充分交互 詳解車載信息系統(tǒng)平臺(tái)的未來發(fā)展

　　車載信息平臺(tái)顯示系統(tǒng)

　　車載信息平臺(tái)一般以液晶屏（LCD）作為顯示終端，所需的大量、復(fù)雜的信息能夠以圖形方式，靈活、準(zhǔn)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。顏色過濾器和液晶層可以給顯示出紅、藍(lán)和綠三種最基本的顏色。通常，LCD后面都有照明燈以顯示畫面。

　　一般只要電流不變動(dòng)，液晶都在非結(jié)晶狀態(tài)。這時(shí)液晶允許任何光線通過。液晶層受到電壓變化的影響后，液晶只允許一定數(shù)量的光線通過。光線的反射角度按照液晶控制。當(dāng)液晶的供應(yīng)電壓變動(dòng)時(shí)，液晶就會(huì)產(chǎn)生變形，因而光線的折射角度就會(huì)不同，從而產(chǎn)生色彩的變化。與CRT顯示器相比，其優(yōu)勢(shì)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(xiàn)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載信息平臺(tái)上。

　　車載信息平臺(tái)往往所需要顯示的信息量極大，但LCD顯示尺寸及車內(nèi)安裝空間有限，所以往往采用一屏多顯或多屏顯示技術(shù)將汽車儀表信息、車身狀況信息、導(dǎo)航信息、多媒體信息、倒車后視等信息顯示在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，隨著客戶對(duì)于“平視顯示器”（HUD）的需求量的逐漸上升，各大車廠也在尋求適合HUD的質(zhì)量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)要不僅能保證高度的安全性，而且能和生產(chǎn)線的速度相適應(yīng)。HUD抬頭數(shù)字顯示儀（HeadsUpDisplay）又叫平視顯示系統(tǒng)，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(shè)備。它可以把重要的信息，通過光學(xué)部件投射到方向盤正前方風(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(tǒng)的作用是提高汽車的安全性。如今平視顯示系統(tǒng)快速發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)用在高端轎車上，如圖4所示，即是BMWX5系X6系車型上所安裝的HUD系統(tǒng)。

圖3多屏顯示技術(shù)實(shí)例

圖4BMWX5系X6系車型的HUD系統(tǒng)

　　車載導(dǎo)航信息系統(tǒng)

　　車載導(dǎo)航系統(tǒng)包括車載導(dǎo)航終端、數(shù)字地圖、導(dǎo)航平臺(tái)三大部分。其中數(shù)字地圖、導(dǎo)航平臺(tái)都是在后臺(tái)服務(wù)，其軟硬件環(huán)境可以不受什么限制；車載導(dǎo)航終端（VNT）則不然，因?yàn)槠涔ぷ鳝h(huán)境惡劣，軟硬條件有限，給其研發(fā)工作帶來很大挑戰(zhàn)。

　　導(dǎo)航平臺(tái)負(fù)責(zé)收集、分析處理（含數(shù)據(jù)融合）由交通信息采集系統(tǒng)采集的各類道路交通地理信息，將其通過通信系統(tǒng)（如無線尋呼）下傳到專門節(jié)點(diǎn)和車輛上。交通信息采集系統(tǒng)包括固定的交通信息檢測(cè)系統(tǒng)（視頻、微波、線圈、激光等交通檢測(cè)器）和動(dòng)態(tài)交通檢測(cè)器（以出租車為例，它既裝備有車載導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)自身還可以作為一種交通信息探測(cè)器，以集群通信網(wǎng)與其中心進(jìn)行通信）。通信系統(tǒng)包括有線和無線通信兩種方式，負(fù)責(zé)車輛與導(dǎo)航平臺(tái)（綜合信息平臺(tái)、交管中心）之間的信息交流，從而達(dá)到車輛和路網(wǎng)間的信息互通。VNS主要由車輛定位模塊、多媒體導(dǎo)航電子地圖、車載通信模塊及其它車內(nèi)設(shè)備構(gòu)成。多媒體導(dǎo)航電子地圖為系統(tǒng)提供諸如地理特征、道路位置、交通規(guī)則、基礎(chǔ)設(shè)施等多種交通地理信息。它基于GIS操作和查詢電子地圖，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。車輛定位模塊由定位傳感器和數(shù)據(jù)處理器組成，可以提供實(shí)時(shí)、連續(xù)的車輛位置信息，為使定位信息在電子地圖上顯示更加準(zhǔn)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(shù)據(jù)庫(kù)提供的道路位置信息進(jìn)行比較，并通過適當(dāng)?shù)哪Ｊ狡ヅ浜妥R(shí)別過程確定車輛當(dāng)前的行駛路段以及在路段中的準(zhǔn)確位置。

