車載信息系統(tǒng)平臺(tái)發(fā)展

車載信息平臺(tái)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展

　　車載信息平臺(tái)包括多方面技術(shù)，下面僅將其中涉及到的幾項(xiàng)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(tǒng)

　　Telematics是一個(gè)由通信和信息科學(xué)組成的合成詞，通常稱為車載遠(yuǎn)程信息處理。它綜合了汽車制造和IT技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)、移動(dòng)通信、數(shù)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通過無線信道連接車載終端機(jī)與服務(wù)中心，以構(gòu)成提供信息服務(wù)的通信鏈路。通過安裝于車內(nèi)的終端系統(tǒng)，分析汽車內(nèi)與車外發(fā)生的各種狀況，收集駕駛和行車所必需的各種信息，同時(shí)執(zhí)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。

　　Telamatics的技術(shù)特征充分表現(xiàn)了現(xiàn)代科技的大融合。它應(yīng)用5種主要技術(shù)：衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）；無線接入技術(shù)；蜂窩通信技術(shù)（2G/3G）；專用短程通信的窄帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（DSRC）；數(shù)字廣播和多媒體廣播技術(shù)（DMB），融合成為4類主要功能：

　　（1）基于衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS+GIS）的地面導(dǎo)航。根據(jù)道路狀態(tài)引導(dǎo)車輛以最佳路線抵達(dá)目的地。

　?。?）基于ITS數(shù)字廣播（GPS+GIS+LBS+CDMB）的智能交通。典型應(yīng)用為對(duì)路面實(shí)時(shí)狀況的領(lǐng)航。它不同于以地理信息為基礎(chǔ)的導(dǎo)航，而是在導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，以路面上發(fā)生的實(shí)時(shí)位置信息（Location Based Services，LBS），引導(dǎo)車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，以廣播形式傳送語音、分析和測(cè)算處理的結(jié)果，以數(shù)據(jù)形式將遙感測(cè)量的地理數(shù)據(jù)合成為引導(dǎo)實(shí)時(shí)駕駛的領(lǐng)航圖，及時(shí)提醒駕駛員避開交通堵塞或突發(fā)事件的路段，給出最佳修改行車路線，以最短時(shí)間到達(dá)目的地。

　?。?）基于無線移動(dòng)通信技術(shù)（2 G/3G+DSRC+WLAN）的遠(yuǎn)程信息服務(wù)。一方面以WLAN形式構(gòu)建車內(nèi)的微微網(wǎng)，以通用的信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化通信和信息服務(wù)，這與手機(jī)通信和無線上網(wǎng)的功能基本一致；另一方面以RFID溝通標(biāo)簽與讀取器，再以DSRC互聯(lián)服務(wù)中心，以信息平臺(tái)方式，既將ECU收集的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、尾氣、輪胎、汽油及行車狀況等的汽車信息送到服務(wù)中心的維修站，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程車輛故障診斷和求助；將過路的計(jì)費(fèi)信息和服務(wù)的費(fèi)用信息送到服務(wù)中心的結(jié)算站，服務(wù)中心可據(jù)此分析和判斷車輛有無故障、有無可能出現(xiàn)的失控、失盜等緊急情況，既能及時(shí)告知駕駛員，又能指令汽車減速、停止運(yùn)行或無法啟動(dòng)。同時(shí)，準(zhǔn)確記賬并自動(dòng)收費(fèi)。

　　（4）基于數(shù)字廣播技術(shù)（CDMB-T/CMMB+ITS）的車載文化娛樂。它不僅要在車上顯示電視節(jié)目、路面狀況、MTV、電子游戲等，還要顯示和管理個(gè)人節(jié)目信息資源（數(shù)據(jù)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(tǒng)，它在軟、硬件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)上與普通嵌入式系統(tǒng)并沒有差異。在PC產(chǎn)業(yè)里，運(yùn)算平臺(tái)的選擇，也就是處理器及其相關(guān)參考設(shè)計(jì)的選擇，是相當(dāng)有限的，不外乎Intel或是AMD的那幾種，然而嵌入式系統(tǒng)的硬件卻需要面對(duì)各式各樣不同的需求。正確的選型及架構(gòu)設(shè)計(jì)必須能符合客戶及產(chǎn)品需求，這是一件相當(dāng)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(tǒng)設(shè)計(jì)，其硬件系統(tǒng)采用了高效、靈活的ARM+FPGA構(gòu)架，其中ARM（Advanced RISC Machine）是一種高性能的32位精簡(jiǎn)指令運(yùn)算集微處理器，主要完成外部數(shù)據(jù)采集、整理、分析、存儲(chǔ)等功能，F(xiàn)PGA（Field?Programmable?Gate?Array）即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，主要用于用戶界面的顯示。這種硬件架構(gòu)一個(gè)比較典型的應(yīng)用實(shí)例就是賽靈思與微軟汽車業(yè)務(wù)部推出的智能車載信息平臺(tái)，它又被稱為Microsoft Telematics Platform（微軟車載信息處理平臺(tái)），巧妙地通過語音命令結(jié)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(shè)備和通過互聯(lián)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)傳送信息的集線器。

　　微軟公司的汽車業(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(tái)，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(fèi)得起的解決方案的開發(fā)。

　　對(duì)任何硬件平臺(tái)而言，靈活性和伸縮性對(duì)架構(gòu)能否成功獲得市場(chǎng)接受都至關(guān)重要，無論是基本系統(tǒng)還是高性能的高端車載信息系統(tǒng)。鑒于此，微軟開發(fā)了一個(gè)真正可以定制和伸縮的汽車標(biāo)準(zhǔn)車載信息處理平臺(tái)。

　　該平臺(tái)整合了一個(gè)基于ARM 9的微控制器，支持32MB閃存/32MB DRAM以上的內(nèi)存，并包含集成GPS藍(lán)牙和一個(gè)GSM電話模塊。外部車輛連接包括一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)接口以及有保護(hù)的模擬和數(shù)字I/O，用于實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)和按鈕輸入等功能。該平臺(tái)的基本架構(gòu)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(tái)使用了一個(gè)Spartan3 XC3S400 FPGA，用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的目的，如GSM電話接口、車輛接口（CAN控制器和K-線路）以及復(fù)雜的音頻信號(hào)調(diào)節(jié)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(nèi)包含多種總線、接口和時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)，從而使利用EMI的設(shè)計(jì)容易管理。此外，減少組件數(shù)量和電路板空間將降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)更高的制造質(zhì)量，在任何汽車設(shè)計(jì)中這些都是重要的因素。

圖1  微軟遠(yuǎn)程信息處理硬件平臺(tái)架構(gòu)

　　在了解了車輛開發(fā)的實(shí)質(zhì)和目前已有的眾多不同的車輛接口，微軟有意設(shè)計(jì)了一個(gè)靈活的解決方案，可允許對(duì)后端車輛接口進(jìn)行快速修改而不影響下層架構(gòu)和系統(tǒng)性能。例如，未來將有可能調(diào)節(jié)FPGA解決方案，使之能滿足帶有諸如MOST、IDB-1394 或其它數(shù)字車輛網(wǎng)絡(luò)等汽車總線的最終應(yīng)用的需求。

圖2  賽靈思spartan3 FPGA設(shè)計(jì)

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