充分交互 详解车载信息系统平台的未来发展

车载信息平台显示系统

　　车载信息平台一般以液晶屏（LCD）作为显示终端，所需的大量、复杂的信息能够以图形方式，灵活、准确地显示在LCD屏幕上。LCD的横截面很像是很多层三明治叠在一起。每面最外一层是透明的玻璃基体，玻璃基体中间就是薄膜电晶体。颜色过滤器和液晶层可以给显示出红、蓝和绿三种最基本的颜色。通常，LCD后面都有照明灯以显示画面。

　　一般只要电流不变动，液晶都在非结晶状态。这时液晶允许任何光线通过。液晶层受到电压变化的影响后，液晶只允许一定数量的光线通过。光线的反射角度按照液晶控制。当液晶的供应电压变动时，液晶就会产生变形，因而光线的折射角度就会不同，从而产生色彩的变化。与CRT显示器相比，其优势在于LCD显示器消耗电能较少；不会产生CRT那样的电磁辐射；不会产生CRT那样的闪烁现象；尺寸非常小、重量较轻、可视面积大。这些特点使得LCD液晶屏特别适合用在车载信息平台上。

　　车载信息平台往往所需要显示的信息量极大，但LCD显示尺寸及车内安装空间有限，所以往往采用一屏多显或多屏显示技术将汽车仪表信息、车身状况信息、导航信息、多媒体信息、倒车后视等信息显示在LCD液晶屏上。如图3是一个多屏显示技术的实例：

　　近年来，随着客户对于“平视显示器”（HUD）的需求量的逐渐上升，各大车厂也在寻求适合HUD的质量控制系统。该系统要不仅能保证高度的安全性，而且能和生产线的速度相适应。HUD抬头数字显示仪（HeadsUpDisplay）又叫平视显示系统，是一种由电子组件、显示组件、控制器、高压电源等组成的综合电子显示设备。它可以把重要的信息，通过光学部件投射到方向盘正前方风窗玻璃上的光/电显示装置上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。这种显示系统的作用是提高汽车的安全性。如今平视显示系统快速发展，已经应用在高端轿车上，如图4所示，即是BMWX5系X6系车型上所安装的HUD系统。

图3多屏显示技术实例

图4BMWX5系X6系车型的HUD系统

车载导航信息系统

　　车载导航系统包括车载导航终端、数字地图、导航平台三大部分。其中数字地图、导航平台都是在后台服务，其软硬件环境可以不受什么限制；车载导航终端（VNT）则不然，因为其工作环境恶劣，软硬条件有限，给其研发工作带来很大挑战。

　　导航平台负责收集、分析处理（含数据融合）由交通信息采集系统采集的各类道路交通地理信息，将其通过通信系统（如无线寻呼）下传到专门节点和车辆上。交通信息采集系统包括固定的交通信息检测系统（视频、微波、线圈、激光等交通检测器）和动态交通检测器（以出租车为例，它既装备有车载导航系统，同时自身还可以作为一种交通信息探测器，以集群通信网与其中心进行通信）。通信系统包括有线和无线通信两种方式，负责车辆与导航平台（综合信息平台、交管中心）之间的信息交流，从而达到车辆和路网间的信息互通。VNS主要由车辆定位模块、多媒体导航电子地图、车载通信模块及其它车内设备构成。多媒体导航电子地图为系统提供诸如地理特征、道路位置、交通规则、基础设施等多种交通地理信息。它基于GIS操作和查询电子地图，包括提供电子地图显示、浏览、缩放以及信息检索服务等功能。车辆定位模块由定位传感器和数据处理器组成，可以提供实时、连续的车辆位置信息，为使定位信息在电子地图上显示更加准确，需要进行地图匹配。地图匹配将定位输出的位置与地图数据库提供的道路位置信息进行比较，并通过适当的模式匹配和识别过程确定车辆当前的行驶路段以及在路段中的准确位置。

　　如果电子地图的精度非常高，将使系统的整体定位精度得到提高，并为路径引导提供可靠保证。车载导航终端安装有操作系统、多媒体电子地图、地理信息系统与相关软件系统。它们负责接收和处理信息，进行路径规划，帮助驾驶员在旅行前或旅行中选择合适的出行路线，规划以后的结果需要由路径引导功能来实现。路径引导是帮助驾驶员沿预定路线行驶从而顺利到达目的地的过程。它根据地图数据库中的道路信息和由定位模块及地图模块提供的当前车辆位置产生适当的实时驾驶指令，如语音提示、图形显示等。另外，在车载导航终端中，由显示器、控制器及相关软件系统构成的人机交互模块是一个重要的组成部分。它提供用户与车载终端间的交互接口，用户通过它将地图显示、信息查询、路径规划等操作指令输入终端中，控制器也通过它将以电子地图为背景的车辆位置、最优路径规划结果、实时驾驶引导指令等用户需要的信息以语音提示、可视图形等多媒体方式表现出来。

