車(chē)載信息系統平臺發(fā)展

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（Location Based Services，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)（2 G/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（Advanced RISC Machine）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Microsoft Telematics Platform（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)RM 9的微控制器，支持32MB閃存/32MB DRAM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)Spartan3 XC3S400 FPGA，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）。

　　FPGA提供的高集成度也具有在一個(gè)器件內包含多種總線(xiàn)、接口和時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)，從而使利用EMI的設計容易管理。此外，減少組件數量和電路板空間將降低生產(chǎn)成本，實(shí)現更高的制造質(zhì)量，在任何汽車(chē)設計中這些都是重要的因素。

圖1  微軟遠程信息處理硬件平臺架構

　　在了解了車(chē)輛開(kāi)發(fā)的實(shí)質(zhì)和目前已有的眾多不同的車(chē)輛接口，微軟有意設計了一個(gè)靈活的解決方案，可允許對后端車(chē)輛接口進(jìn)行快速修改而不影響下層架構和系統性能。例如，未來(lái)將有可能調節FPGA解決方案，使之能滿(mǎn)足帶有諸如MOST、IDB-1394 或其它數字車(chē)輛網(wǎng)絡(luò )等汽車(chē)總線(xiàn)的最終應用的需求。

圖2  賽靈思spartan3 FPGA設計

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（Heads Up Display）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BMW X5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4  BMW X5系X6系車(chē)型的HUD系統