詳解車(chē)載信息系統平臺工作原理及未來(lái)發(fā)展

　　隨著(zhù)現代汽車(chē)工業(yè)和電子技術(shù)的發(fā)展，車(chē)輛導航、通信、移動(dòng)辦公、多媒體娛樂(lè )、安防輔助駕駛和遠程故障診斷等功能電子系統可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)聯(lián)網(wǎng)形成車(chē)載信息網(wǎng)絡(luò )系統。未來(lái)的汽車(chē)儀表系統向著(zhù)集成化、智能化、全圖形化車(chē)載信息系統平臺的方向發(fā)展。

　　車(chē)載信息系統平臺綜述

　　未來(lái)的車(chē)載信息系統平臺將全面超越傳統汽車(chē)儀表的現有功能，系統主要功能包括：全圖形化數字儀表、GPS導航、車(chē)載多媒體影音娛樂(lè )、整車(chē)狀態(tài)顯示、遠程故障診斷、無(wú)線(xiàn)通信、網(wǎng)絡(luò )辦公、信息處理、智能交通輔助駕駛等等。未來(lái)的車(chē)載信息平臺是人、車(chē)、環(huán)境的充分交互，集電子、通信、網(wǎng)絡(luò )、嵌入式等技術(shù)為一體的高端車(chē)載綜合信息顯示平臺。車(chē)載信息系統平臺的主要功能至少應該包括以下方面：

　　儀表顯示

　　主要包含傳統儀表的所有功能。以液晶屏（LCD）作為顯示終端，所需的大量、復雜的信息能夠以圖形方式，靈活、準確地顯示在LCD屏幕上?；镜囊笫歉吡炼蕊@示圖形，高實(shí)時(shí)性響應，能夠接收來(lái)自CAN總線(xiàn)和傳感器的信號。

　　車(chē)輛監控及遠程故障診斷

　　通過(guò)收集的信息進(jìn)行車(chē)輛信息的診斷和分析，更加智能的監控車(chē)輛的性能和狀況，并給予用戶(hù)提示，同時(shí)通過(guò)車(chē)載信息平臺的GPRS模塊將診斷分析數據與診斷服務(wù)中心實(shí)時(shí)雙向傳遞。通過(guò)外連GPS模塊和通訊模塊，并通過(guò)監控中心，進(jìn)行車(chē)輛防盜監控和遠程控制。

　　無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)

　　通過(guò)覆蓋全國的GSM/CDMA/GPRS信號，隨時(shí)隨地無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)，最高速率可達153.6Kbps，可實(shí)現E-Mail、FTP、網(wǎng)上聊天、瀏覽信息、網(wǎng)絡(luò )游戲、圖片下載、移動(dòng)辦公、電子商務(wù)等網(wǎng)絡(luò )功能。速度快、性能穩定、安全可靠。

　　導航信息

　　實(shí)現完善的導航功能。通過(guò)GPS全球定位系統，無(wú)論用戶(hù)在世界的任何角落，都能即時(shí)定位和連續定位，除了提供自主導航、信息查詢(xún)、最佳行車(chē)路徑計算、軌跡記錄和回放等功能之外，還提供交通堵塞預測、停車(chē)場(chǎng)停車(chē)向導、可與網(wǎng)絡(luò )連接的地圖數據實(shí)時(shí)更新等高級功能。導航信息系統的顯示限于局部區域，應不影響儀表系統的同時(shí)顯示。

　　車(chē)載電話(huà)

　　采用CDMA無(wú)線(xiàn)通信或VOIP網(wǎng)絡(luò )電話(huà)，車(chē)載免提與無(wú)線(xiàn)耳機無(wú)縫切換，保證車(chē)主在通話(huà)過(guò)程中的駕駛安全。

　　車(chē)載娛樂(lè )

　　車(chē)載娛樂(lè )系統已經(jīng)由以前的收音機和一個(gè)卡帶機或CD機進(jìn)化成可以通過(guò)用戶(hù)和其它車(chē)輛通訊，擁有多種娛樂(lè )和信息的系統。比許多其它的音頻/視頻應用，如家電的A/V系統應用要求更豐富。滿(mǎn)足人們對汽車(chē)娛樂(lè )性、舒適性的要求，可進(jìn)行衛星數字廣播接收、車(chē)載數字電視接收、CD/DVD播放等，并具有MP3/MP4/IPOD/USB等多媒體播放功能。音視頻文件可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)下載，徹底免去使用碟片的種種麻煩。前置中控臺或頭枕式真彩顯示屏和高保真車(chē)載音響，更是為用戶(hù)提供了專(zhuān)業(yè)級視聽(tīng)享受。