　　地图匹配和路径规划是车载导航终端（VNT）的两项最重要的技术，好的地图匹配方法可以大大提高系统的定位精度，路径规划算法的优劣直接影响产品的导航功能。

基于车载网络技术的多媒体信息、娱乐系统

对于购买配有车载网络汽车的用户来说，最大的受益是能在网络中共享信息。汽车可以通过车载网络，将视频、音频和数据内容传给乘客，用户可以通过这种网络，用互联网或者预订服务访问家用网络上的内容。随着3G时代的到来，迫切需要建立能够提供这些服务、传输这些内容的多媒体安全信息娱乐系统。

多媒体传输系统的设计方案

　　媒体和信息网络主要面向远程信息处理、多媒体、导航系统等，网络协议的传输波特率在250Kb/s~400Mb/s之间。要实现车载系统中多媒体数据传输的功能，迫切需要解决以下4个问题：

　　（1）这些新的应用要求网络的频带比现有汽车上的网络频带宽一个数量级，例如，控制器局域网络（CAN）和局域互联网络（LIN）。

　　（2）视频和音频内容的性质决定了它们在发布内容时，必须考虑到发布的方式能够为用户所接受。音频延迟或者是在显示屏上出现错误的显示像素，是人们不能忍受的。

　　（3）由于内容是以数字形式向外发布的，那么，设计人员必须十分关心如何保证内容的安全。

　　（4）因为连接到客户的外设上时，有可能会不经意地把病毒带进来，所以必须确保网络的安全，以防止病毒的入侵。

　　随着嵌入式产品市场的发展，随之而来的是系统方面的一些难题，许多新出现的技术竞相成为主流的解决方案。归纳起来，共有4种主要的技术：

　　（1）CAN技术。CAN技术是目前正在使用的一种技术，而且新版的CAN已经提高了带宽。但这个协议并不支持高质量的服务。

　　（2）Firewire接口（IEEE1394）。在汽车市场中，从事消费产品的公司都推崇Firewire接口（IEEE1394）。

　　（3）面向多媒体的系统传输（MOST）。用塑料纤维实现这项技术，重量轻、成本低，深受供应商的欢迎，而且在宝马、奔驰和奥迪的一些汽车上已经采用了这项技术。从技术的角度看，这个协议在设计时从一开始就支持多媒体数据传输的需要，由总线提供同步通道，以确保足够的带宽。

　　（4）无线技术。由于众多原因，汽车市场在采用新标准方面进展缓慢。尽管超宽频带技术（UWB）简化了安装和维修，在价格方面还有优势，而且在技术上它似乎更适合于噪声环境下的短距离高速数据传输，但是由于缺乏一个明确的单一标准，整机制造商不愿使用它，也阻碍了它的推广。多个标准存在的时间越长，安装MOST技术的数量就会越大。

　　在过去10年中，为促进远程信息处理和车载多媒体系统的应用，汽车行业制定了许多规范，IDB（IntelligentDataBus）是其中一个重要内容。它首次确定了汽车行业用于信息、通信和娱乐系统的接口标准。目前SAE已将各种IDB设备分为三类：低速设备（IDB-C）、高速设备（IDB-M）和无线通信设备（IDB-Wireless）。

　　IDB-C发展较快，估计今后数年可在一些车辆中配置。由于它结合了CAN技术，而目前许多汽车生产商已将CAN网络产品应用于多种车载平台，因此IDB-C引起了汽车生产厂商的极大关注。IDB-C目前已成为SAEJ2366标准。

　　IDB-M包括D2B、MOST（MediaOrientedSystemTransport）、IDB1394等传输速率较高的标准和协议，其中D2B已在Mercedes1999S型轿车中得到应用。D2B技术于20世纪80年代后期由Philips、Sony、Matsushita等公司共同开发，1992年，被Honda、Alpine公司应用于汽车的多媒体控制系统中。D2B技术使汽车变成了一个流动的多媒体工具。但是D2B的速度还是太慢，因而在1998年，Audi、BMW等公司又联合开发了MOST协议，它是专门用于汽车工业的多媒体光纤网络标准，速率可达50Mb/s。BMW目前在业界率先采用了MOST协议，DaimlerChrysler等欧洲汽车制造商也计划采用该协议。

　　目前的IDB-Wireless主要是指“蓝牙”技术。

·MOST网络的构建

　　MOST（MediaOrientedSystemTransport）网络技术使得汽车制造商和供应商能够简便地在车内增加一系列多媒体设备，如CD播放机、MP3、收音机、电视、DVD播放机、导航系统、车载电话和车内PC等，进一步增强模块化功能。MOST网络的性能取决于光纤发射器和接收器（用于传送数据，以运行信息娱乐系统）能否在各种温度下正常运行。

　　MOST光纤网络为在车内的娱乐和信息设备之间进行音频、视频、数据和控制信息的交换提供了基础设施，而不再需要体积庞大的铜缆布线。MOST是支持车内信息娱乐系统的骨干技术。采用MOST网络技术的汽车在2001年首次问世，如今，已在23种车型中安装了超过1000万个节点。