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So erweitern Kamera-Überwachungssysteme das Sichtfeld von Autofahrern

| Autor / Redakteur: Jeramie Bianchi / Benjamin Kirchbeck

Die Kamera befindet sich unterhalb des Seitenspiegels, die Darstellung erfolgt anschließend im Infotainment-Display.
Die Kamera befindet sich unterhalb des Seitenspiegels, die Darstellung erfolgt anschließend im Infotainment-Display. (Bild: ©spaghettikku - stock.adobe.com)

„Objects in the mirror are closer than they appear“ ist ein Hinweis, der seit Jahrzehnten in den gewölbten Außenspiegeln US-amerikanischer Autos zu lesen ist. Der Hinweis soll Autofahrer daran erinnern, dass Rückspiegel eine leicht verzerrte Sicht auf die Realität liefern. Warum Kamerasysteme die bessere Alternative darstellen, lesen Sie in diesem Beitrag.

Trotz ihrer Einschränkungen aufgrund einer leicht abweichenden Darstellung der Realität sind Spiegel entscheidende Ausstattungselemente eines Autos, helfen sie den Fahrern doch beim Rückwärtsfahren oder beim Wechseln der Fahrspur. Die modernen Fahrassistenzsysteme (engl. kurz ADAS für „Advanced Driver Assistance Systems“) gehen hier allerdings noch einen deutlichen Schritt weiter: anstatt wie Spiegel nur zu reflektieren, erweitern sie den vom Fahrersitz aus einsehbaren Bereich mithilfe von Kameras.

Die auch als elektronische oder intelligente Rückspiegel bezeichneten Kamera-Überwachungssysteme sollen mit Kameras und Displays das Verhalten von Spiegeln nachahmen – nur eben noch besser. Stellen Sie sich vor, Sie bekommen beim Blick in den Rückspiegel eine Panoramasicht des Geschehens hinter Ihrem Fahrzeug, und im Seitenspiegel wird Ihnen eine hochauflösende Darstellung der Fahrzeuge neben Ihrem Auto gezeigt. Diese Szenarien werden ebenso zur Realität wie andere Features, zu denen die Totwinkelerkennung und die Einparkhilfe zu rechnen sind.

Es ist wichtig, die gegenwärtige Umstellung von Spiegeln auf Kamera-Überwachungssysteme zu verstehen. Dabei überrascht es nicht, dass die Systeme in heutigen Autos bereits ADAS-Features für die Spiegel nutzen. Die meisten neuen Fahrzeuge der letzten zehn Jahre sind mit einer Kamera am Fahrzeugheck oder Kameras an den vorhandenen Seitenspiegeln ausgestattet, und auf einem Display im Fahrzeuginnern wird den Autofahrern eine andere Sicht darauf geboten, was sich hinter oder neben dem Fahrzeug befindet.

Bild 1 zeigt das Routing dieses Rückfahrkamera- und Displaysystems. Das Rückfahr-Display ist in den Rückspiegel eingebaut. Ein Kabel stellt die Verbindung mit dem Fahrzeugheck her. Anders ist es bei den Seitenspiegeln, da sich die Kameras hier in den Spiegeln befinden. Die Spiegel stehen dabei nach wie vor zur Verfügung, und die Kamera wird in der Regel aktiviert, sobald der Fahrer den Blinker einschaltet oder den Rückwärtsgang einlegt. Beim Abbiegen oder bei Spurwechseln gibt die Kamera ein Videosignal an ein Infotainment-Display in der Armaturentafel aus und kann dabei einen geringfügig anderen Blickwinkel zeigen als der Außenspiegel (siehe Bild 2).

Bisher ging es um aktuelle Konfigurationen von Kamera-Überwachungssystemen, bei denen ein Spiegel mit einer Kamera und einem Display zum Einsatz kommt. Es ist aber möglich, ein Kamera-Überwachungssystem als Ersatz für Rückspiegel zu realisieren, indem am Fahrzeugheck eine oder zwei Kameras zusätzlich installiert werden. Die Videodaten von einem Bildsensor am Heck des Autos werden dem Parallel Interface Serializer DS90UB933 oder dem Serializer with Camera Serial Interface (CSI)-2 DS90UB953 von TI zugeführt. Anschließend werden die Daten in serialisierter Form über ein FPD-Link III-Koaxialkabel (Flat Panel Display) einem Deserializer des Typs DS90UB934 oder DS90UB954 zugeführt und für die Videoverarbeitung an einen Applikationsprozessor wie etwa einem Baustein der Serie Jacinto TDAx übergeben, um schließlich auf einem Rückspiegel-Display dargestellt zu werden.