　　輔助安全駕駛

　　主要包括：駕駛員疲勞監視，前、后方測距雷達系統，碰撞分析、剎車(chē)控制、安全報警系統以及輔助倒車(chē)后視系統。駕駛員監視器安置于方向盤(pán)下方，用于拍攝駕駛員的面部，并自動(dòng)分析眼皮開(kāi)度，經(jīng)分析后如果發(fā)現有疲勞駕駛，會(huì )自動(dòng)發(fā)出警報；同時(shí)，前方測距雷達和車(chē)后的測距雷達系統會(huì )自動(dòng)測量前、后方車(chē)距，并將此信息發(fā)送至碰撞分析單元。如果有碰撞危險，會(huì )發(fā)出警報，同時(shí)自動(dòng)剎車(chē)或控制安全帶的驅動(dòng)電機，使乘員在碰撞發(fā)生前處在一個(gè)提前設計的最佳姿勢，使事故的后果減小到最低。

　　其輔助倒車(chē)后視功能主要是通過(guò)撥倒檔，便可從高清晰液晶顯示屏上看到車(chē)后的全彩影像，輔助倒車(chē)、后視攝像頭具備防眩和夜視的功能，便于保證車(chē)主夜間倒車(chē)的安全。

　　新型智能交通系統的車(chē)載信息采集系統

　　獲得實(shí)時(shí)、可靠的交通信息一直是智能交通系統發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，建立智能交通車(chē)載信息采集系統，可以為智能交通系統中駕駛行為特性的研究、交通數據采集、現場(chǎng)測試等提供良好的輔助測試、驗證平臺，還可以作為一個(gè)輔助檢測手段，為我國智能交通系統多功能實(shí)驗車(chē)的建設和發(fā)展提供強有力的技術(shù)支持，從而加速我國智能交通系統相關(guān)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。

　　車(chē)載信息平臺領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展

　　車(chē)載信息平臺包括多方面技術(shù)，下面僅將其中涉及到的幾項關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)單介紹如下：

　　基于嵌入式技術(shù)的Telematics系統

　　Telematics是一個(gè)由通信和信息科學(xué)組成的合成詞，通常稱(chēng)為車(chē)載遠程信息處理。它綜合了汽車(chē)制造和IT技術(shù)，包括計算機、移動(dòng)通信、數字廣播等；同時(shí)，又依托于ITS的“3S”，從而迅速發(fā)展成為融合技術(shù)與服務(wù)的新業(yè)務(wù)。Telematics通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道連接車(chē)載終端機與服務(wù)中心，以構成提供信息服務(wù)的通信鏈路。通過(guò)安裝于車(chē)內的終端系統，分析汽車(chē)內與車(chē)外發(fā)生的各種狀況，收集駕駛和行車(chē)所必需的各種信息，同時(shí)執行一系列的必要控制，為駕駛員和乘客提供方便、安全和娛樂(lè )。

　　Telamatics的技術(shù)特征充分表現了現代科技的大融合。它應用5種主要技術(shù)：衛星定位技術(shù)（GPS）；無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)；蜂窩通信技術(shù)（2G/3G）；專(zhuān)用短程通信的窄帶網(wǎng)絡(luò )技術(shù)（Dsrc）；數字廣播和多媒體廣播技術(shù)（DMB），融合成為4類(lèi)主要功能：

　?。?）基于衛星定位技術(shù)（GPS+GIS）的地面導航。根據道路狀態(tài)引導車(chē)輛以最佳路線(xiàn)抵達目的地。

　?。?）基于ITS數字廣播（GPS+GIS+LBS+CDMB）的智能交通。典型應用為對路面實(shí)時(shí)狀況的領(lǐng)航。它不同于以地理信息為基礎的導航，而是在導航的基礎上，以路面上發(fā)生的實(shí)時(shí)位置信息（LocationBasedServices，LBS），引導車(chē)輛不僅選擇最佳地理路由，而且選擇所需時(shí)間最短的優(yōu)化路由。通過(guò)ITS信息中心發(fā)布的路面狀況實(shí)時(shí)多媒體信息，以廣播形式傳送語(yǔ)音、分析和測算處理的結果，以數據形式將遙感測量的地理數據合成為引導實(shí)時(shí)駕駛的領(lǐng)航圖，及時(shí)提醒駕駛員避開(kāi)交通堵塞或突發(fā)事件的路段，給出最佳修改行車(chē)路線(xiàn)，以最短時(shí)間到達目的地。