　　如果電子地圖的精度非常高，將使系統(tǒng)的整體定位精度得到提高，并為路徑引導(dǎo)提供可靠保證。車載導(dǎo)航終端安裝有操作系統(tǒng)、多媒體電子地圖、地理信息系統(tǒng)與相關(guān)軟件系統(tǒng)。它們負(fù)責(zé)接收和處理信息，進(jìn)行路徑規(guī)劃，幫助駕駛員在旅行前或旅行中選擇合適的出行路線，規(guī)劃以后的結(jié)果需要由路徑引導(dǎo)功能來實(shí)現(xiàn)。路徑引導(dǎo)是幫助駕駛員沿預(yù)定路線行駛從而順利到達(dá)目的地的過程。它根據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的道路信息和由定位模塊及地圖模塊提供的當(dāng)前車輛位置產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膶?shí)時(shí)駕駛指令，如語音提示、圖形顯示等。另外，在車載導(dǎo)航終端中，由顯示器、控制器及相關(guān)軟件系統(tǒng)構(gòu)成的人機(jī)交互模塊是一個(gè)重要的組成部分。它提供用戶與車載終端間的交互接口，用戶通過它將地圖顯示、信息查詢、路徑規(guī)劃等操作指令輸入終端中，控制器也通過它將以電子地圖為背景的車輛位置、最優(yōu)路徑規(guī)劃結(jié)果、實(shí)時(shí)駕駛引導(dǎo)指令等用戶需要的信息以語音提示、可視圖形等多媒體方式表現(xiàn)出來。

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

　　基于車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多媒體信息、娛樂系統(tǒng)

　　對(duì)于購(gòu)買配有車載網(wǎng)絡(luò)汽車的用戶來說，最大的受益是能在網(wǎng)絡(luò)中共享信息。汽車可以通過車載網(wǎng)絡(luò)，將視頻、音頻和數(shù)據(jù)內(nèi)容傳給乘客，用戶可以通過這種網(wǎng)絡(luò)，用互聯(lián)網(wǎng)或者預(yù)訂服務(wù)訪問家用網(wǎng)絡(luò)上的內(nèi)容。隨著3G時(shí)代的到來，迫切需要建立能夠提供這些服務(wù)、傳輸這些內(nèi)容的多媒體安全信息娛樂系統(tǒng)。

　　多媒體傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

　　媒體和信息網(wǎng)絡(luò)主要面向遠(yuǎn)程信息處理、多媒體、導(dǎo)航系統(tǒng)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(xiàn)車載系統(tǒng)中多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，迫切需要解決以下4個(gè)問題：

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

　　（2）視頻和音頻內(nèi)容的性質(zhì)決定了它們?cè)诎l(fā)布內(nèi)容時(shí)，必須考慮到發(fā)布的方式能夠?yàn)橛脩羲邮堋Ｒ纛l延遲或者是在顯示屏上出現(xiàn)錯(cuò)誤的顯示像素，是人們不能忍受的。

　?。?）由于內(nèi)容是以數(shù)字形式向外發(fā)布的，那么，設(shè)計(jì)人員必須十分關(guān)心如何保證內(nèi)容的安全。

　?。?）因?yàn)檫B接到客戶的外設(shè)上時(shí)，有可能會(huì)不經(jīng)意地把病毒帶進(jìn)來，所以必須確保網(wǎng)絡(luò)的安全，以防止病毒的入侵。

