充分交互 詳解車(chē)載信息系統平臺的未來(lái)發(fā)展

　　車(chē)載信息平臺顯示系統

　　車(chē)載信息平臺一般以液晶屏（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。LCD的橫截面很像是很多層三明治疊在一起。每面最外一層是透明的玻璃基體，玻璃基體中間就是薄膜電晶體。顏色過(guò)濾器和液晶層可以給顯示出紅、藍和綠三種最基本的顏色。通常，LCD后面都有照明燈以顯示畫(huà)面。

　　一般只要電流不變動(dòng)，液晶都在非結晶狀態(tài)。這時(shí)液晶允許任何光線(xiàn)通過(guò)。液晶層受到電壓變化的影響后，液晶只允許一定數量的光線(xiàn)通過(guò)。光線(xiàn)的反射角度按照液晶控制。當液晶的供應電壓變動(dòng)時(shí)，液晶就會(huì )產(chǎn)生變形，因而光線(xiàn)的折射角度就會(huì )不同，從而產(chǎn)生色彩的變化。與CRT顯示器相比，其優(yōu)勢在于LCD顯示器消耗電能較少；不會(huì )產(chǎn)生CRT那樣的電磁輻射；不會(huì )產(chǎn)生CRT那樣的閃爍現象；尺寸非常小、重量較輕、可視面積大。這些特點(diǎn)使得LCD液晶屏特別適合用在車(chē)載信息平臺上。

　　車(chē)載信息平臺往往所需要顯示的信息量極大，但LCD顯示尺寸及車(chē)內安裝空間有限，所以往往采用一屏多顯或多屏顯示技術(shù)將汽車(chē)儀表信息、車(chē)身狀況信息、導航信息、多媒體信息、倒車(chē)后視等信息顯示在LCD液晶屏上。如圖3是一個(gè)多屏顯示技術(shù)的實(shí)例：

　　近年來(lái)，隨著(zhù)客戶(hù)對于“平視顯示器”（HUD）的需求量的逐漸上升，各大車(chē)廠(chǎng)也在尋求適合HUD的質(zhì)量控制系統。該系統要不僅能保證高度的安全性，而且能和生產(chǎn)線(xiàn)的速度相適應。HUD抬頭數字顯示儀（HeadsUpDisplay）又叫平視顯示系統，是一種由電子組件、顯示組件、控制器、高壓電源等組成的綜合電子顯示設備。它可以把重要的信息，通過(guò)光學(xué)部件投射到方向盤(pán)正前方風(fēng)窗玻璃上的光/電顯示裝置上，使駕駛員不必低頭，就能看清重要的信息。這種顯示系統的作用是提高汽車(chē)的安全性。如今平視顯示系統快速發(fā)展，已經(jīng)應用在高端轎車(chē)上，如圖4所示，即是BMWX5系X6系車(chē)型上所安裝的HUD系統。

圖3多屏顯示技術(shù)實(shí)例

圖4BMWX5系X6系車(chē)型的HUD系統

　　車(chē)載導航信息系統

　　車(chē)載導航系統包括車(chē)載導航終端、數字地圖、導航平臺三大部分。其中數字地圖、導航平臺都是在后臺服務(wù)，其軟硬件環(huán)境可以不受什么限制；車(chē)載導航終端（VNT）則不然，因為其工作環(huán)境惡劣，軟硬條件有限，給其研發(fā)工作帶來(lái)很大挑戰。

　　導航平臺負責收集、分析處理（含數據融合）由交通信息采集系統采集的各類(lèi)道路交通地理信息，將其通過(guò)通信系統（如無(wú)線(xiàn)尋呼）下傳到專(zhuān)門(mén)節點(diǎn)和車(chē)輛上。交通信息采集系統包括固定的交通信息檢測系統（視頻、微波、線(xiàn)圈、激光等交通檢測器）和動(dòng)態(tài)交通檢測器（以出租車(chē)為例，它既裝備有車(chē)載導航系統，同時(shí)自身還可以作為一種交通信息探測器，以集群通信網(wǎng)與其中心進(jìn)行通信）。通信系統包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信兩種方式，負責車(chē)輛與導航平臺（綜合信息平臺、交管中心）之間的信息交流，從而達到車(chē)輛和路網(wǎng)間的信息互通。VNS主要由車(chē)輛定位模塊、多媒體導航電子地圖、車(chē)載通信模塊及其它車(chē)內設備構成。多媒體導航電子地圖為系統提供諸如地理特征、道路位置、交通規則、基礎設施等多種交通地理信息。它基于GIS操作和查詢(xún)電子地圖，包括提供電子地圖顯示、瀏覽、縮放以及信息檢索服務(wù)等功能。車(chē)輛定位模塊由定位傳感器和數據處理器組成，可以提供實(shí)時(shí)、連續的車(chē)輛位置信息，為使定位信息在電子地圖上顯示更加準確，需要進(jìn)行地圖匹配。地圖匹配將定位輸出的位置與地圖數據庫提供的道路位置信息進(jìn)行比較，并通過(guò)適當的模式匹配和識別過(guò)程確定車(chē)輛當前的行駛路段以及在路段中的準確位置。