　?。?）基于無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)（2G/3G+Dsrc+WLAN）的遠程信息服務(wù)。一方面以WLAN形式構建車(chē)內的微微網(wǎng)，以通用的信息平臺實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化通信和信息服務(wù)，這與手機通信和無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的功能基本一致；另一方面以RFID溝通標簽與讀取器，再以Dsrc互聯(lián)服務(wù)中心，以信息平臺方式，既將ECU收集的發(fā)動(dòng)機溫度、尾氣、輪胎、汽油及行車(chē)狀況等的汽車(chē)信息送到服務(wù)中心的維修站，以實(shí)現遠程車(chē)輛故障診斷和求助；將過(guò)路的計費信息和服務(wù)的費用信息送到服務(wù)中心的結算站，服務(wù)中心可據此分析和判斷車(chē)輛有無(wú)故障、有無(wú)可能出現的失控、失盜等緊急情況，既能及時(shí)告知駕駛員，又能指令汽車(chē)減速、停止運行或無(wú)法啟動(dòng)。同時(shí)，準確記賬并自動(dòng)收費。

　?。?）基于數字廣播技術(shù)（CDMB-T/CMMB+ITS）的車(chē)載文化娛樂(lè )。它不僅要在車(chē)上顯示電視節目、路面狀況、MTV、電子游戲等，還要顯示和管理個(gè)人節目信息資源（數據廣播），并隨時(shí)經(jīng)廣播寬帶下載地理、地貌、地圖等信息，還能顯示如E-Mail接收的互聯(lián)網(wǎng)信息。

　　Telematics裝置通常是一種嵌入式系統，它在軟、硬件系統架構設計上與普通嵌入式系統并沒(méi)有差異。在PC產(chǎn)業(yè)里，運算平臺的選擇，也就是處理器及其相關(guān)參考設計的選擇，是相當有限的，不外乎Intel或是AMD的那幾種，然而嵌入式系統的硬件卻需要面對各式各樣不同的需求。正確的選型及架構設計必須能符合客戶(hù)及產(chǎn)品需求，這是一件相當重要的事情。目前比較流行的一種基于嵌入式技術(shù)的Telematics系統設計，其硬件系統采用了高效、靈活的ARM+FPGA構架，其中ARM（AdvancedRISCMachine）是一種高性能的32位精簡(jiǎn)指令運算集微處理器，主要完成外部數據采集、整理、分析、存儲等功能，FPGA（Field?Programmable?Gate?Array）即現場(chǎng)可編程門(mén)陣列，主要用于用戶(hù)界面的顯示。這種硬件架構一個(gè)比較典型的應用實(shí)例就是賽靈思與微軟汽車(chē)業(yè)務(wù)部推出的智能車(chē)載信息平臺，它又被稱(chēng)為MicrosoftTelematicsPlatform（微軟車(chē)載信息處理平臺），巧妙地通過(guò)語(yǔ)音命令結合互聯(lián)網(wǎng)連接進(jìn)行通信和控制，是一種用于集成各種移動(dòng)設備和通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送信息的集線(xiàn)器。

　　微軟公司的汽車(chē)業(yè)務(wù)部與賽靈思共同創(chuàng )建了能夠以低成本點(diǎn)提供這些優(yōu)點(diǎn)的硬件平臺，從而促進(jìn)了面向全世界駕駛者的更簡(jiǎn)單、更可靠且消費得起的解決方案的開(kāi)發(fā)。

　　對任何硬件平臺而言，靈活性和伸縮性對架構能否成功獲得市場(chǎng)接受都至關(guān)重要，無(wú)論是基本系統還是高性能的高端車(chē)載信息系統。鑒于此，微軟開(kāi)發(fā)了一個(gè)真正可以定制和伸縮的汽車(chē)標準車(chē)載信息處理平臺。

　　該平臺整合了一個(gè)基于A(yíng)RM9的微控制器，支持32MB閃存/32MBDRAM以上的內存，并包含集成GPS藍牙和一個(gè)GSM電話(huà)模塊。外部車(chē)輛連接包括一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò )接口以及有保護的模擬和數字I/O，用于實(shí)現LED驅動(dòng)和按鈕輸入等功能。該平臺的基本架構如圖1所示。

　　微軟利用了FPGA技術(shù)的靈活性和高集成度能力。該平臺使用了一個(gè)Spartan3XC3S400FPGA，用于實(shí)現多個(gè)獨立的目的，如GSM電話(huà)接口、車(chē)輛接口（CAN控制器和K-線(xiàn)路）以及復雜的音頻信號調節和路由功能（如圖2所示）。