位于车辆尾部区域的图像传感器100连接。其中，车辆头部区域、车辆的中部区域和车辆的尾部区域可以由工作人员预先划分确定，例如，可以将车身划分成三部分，从左到右依次为车辆头部区域、车辆的中部区域和车辆的尾部区域，图像传感器100也可以设置在车辆中部区域。

在本实施例中，远离控制器200的图像传感器100可以通过图像中继装置500接入控制器200，能够避免图像传感器100受限于传输距离的物理约束，使工作人员更方便灵活的在车辆上部署图像传感器100。同时，通过图像中继装置500将远离控制器200的图像传感器100接入控制器200，能够利用图像中继装置500使高速串行信号在图像中继装置500中被再次驱动，提升图像传感器100的高速串行信号在长距离传输过程中的驱动能力，降低长距离传输过程中的信号衰减，提升信号传输质量。

示例性的，图像传感器100包括CMOS传感器或电荷耦合器件（Charge CoupledDevice，CCD）传感器。

具体地，设计人员可以根据用户实际需求选择CMOS传感器或CCD传感器。其中，CCD传感器是数字和机器视觉相机中用于捕捉静止和移动物体的一种传感器，以百万像素为单位。数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。与胶卷的原理相似，光线穿过一个镜头，将图形信息投射到CCD上。但与胶卷不同的是，CCD既没有能力记录图形数据，也没有能力永久保存下来，甚至不具备“曝光”能力，所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器，一个信号处理器以及一个存储设备（比如内存芯片或内存卡）。CMOS传感器是一种为集成电路供电的技术，是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导所需的大量资料。CMOS传感器的工作原理是，外界光照射到像素阵列后，发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷，最后转换成数字图像输出。CMOS技术为当今的许多电子设备提供动力，包括电池，微处理器，数字和智能手机相机。与CCD传感器不同，CMOS传感器不需要特殊的制造技术。CMOS传感器具有响应快、功耗低和成本低等优点，CCD传感器具有噪点低、画质高和感光度（ISO）较高等优点，CCD传感器通常具有非常高的质量和光敏感性，能够以较低的噪音提供清晰的图像。

在一些可选的实施方式中，一个或多个图像传感器100通过同轴线缆400与图像中继装置500连接，图像中继装置500通过同轴线缆400向一个或多个图像传感器100供电。

在本实施例中，通过图像中继装置500向车载图像传感器100供电，与控制器200相比，图像中继装置500相对靠近图像传感器100，从而能够降低传输线路上的压降损耗。

在一些可选的实施方式中，车载设备还包括图像处理单元，其中，图像处理单元一端与图像中继装置500连接，另一端与控制器200连接，用于处理来自于图像传感器100采集的图像信号。

本发明还提供了一种数据传输方法，可用于上述的图像中继装置或者包含图像中继装置的车载设备或车辆，图8是根据本发明实施例的数据传输方法的流程示意图，如图8所示，该方法包括如下步骤：

步骤S801，第一解串器接收来自于图像传感器中的第一串化器的串行信号。

其中，串行信号为串化的与图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号。

步骤S802，第一解串器将串行信号转换为接口信号。

其中，接口信号为第一图像信号。

步骤S803，第一解串器向现场可编程门阵列芯片发送接口信号。

步骤S804，现场可编程门阵列芯片向第二串化器发送接口信号。

步骤S805，第二串化器接收接口信号。

步骤S806，第二串化器将接口信号转换为串行信号。

步骤S807，第二串化器向控制器的第二解串器发送串行信号，使控制器接收图像传感器采集的第一图像信号。

本实施例提供的数据传输方法，第一解串器接收车载图像传感器的第一串化器输出的高速串行信号之后，将高速串行信号转换为接口信号输入至现场可编程门阵列芯片，现场可编程门阵列芯片接收接口信号之后，将接口信号输出至第二串化器，第二串化器将接口信号转化为高速串行信号，并将高速串行信号传输至控制器，使控制器接收图像传感器采集的图像信号，通过上述过程，信号在传输过程中，能够使高速串行信号再次被驱动，提升车载图像传感器的高速串行信号在长距离传输过程中的驱动能力，降低长距离传输过程中的信号衰减，提升信号传输质量。

在一些可选的实施方式中，上述方法还包括步骤a1和步骤a2：

步骤a1，现场可编程门阵列芯片接收来自于控制器的控制指令。

示例性的，控制指令可以为控制图像传感器进行曝光的信号。

步骤a2，现场可编程门阵列芯片根据控制指令控制图像传感器执行相应操作。

在本实施例中，控制器可以通过现场可编程门阵列芯片间接控制图像传感器执行相应操作，而且，现场可编程门阵列芯片具备透明传输图像信号，以及控制器对图像传感器的配置与控制信号特征，即现场可编程门阵列芯片保留了控制器对图像传感器的控制和配置软件，无需增加控制器对传输中继的额外的软件配置，能够降低成本。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种图像中继装置，其特征在于，所述装置包括第一解串器、现场可编程门阵列芯片和第二串化器；

所述第一解串器，用于接收来自于第一串化器的串行信号，用于将所述串行信号转换为接口信号，以及用于向所述现场可编程门阵列芯片发送所述接口信号，其中，所述串行信号为串化的与图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号，所述接口信号为所述第一图像信号；