　　如果電子地圖的精度非常高，將使系統的整體定位精度得到提高，并為路徑引導提供可靠保證。車(chē)載導航終端安裝有操作系統、多媒體電子地圖、地理信息系統與相關(guān)軟件系統。它們負責接收和處理信息，進(jìn)行路徑規劃，幫助駕駛員在旅行前或旅行中選擇合適的出行路線(xiàn)，規劃以后的結果需要由路徑引導功能來(lái)實(shí)現。路徑引導是幫助駕駛員沿預定路線(xiàn)行駛從而順利到達目的地的過(guò)程。它根據地圖數據庫中的道路信息和由定位模塊及地圖模塊提供的當前車(chē)輛位置產(chǎn)生適當的實(shí)時(shí)駕駛指令，如語(yǔ)音提示、圖形顯示等。另外，在車(chē)載導航終端中，由顯示器、控制器及相關(guān)軟件系統構成的人機交互模塊是一個(gè)重要的組成部分。它提供用戶(hù)與車(chē)載終端間的交互接口，用戶(hù)通過(guò)它將地圖顯示、信息查詢(xún)、路徑規劃等操作指令輸入終端中，控制器也通過(guò)它將以電子地圖為背景的車(chē)輛位置、最優(yōu)路徑規劃結果、實(shí)時(shí)駕駛引導指令等用戶(hù)需要的信息以語(yǔ)音提示、可視圖形等多媒體方式表現出來(lái)。

　　地圖匹配和路徑規劃是車(chē)載導航終端（VNT）的兩項最重要的技術(shù)，好的地圖匹配方法可以大大提高系統的定位精度，路徑規劃算法的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品的導航功能。

　　基于車(chē)載網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的多媒體信息、娛樂(lè )系統

　　對于購買(mǎi)配有車(chē)載網(wǎng)絡(luò )汽車(chē)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，最大的受益是能在網(wǎng)絡(luò )中共享信息。汽車(chē)可以通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò )，將視頻、音頻和數據內容傳給乘客，用戶(hù)可以通過(guò)這種網(wǎng)絡(luò )，用互聯(lián)網(wǎng)或者預訂服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)家用網(wǎng)絡(luò )上的內容。隨著(zhù)3G時(shí)代的到來(lái)，迫切需要建立能夠提供這些服務(wù)、傳輸這些內容的多媒體安全信息娛樂(lè )系統。

　　多媒體傳輸系統的設計方案

　　媒體和信息網(wǎng)絡(luò )主要面向遠程信息處理、多媒體、導航系統等，網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的傳輸波特率在250Kb/s~400Mb/s之間。要實(shí)現車(chē)載系統中多媒體數據傳輸的功能，迫切需要解決以下4個(gè)問(wèn)題：

　?。?）這些新的應用要求網(wǎng)絡(luò )的頻帶比現有汽車(chē)上的網(wǎng)絡(luò )頻帶寬一個(gè)數量級，例如，控制器局域網(wǎng)絡(luò )（CAN）和局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（LIN）。

　?。?）視頻和音頻內容的性質(zhì)決定了它們在發(fā)布內容時(shí)，必須考慮到發(fā)布的方式能夠為用戶(hù)所接受。音頻延遲或者是在顯示屏上出現錯誤的顯示像素，是人們不能忍受的。

　?。?）由于內容是以數字形式向外發(fā)布的，那么，設計人員必須十分關(guān)心如何保證內容的安全。

　?。?）因為連接到客戶(hù)的外設上時(shí)，有可能會(huì )不經(jīng)意地把病毒帶進(jìn)來(lái)，所以必須確保網(wǎng)絡(luò )的安全，以防止病毒的入侵。

　　隨著(zhù)嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng)的發(fā)展，隨之而來(lái)的是系統方面的一些難題，許多新出現的技術(shù)競相成為主流的解決方案。歸納起來(lái)，共有4種主要的技術(shù)：

　?。?）CAN技術(shù)。CAN技術(shù)是目前正在使用的一種技術(shù)，而且新版的CAN已經(jīng)提高了帶寬。但這個(gè)協(xié)議并不支持高質(zhì)量的服務(wù)。

