中电科创智联（武汉）有限责任公司 李冬青
一、引言
智能网联汽车行业是新一代信息技术与交通运输融合发展的产物，可实现良好的经济和社会效益，有望成为重塑道路交通系统形态的先导因素。近年来智能网联汽车行业发布了从行动计划、路线图到建设指南等一系列相关政策 [1]。
2020年12月，交通部印发《关于促进道路交通自动驾驶技术发展和应用的指导意见》，提出要贯彻中央创新驱动发展战略，以关键技术研发为支撑，以典型场景应用示范为先导，以政策和标准为保障，按照“鼓励创新、多元发展、试点先行、确保安全”的原则，坚持问题导向，提出了四个方面、12项智能网联汽车发展具体任务[2]。
中电科创智联（武汉）有限责任公司成立于2020年10月，前身是武汉中原电子集团有限公司应用电子研发中心，自2010年起开展汽车电子业务，目前主要客户包括东风汽车集团、陕汽集团等大型整车企业，是研发和生产车载中控、T-BOX、VDR等智能网联产品，新能源三电系统、发动机控制器等动力控制产品的汽车电子供应商。
二、车载中控系统
（一）系统组成
车载中控系统主要由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统采用CPU + MCU双处理器架构，主要由中央处理单元（CPU）、多功能处理器单元（MCU）、视频处理单元、音频处理单元、收音机、通信处理单元（WIFI、蓝牙、USB）、卫星定位单元（GPS/BD）、数据采集单元（IO、AD、CAN）、用户交互单元（显示及按键）和电源管理等单元电路组成，车载中控系统总体硬件架构如图1所示：
图1 车载中控系统硬件架构
根据软件模块化设计的思想，车载中控系统的软件构架如图2所示：
图2 车载中控系统的软件构架
软件系统共分5层，从底层到上层分别是固件层、驱动层、中间层、服务层、应用层。
中间件层用于虚拟化系统硬件，屏蔽硬件的差异性，提供软件操作系统、软件操作环境的标准接口和定义；部分特殊的功能模块（包括第三方应用提供的模块，例如导航）需根据需求单独定义和提供系统服务。
服务层根据中间件层提供的环境和标准接口，定义中控系统的标准化服务，例如收音机管理、摄像头管理、CAN收发等。
应用层是车载中控系统的人机交互接口，提供用户友好的操作界面、流畅舒适的用户体验。
（二）系统设计依据
车载中控系统设计严格遵循GB/T 28046、ISO 7637、SAEJ1939等国际、国家、交通和汽车行业标准。
（三）系统主要功能性能
车载中控系统支持车载导航、手机互联（WIFI+蓝牙、USB+蓝牙）、语音控制、收音机、多媒体（音乐、视频、图片、电子书）、蓝牙电话等功能；支持2路CAN总线，同时对车身、动力CAN报文信号识别处理；支持1路高清摄像头接口和4路模拟摄像头接口，高清摄像头用于行车记录仪，4路模拟视频进行倒车影像、右盲区显示及360°环视。
车载中控系统性能指标符合我司汽车电子产品设计标准和测试规范，按照《中电科创车载中控系统测试大纲》进行气候适应性（温度、湿度）、机械适应性（冲击、振动）、电气特征（叠加交流电、电压跌落等）、EMC（静电、传导骚扰等）、耐久（耐久寿命、零部件耐久）等系统性测试。
（四）关键模块设计说明
1 360°环视系统概述
车辆360°环视辅助驾驶系统采用视场角≥170°的鱼眼摄像头作为前端图像采集设备，分别安装在汽车前后左右四个方位，编号为C1、C2、C3和C4，四路摄像头可覆盖车辆周围的360°视野；图像处理合成后的俯视画面显示在车辆驾驶台屏幕上，图3为车辆环视辅助系统安装示意图。
图3 环视辅助系统安装示意图
2 360°环视系统硬件设计
环视系统硬件结构如图4。四路摄像头输出的图像信号接入环视系统时，首先输入前端滤波电路进行滤波去噪处理，同时滤波电路可以将全差分或伪差分图像信号转换为单端信号。经过滤波处理的图像信号输入视频采集电路，该电路负责图像解码和AD采样[3]，即将模拟图像信号转换为数字图像信号并对图像信号进行解调。环视算法运行于车载中控系统中央处理器PX3，PX3作为图像处理单元通过I2C接口视频采集电路的工作模式，以分时复用的方式通过CSI接口接收经过滤波和解码处理的四路图像信息。
图4 基于PX3的环视辅助系统硬件结构
3 360°环视系统算法实现
环视系统的核心是对多路图像进行信号处理，最终输出俯视车辆360°范围的的全景图像。环视系统的图像信号处理过程可分解为：对采集到的图像信号进行畸变矫正、将实时侧视图像转换成俯视图像、多路图像拼接及图像融合，如图5所示。
图5 多路图像处理过程分解
环视系统软件采用基于NEON协处理器集成OpenCV算法库，简化图像处理程序设计，最大限度的提高图像处理的执行效率。为了发挥NEON协处理器的效率，环视系统程序设计和编译时通过对齐数据访问，对图像进行有效的矢量化处理；利用OpenCV HighGUI库以简化图像采集和输出程序设计，应用CV库对图像处理算法进行优化。
环视系统首先初始化一个摄像头捕捉器，然后利用捕捉器从该摄像头获取一帧图像。环视系统采用实现鱼眼畸变校正和图像空间变换的算法分别为球面坐标定位展开算法和空间坐标变换算法，将上述算法作为二维矩阵算术运算展开，应用OpenCV矩阵算术运算函数对其进行优化。
最后将环视系统中基于小波变换的图像融合算法Mallat金字塔算法作为快速傅里叶变换的特殊形式，运用向量点乘和叉乘函数进行优化：
（四）关键指标测试要求
1 电磁兼容测试概述
汽车电子电磁兼容测试包括：（1）辐射敏感度试验；（2）传导敏感度试验；（3）辐射干扰试验；（4）传导干扰试验；（5）磁场敏感度试验；（6）静电敏感度试验；（7）电源瞬变敏感度试验；（8）工作状态下的磁场干扰试验等。
2 电磁兼容各项测试说明
以电场辐射敏感度为例，该测试目的是检验车载中控系统和有关电缆承受辐射电场的能力，保证车载中控系统在车载环境有发射天线的情况下，不会出现降级或失效。试验场地与试验如图6所示。
图6 RS103试验场地与试验框图[4]
除传导/辐射的抗扰和干扰外，车载中控系统电磁兼容测试还包括静电放电试验项目。静电放电是模拟低湿度情况下通过摩擦等使人体积累静电，当带有静电的人与设备接触时产生静电放电。车载中控系统按照空气放电15KV，接触放电8KV的测试等级进行设计[5]。
车载中控系统自立项以来，陆续完成了功能样件、性能样件、工装样件、型式试验、热区/寒区试验、路试等研发和验证目标，最终完成设计和生产定型，进入批量交付阶段。目前主要配套东风商用车天龙、天锦、天龙旗舰等车型，累计已交付约4万台。
四、结论
车载中控系统是中电科创智联（武汉）有限责任公司结合智能网联汽车行业发展趋势和整车企业客户定制开发的一款汽车电子产品，在传统车载导航、车载娱乐系统的基础上，拓展开发了360°环视系统、语音识别与控制、手机互联等智能化、网联化功能应用，产品设计指标依据国家和行业标准，产品开发和验证过程严格遵循汽车电子开发流程。车载中控系统作为车载前装产品，目前已配套整车获得批量应用。