Ist das Display weiter vom Jacinto-Applikationsprozessor entfernt, werden ein Display-Interface-Serializer und ein Deserializer benötigt, um die Daten wieder über ein Koaxialkabel zu übertragen. Hierfür kommen die für das RGB-Format (rot, grün, blau) ausgelegten Serializer und Deserializer DS90UB921 und DS90UB922 in Frage, oder bei Displays mit höherer Auflösung die Bausteine DS90UB947 und DS90UB948 für das Open Low-Voltage Differential Signaling Display Interface (LDI). Bild 3 zeigt die Verbindungen zwischen diesen Bauelementen, wenn sich das Display und der Applikations-Prozessor auf einer Leiterplatte befinden.

Das zweite Kamera-Überwachungssystem dient dem Ersatz der Außenspiegel. Hier muss die Kamera an derselben Stelle platziert werden, an der sich vorher der Spiegel befand, und das zugehörige Videodisplay muss exakt das zeigen, was der Fahrer auch im Spiegel sehen würde. Zu diesem Zweck werden die Kameradaten serialisiert und über ein FPD-Link III-Koaxialkabel an ein Display übertragen, das sich im oberen Teil der Türverkleidung befindet oder in das Innenspiegel-Display eingebaut ist. Durch die Kombination aus Kamera und Display kann das Seitenspiegel-Bild mehr in das direkte Sichtfeld des Fahrers verlegt werden. Wenn etwa die Displays für die Außenspiegel und den Innenspiegel in den Rückspiegel integriert werden, muss der Fahrer seinen Blick nur noch an eine einzige Stelle richten.

Beim Ersatz der Außenspiegel kommt als weitere Option die Möglichkeit hinzu, gemeinsam mit der ersten eine zweite Kamera zu montieren, die einen anderen Blickwinkel erfasst. Der Vorteil einer solchen Lösung gegenüber einem herkömmlichen Spiegel ist, dass es mit zwei unterschiedlich ausgerichteten Kameras möglich ist, eine Kamera für das Sichtfeld des konventionellen Außenspiegels zu nutzen und mit der zweiten einen größeren Blickwinkel zu erfassen, der den früheren toten Winkel einschließt und für Kollisionswarnungen genutzt werden kann. Bild 4 zeigt ein aus zwei Kameras bestehendes System für den Außenspiegel-Ersatz.

An dieser Stelle mag sich Ihnen vielleicht die Frage stellen, weshalb Autofahrer Kameras und Displays benötigen, wenn der Großteil der gebotenen Funktionalität auch mit Spiegeln umgesetzt werden kann. Die Antwort liegt in den zusätzlichen Features, die Kameras gegenüber Spiegeln bieten können. Ist lediglich ein Außenspiegel vorhanden, liegt die Kollisionsvermeidung ausschließlich in der Verantwortung des Fahrers. Mit einer Kamera dagegen kann die Erkennung einer potenziellen Kollision einen Warnhinweis auslösen, der den Fahrer von unklugen Aktionen abhält. Panorama-Rückblickkameras mit einem großen Sichtfeld oder eine separate, enger fokussierte Rückfahrkamera können dem Fahrer unterschiedliche Blickwinkel bieten und die toten Winkel verringern oder ganz beseitigen, was mit Spiegeln allein nicht möglich wäre.

Allerdings ist dies erst der Anfang. Damit bei den Autos der Wechsel von Fahrassistenzsystemen zum autonomen Fahren vollzogen werden kann, lässt sich das Kamera-Überwachungssystem in Sensorfusions-Systeme integrieren. Ein Kamera-Überwachungssystem bietet die Möglichkeit zur Einbindung von Ultraschall oder möglicherweise auch Radar. Die Zusammenführung von Heck- und Seitenkameras mit Ultraschall eröffnet dann die Möglichkeit, den Autofahrern beim Einparken zu helfen oder das Fahrzeug sogar selbstständig einparken zu lassen. Rückspiegel im Verbund mit Seitenspiegeln bieten zusätzlichen Schutz bei Spurwechseln und ermöglichen sogar das Vermeiden seitlicher Kollisionen.

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* *Jeramie Bianchi arbeitet als Field Application Engineer bei Texas Instruments

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