　?。?）Firewire接口（IEEE1394）。在汽車(chē)市場(chǎng)中，從事消費產(chǎn)品的公司都推崇Firewire接口（IEEE1394）。

　?。?）面向多媒體的系統傳輸（MOST）。用塑料纖維實(shí)現這項技術(shù)，重量輕、成本低，深受供應商的歡迎，而且在寶馬、奔馳和奧迪的一些汽車(chē)上已經(jīng)采用了這項技術(shù)。從技術(shù)的角度看，這個(gè)協(xié)議在設計時(shí)從一開(kāi)始就支持多媒體數據傳輸的需要，由總線(xiàn)提供同步通道，以確保足夠的帶寬。

　?。?）無(wú)線(xiàn)技術(shù)。由于眾多原因，汽車(chē)市場(chǎng)在采用新標準方面進(jìn)展緩慢。盡管超寬頻帶技術(shù)（UWB）簡(jiǎn)化了安裝和維修，在價(jià)格方面還有優(yōu)勢，而且在技術(shù)上它似乎更適合于噪聲環(huán)境下的短距離高速數據傳輸，但是由于缺乏一個(gè)明確的單一標準，整機制造商不愿使用它，也阻礙了它的推廣。多個(gè)標準存在的時(shí)間越長(cháng)，安裝MOST技術(shù)的數量就會(huì )越大。

　　在過(guò)去10年中，為促進(jìn)遠程信息處理和車(chē)載多媒體系統的應用，汽車(chē)行業(yè)制定了許多規范，IDB（IntelligentDataBus）是其中一個(gè)重要內容。它首次確定了汽車(chē)行業(yè)用于信息、通信和娛樂(lè )系統的接口標準。目前SAE已將各種IDB設備分為三類(lèi)：低速設備（IDB-C）、高速設備（IDB-M）和無(wú)線(xiàn)通信設備（IDB-Wireless）。

　　IDB-C發(fā)展較快，估計今后數年可在一些車(chē)輛中配置。由于它結合了CAN技術(shù)，而目前許多汽車(chē)生產(chǎn)商已將CAN網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品應用于多種車(chē)載平臺，因此IDB-C引起了汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)商的極大關(guān)注。IDB-C目前已成為SAEJ2366標準。

　　IDB-M包括D2B、MOST（MediaOrientedSystemTransport）、IDB1394等傳輸速率較高的標準和協(xié)議，其中D2B已在Mercedes1999S型轎車(chē)中得到應用。D2B技術(shù)于20世紀80年代后期由Philips、Sony、Matsushita等公司共同開(kāi)發(fā)，1992年，被Honda、Alpine公司應用于汽車(chē)的多媒體控制系統中。D2B技術(shù)使汽車(chē)變成了一個(gè)流動(dòng)的多媒體工具。但是D2B的速度還是太慢，因而在1998年，Audi、BMW等公司又聯(lián)合開(kāi)發(fā)了MOST協(xié)議，它是專(zhuān)門(mén)用于汽車(chē)工業(yè)的多媒體光纖網(wǎng)絡(luò )標準，速率可達50Mb/s。BMW目前在業(yè)界率先采用了MOST協(xié)議，DaimlerChrysler等歐洲汽車(chē)制造商也計劃采用該協(xié)議。

　　目前的IDB-Wireless主要是指“藍牙”技術(shù)。

　　·MOST網(wǎng)絡(luò )的構建

　　MOST（MediaOrientedSystemTransport）網(wǎng)絡(luò )技術(shù)使得汽車(chē)制造商和供應商能夠簡(jiǎn)便地在車(chē)內增加一系列多媒體設備，如CD播放機、MP3、收音機、電視、DVD播放機、導航系統、車(chē)載電話(huà)和車(chē)內PC等，進(jìn)一步增強模塊化功能。MOST網(wǎng)絡(luò )的性能取決于光纖發(fā)射器和接收器（用于傳送數據，以運行信息娛樂(lè )系統）能否在各種溫度下正常運行。

　　MOST光纖網(wǎng)絡(luò )為在車(chē)內的娛樂(lè )和信息設備之間進(jìn)行音頻、視頻、數據和控制信息的交換提供了基礎設施，而不再需要體積龐大的銅纜布線(xiàn)。MOST是支持車(chē)內信息娛樂(lè )系統的骨干技術(shù)。采用MOST網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的汽車(chē)在2001年首次問(wèn)世，如今，已在23種車(chē)型中安裝了超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)節點(diǎn)。