所述现场可编程门阵列芯片，与所述第一解串器连接，用于接收所述接口信号，并用于向所述第二串化器发送所述接口信号，所述现场可编程门阵列芯片包括主控制模块和从控制模块，所述从控制模块，通过串行通信总线与所述第二串化器连接，用于接收来自于控制器对所述图像传感器的控制指令，并将所述控制指令转移至所述主控制模块，其中，所述从控制模块的串行通信总线地址与所述图像传感器的串行通信总线地址相同；所述主控制模块，通过串行通信总线与所述第一解串器连接，用于接收所述控制指令，并用于根据所述控制指令控制所述图像传感器执行相应操作；

所述第二串化器，与所述现场可编程门阵列芯片连接，用于将所述接口信号转换为所述串行信号，并用于向第二解串器发送所述串行信号，使所述控制器接收所述图像传感器采集的所述第一图像信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一解串器包括第一多功能输入输出引脚，所述第二串化器包括第二多功能输入输出引脚；

所述第一多功能输入输出引脚，与所述现场可编程门阵列芯片连接，其中，所述第一多功能输入输出引脚的功能与第三多功能输入输出引脚的功能相同，所述第三多功能输入输出引脚为所述第二解串器与所述控制器连接的多功能输入输出引脚；

所述第二多功能输入输出引脚，与所述现场可编程门阵列芯片连接，其中，所述第二多功能输入输出引脚的功能与第四多功能输入输出引脚的功能相同，所述第四多功能输入输出引脚为所述第一串化器与所述图像传感器连接的多功能输入输出引脚；

所述现场可编程门阵列芯片，还用于通过多功能输入输出引脚使所述控制指令的触发同步。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述现场可编程门阵列芯片，还用于通过多功能输入输出引脚控制所述图像传感器复位。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列芯片包括接收接口和发送接口；

所述接收接口，与所述第一解串器连接，用于接收所述接口信号，并向所述发送接口发送所述接口信号；

所述发送接口，与所述第二串化器连接，用于向所述第二串化器发送所述接口信号。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，

所述现场可编程门阵列芯片，还用于对所述第一解串器和所述第一串化器进行参数配置，其中，第一参数配置信息和第二参数配置信息相同，所述第一参数配置信息为所述现场可编程门阵列芯片对所述第一解串器和所述第一串化器的参数配置信息，所述第二参数配置信息为所述控制器对所述第二解串器和所述第二串化器的参数配置信息相同。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，

所述现场可编程门阵列芯片，还用于接收导航系统的秒脉冲信号，使所述现场可编程门阵列芯片、所述图像传感器和所述控制器实现时间同步。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，

所述第一解串器，通过同轴线缆与所述图像传感器中的所述第一串化器连接；

所述第二串化器，通过所述同轴线缆与所述控制器的所述第二解串器连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块；

所述电源模块，一端与车载电源连接，另一端与所述同轴线缆连接，用于为所述第一解串器、所述现场可编程门阵列芯片和所述第二串化器供电。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括滤波器；

所述滤波器，一端与所述电源模块的另一端连接，另一端和所述同轴线缆连接，用于滤除干扰信号。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述同轴线缆通过频分复用的方式传输所述控制指令和所述串行信号。

11.一种车载设备，其特征在于，包括多个图像传感器、控制器和如权利要求1至10中任一项所述的图像中继装置；

所述多个图像传感器中的一个或多个图像传感器通过所述图像中继装置与所述控制器连接。

12.根据权利要求11所述的车载设备，其特征在于，所述一个或多个图像传感器通过同轴线缆与所述图像中继装置连接，所述图像中继装置通过同轴线缆向所述一个或多个图像传感器供电。

13.根据权利要求11所述的车载设备，其特征在于，所述车载设备还包括图像处理单元；

所述图像处理单元，一端与所述图像中继装置连接，另一端与所述控制器连接，用于处理来自于所述图像传感器采集的图像信号。

14.根据权利要求11所述的车载设备，其特征在于，

所述多个图像传感器，分别设于车辆的两端；

所述控制器，设于所述车辆的一端，与位于车辆一端的图像传感器连接；

所述图像中继装置，位于所述控制器和车辆另一端的图像传感器之间，一端与所述控制器连接，另一端与位于车辆另一端的图像传感器连接。

15.根据权利要求11所述的车载设备，其特征在于，所述图像传感器包括金属氧化物半导体传感器或电荷耦合器件传感器。

16.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的图像中继装置，或包括如权利要求11至15中任一项所述的车载设备。

17.一种数据传输方法，其特征在于，应用于如权利要求1至10中任一项所述的图像中继装置，所述方法包括：

第一解串器接收来自于第一串化器的串行信号，其中，所述串行信号为串化的与图像传感器的接口格式相匹配的第一图像信号；

所述第一解串器将所述串行信号转换为接口信号，其中，所述接口信号为所述第一图像信号；

所述第一解串器向现场可编程门阵列芯片发送所述接口信号；

所述现场可编程门阵列芯片向第二串化器发送所述接口信号；

所述第二串化器接收所述接口信号；

所述第二串化器将所述接口信号转换为所述串行信号；

所述第二串化器向控制器的第二解串器发送所述串行信号，使所述控制器接收所述图像传感器采集的所述第一图像信号；

所述现场可编程门阵列芯片的从控制模块接收来自于所述控制器的控制指令，其中，所述从控制模块通过串行通信总线与所述第二串化器连接，所述从控制模块的串行通信总线地址与所述图像传感器的串行通信总线地址相同；

所述从控制模块将所述控制指令转移至所述现场可编程门阵列芯片的主控制模块，其中，所述主控制模块通过串行通信总线与所述第一解串器连接；

所述主控制模块接收所述控制指令；

所述主控制模块根据所述控制指令控制所述图像传感器执行相应操作。