充分交互 詳解車載信息系統(tǒng)平臺的未來發(fā)展

　　車載信息平臺顯示系統(tǒng)

　　車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面。

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

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

　　近年來，隨著客戶對于“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，而且能和生產線的速度相適應。HUD抬頭數字顯示儀（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備。它可以把重要的信息，通過光學部件投射到方向盤正前方風窗玻璃上的光/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，已經應用在高端轎車上，如圖4所示，即是BMWX5系X6系車型上所安裝的HUD系統(tǒng)。

圖3多屏顯示技術實例

圖4BMWX5系X6系車型的HUD系統(tǒng)

　　車載導航信息系統(tǒng)

　　車載導航系統(tǒng)包括車載導航終端、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，其軟硬件環(huán)境可以不受什么限制；車載導航終端（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)工作帶來很大挑戰(zhàn)。

　　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(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)點和車輛上。交通信息采集系統(tǒng)包括固定的交通信息檢測系統(tǒng)（視頻、微波、線圈、激光等交通檢測器）和動態(tài)交通檢測器（以出租車為例，它既裝備有車載導航系統(tǒng)，同時自身還可以作為一種交通信息探測器，以集群通信網與其中心進行通信）。通信系統(tǒng)包括有線和無線通信兩種方式，負責車輛與導航平臺（綜合信息平臺、交管中心）之間的信息交流，從而達到車輛和路網間的信息互通。VNS主要由車輛定位模塊、多媒體導航電子地圖、車載通信模塊及其它車內設備構成。多媒體導航電子地圖為系統(tǒng)提供諸如地理特征、道路位置、交通規(guī)則、基礎設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等功能。車輛定位模塊由定位傳感器和數據處理器組成，可以提供實時、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確，需要進行地圖匹配。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行比較，并通過適當的模式匹配和識別過程確定車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(tǒng)的整體定位精度得到提高，并為路徑引導提供可靠保證。車載導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)與相關軟件系統(tǒng)。它們負責接收和處理信息，進行路徑規(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)劃以后的結果需要由路徑引導功能來實現。路徑引導是幫助駕駛員沿預定路線行駛從而順利到達目的地的過程。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輛位置產生適當的實時駕駛指令，如語音提示、圖形顯示等。另外，在車載導航終端中，由顯示器、控制器及相關軟件系統(tǒng)構成的人機交互模塊是一個重要的組成部分。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)劃結果、實時駕駛引導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出來。

　　地圖匹配和路徑規(guī)劃是車載導航終端（VNT）的兩項最重要的技術，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)劣直接影響產品的導航功能。

　　基于車載網絡技術的多媒體信息、娛樂系統(tǒng)

　　對于購買配有車載網絡汽車的用戶來說，最大的受益是能在網絡中共享信息。汽車可以通過車載網絡，將視頻、音頻和數據內容傳給乘客，用戶可以通過這種網絡，用互聯網或者預訂服務訪問家用網絡上的內容。隨著3G時代的到來，迫切需要建立能夠提供這些服務、傳輸這些內容的多媒體安全信息娛樂系統(tǒng)。

　　多媒體傳輸系統(tǒng)的設計方案

　　媒體和信息網絡主要面向遠程信息處理、多媒體、導航系統(tǒng)等，網絡協議的傳輸波特率在250Kb/s~400Mb/s之間。要實現車載系統(tǒng)中多媒體數據傳輸的功能，迫切需要解決以下4個問題：

　?。?）這些新的應用要求網絡的頻帶比現有汽車上的網絡頻帶寬一個數量級，例如，控制器局域網絡（CAN）和局域互聯網絡（LIN）。

　?。?）視頻和音頻內容的性質決定了它們在發(fā)布內容時，必須考慮到發(fā)布的方式能夠為用戶所接受。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心如何保證內容的安全。

　?。?）因為連接到客戶的外設上時，有可能會不經意地把病毒帶進來，所以必須確保網絡的安全，以防止病毒的入侵。

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

　?。?）CAN技術。CAN技術是目前正在使用的一種技術，而且新版的CAN已經提高了帶寬。但這個協議并不支持高質量的服務。

　?。?）Firewire接口（IEEE1394）。在汽車市場中，從事消費產品的公司都推崇Firewire接口（IEEE1394）。

　?。?）面向多媒體的系統(tǒng)傳輸（MOST）。用塑料纖維實現這項技術，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上已經采用了這項技術。從技術的角度看，這個協議在設計時從一開始就支持多媒體數據傳輸的需要，由總線提供同步通道，以確保足夠的帶寬。

　　（4）無線技術。由于眾多原因，汽車市場在采用新標準方面進展緩慢。盡管超寬頻帶技術（UWB）簡化了安裝和維修，在價格方面還有優(yōu)勢，而且在技術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。多個標準存在的時間越長，安裝MOST技術的數量就會越大。

　　在過去10年中，為促進遠程信息處理和車載多媒體系統(tǒng)的應用，汽車行業(yè)制定了許多規(guī)范，IDB（IntelligentDataBus）是其中一個重要內容。它首次確定了汽車行業(yè)用于信息、通信和娛樂系統(tǒng)的接口標準。目前SAE已將各種IDB設備分為三類：低速設備（IDB-C）、高速設備（IDB-M）和無線通信設備（IDB-Wireless）。

　　IDB-C發(fā)展較快，估計今后數年可在一些車輛中配置。由于它結合了CAN技術，而目前許多汽車生產商已將CAN網絡產品應用于多種車載平臺，因此IDB-C引起了汽車生產廠商的極大關注。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議，其中D2B已在Mercedes1999S型轎車中得到應用。D2B技術于20世紀80年代后期由Philips、Sony、Matsushita等公司共同開發(fā)，1992年，被Honda、Alpine公司應用于汽車的多媒體控制系統(tǒng)中。D2B技術使汽車變成了一個流動的多媒體工具。但是D2B的速度還是太慢，因而在1998年，Audi、BMW等公司又聯合開發(fā)了MOST協議，它是專門用于汽車工業(yè)的多媒體光纖網絡標準，速率可達50Mb/s。BMW目前在業(yè)界率先采用了MOST協議，DaimlerChrysler等歐洲汽車制造商也計劃采用該協議。

　　目前的IDB-Wireless主要是指“藍牙”技術。

　　·MOST網絡的構建

　　MOST（MediaOrientedSystemTransport）網絡技術使得汽車制造商和供應商能夠簡便地在車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(tǒng)、車載電話和車內PC等，進一步增強模塊化功能。MOST網絡的性能取決于光纖發(fā)射器和接收器（用于傳送數據，以運行信息娛樂系統(tǒng)）能否在各種溫度下正常運行。

　　MOST光纖網絡為在車內的娛樂和信息設備之間進行音頻、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。MOST是支持車內信息娛樂系統(tǒng)的骨干技術。采用MOST網絡技術的汽車在2001年首次問世，如今，已在23種車型中安裝了超過1000萬個節(jié)點。