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

　　（1）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)。

　　（2）Firewire接口（IEEE1394）。在汽車市場(chǎng)中，從事消費(fèi)產(chǎn)品的公司都推崇Firewire接口（IEEE1394）。

　　（3）面向多媒體的系統(tǒng)傳輸（MOST）。用塑料纖維實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)，重量輕、成本低，深受供應(yīng)商的歡迎，而且在寶馬、奔馳和奧迪的一些汽車上已經(jīng)采用了這項(xiàng)技術(shù)。從技術(shù)的角度看，這個(gè)協(xié)議在設(shè)計(jì)時(shí)從一開始就支持多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，由總線提供同步通道，以確保足夠的帶寬。

　?。?）無線技術(shù)。由于眾多原因，汽車市場(chǎng)在采用新標(biāo)準(zhǔn)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(shì)，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(shù)據(jù)傳輸，但是由于缺乏一個(gè)明確的單一標(biāo)準(zhǔn)，整機(jī)制造商不愿使用它，也阻礙了它的推廣。多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)存在的時(shí)間越長(zhǎng)，安裝MOST技術(shù)的數(shù)量就會(huì)越大。

　　在過去10年中，為促進(jìn)遠(yuǎn)程信息處理和車載多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用，汽車行業(yè)制定了許多規(guī)范，IDB（IntelligentDataBus）是其中一個(gè)重要內(nèi)容。它首次確定了汽車行業(yè)用于信息、通信和娛樂系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)。目前SAE已將各種IDB設(shè)備分為三類：低速設(shè)備（IDB-C）、高速設(shè)備（IDB-M）和無線通信設(shè)備（IDB-Wireless）。

　　IDB-C發(fā)展較快，估計(jì)今后數(shù)年可在一些車輛中配置。由于它結(jié)合了CAN技術(shù)，而目前許多汽車生產(chǎn)商已將CAN網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品應(yīng)用于多種車載平臺(tái)，因此IDB-C引起了汽車生產(chǎn)廠商的極大關(guān)注。IDB-C目前已成為SAEJ2366標(biāo)準(zhǔn)。

　　IDB-M包括D2B、MOST（MediaOrientedSystemTransport）、IDB1394等傳輸速率較高的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，其中D2B已在Mercedes1999S型轎車中得到應(yīng)用。D2B技術(shù)于20世紀(jì)80年代后期由Philips、Sony、Matsushita等公司共同開發(fā)，1992年，被Honda、Alpine公司應(yīng)用于汽車的多媒體控制系統(tǒng)中。D2B技術(shù)使汽車變成了一個(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)合開發(fā)了MOST協(xié)議，它是專門用于汽車工業(yè)的多媒體光纖網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，速率可達(dá)50Mb/s。BMW目前在業(yè)界率先采用了MOST協(xié)議，DaimlerChrysler等歐洲汽車制造商也計(jì)劃采用該協(xié)議。

　　目前的IDB-Wireless主要是指“藍(lán)牙”技術(shù)。

　　·MOST網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

　　MOST（MediaOrientedSystemTransport）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得汽車制造商和供應(yīng)商能夠簡(jiǎn)便地在車內(nèi)增加一系列多媒體設(shè)備，如CD播放機(jī)、MP3、收音機(jī)、電視、DVD播放機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)、車載電話和車內(nèi)PC等，進(jìn)一步增強(qiáng)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(shù)據(jù)，以運(yùn)行信息娛樂系統(tǒng)）能否在各種溫度下正常運(yùn)行。

　　MOST光纖網(wǎng)絡(luò)為在車內(nèi)的娛樂和信息設(shè)備之間進(jìn)行音頻、視頻、數(shù)據(jù)和控制信息的交換提供了基礎(chǔ)設(shè)施，而不再需要體積龐大的銅纜布線。MOST是支持車內(nèi)信息娛樂系統(tǒng)的骨干技術(shù)。采用MOST網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的汽車在2001年首次問世，如今，已在23種車型中安裝了超過1000萬個(gè)節(jié)點(diǎn)。