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1、第六章 车载信息系统 第一节概述 车载信息系统(In-vehicle Infotainment)是基于计算机、 卫星定位、网络及通讯、电子测量及控制等技术,为汽 车提供控制、安全、环保及舒适娱乐性功能和信息服务 的软硬件系统。 车载信息系统可以划分成4个层面,从高到低依次是客 户层、服务层、通讯层和车载层。 车载信息系统主要包括以下一些功能: 1)仪表及信息显示; 2)车辆监控及远程访问与故障诊断; 3)计算机网络通信及远程服务支持; 4)定位导航及位置服务; 2 第一节概述 5)车载电话及其他通信; 6)车载多媒体及娱乐; 7)辅助安全驾驶; 8)车间通信及车与陆基系统通信; 9)车载信息安
2、全; 10)车载数据搜集; 11)智能交通信息支持; 12)与汽车控制系统的信息融合; 13)汽车智能化的信息服务。 3 第一节概述 一、车载信息系统发展 车载信息系统的发展过程与一般的电子信息系统的发展 基本一样,由数字系统取代模拟系统,由简单的独立的 单功能系统逐渐发展为复合功能系统、网络化系统、智 能化系统;并且,车载信息系统与其它的车载系统关联 度越来越高,现在的汽车集中体现了机-电-信息一体化。 车载信息技术发展方向:全数字化,网络化,智能化, 与汽车控制系统以及智能交通系统信息一体化,与手机 平台的互连,音视频人机交互,汽车的机器人化。 4 图6-1 车载信息系统发展趋势 5 第一
3、节概述 二、车载信息技术 车载信息系统涉及多方面的信息技术,主要有音视频与 人机交互技术、计算机网络及通信技术、嵌入式系统应 用技术、地理信息系统及定位导航技术、测量及数据获 取技术、大数据与云计算、信息安全技术等。 概念上仍在不断发展的Telematics是综合车载信息技术比 较具体的一个体现,包括计算机、移动通信、数字广播 等;同时,又依托于ITS的“3S”,迅速发展成为融合技术 与服务的新业务。 6 第一节概述 Telamatics的技术特征充分表现了技术的融合。其主要技 术包括:卫星定位技术(GPS);无线接入技术;蜂窝通 信技术(2G/3G);专用短程通信的窄带网络技术 (DSRC)
4、;数字广播和多媒体广播技术(DMB),融合 成为4类主要功能: (1)基于卫星定位技术(GPS+GIS)的地面导航。 (2)基于ITS数字广播(GPS+GIS+LBS+CDMB)的智能交 通。 (3)基于无线移动通信技术(2G/3G+DSRC+WLAN)的 远程信息服务。 (4)基于数字广播技术(CDMB-T/CMMB+ITS)的车载文 化娱乐。 7 第一节概述 按照在车上实现的功能,车载信息系统可以分为: 1)多媒体及娱乐系统; 2)车载通信系统; 3)车载信息服务系统; 4)仪表及人机交互系统。 8 第二节车载多媒体及娱乐系统 一、概述 1、主要功能 汽车上的多媒体装置直接的功能主要包括:
5、播放音视频 信息,包括音响功能、视频播放功能,平面显示功能; 主要设备有喇叭及放大器,显示屏,提供多媒体信息源, 语音以及视频信息。 2、相关技术 车载音视频系统的设计与生产,属于汽车电子系统范畴。 硬件上要求达到车载电子装置的性能指标,但同时又有 音频、视频装置性能和功能的要求。 9 第二节车载多媒体及娱乐系统 3、分类 1)模拟的、数字的 2)信息源设备、播放显示设备 3)本地的、远程的 4)网络化的、独立连接的。 4、与其他车载系统的连接 现在的车载多媒体终端设备,往往不仅仅是作为传统的 音响、电视使用,是与车载的其他设备连接,并可以接 受其他系统的信息,成为其他系统的终端设备使用。 1
6、0 第二节车载多媒体及娱乐系统 二、车载多媒体系统结构 1、非网络化连接方式 11 图6-2 非网络连接多媒体系统结构 第二节 车载多媒体及娱乐系统 2、基于网络连接的方式 图6-3 一个MOST网络连接多媒体系统结构 12 第二节 车载多媒体及娱乐系统 三、安装与布置 车载信息系统主要依据功能、性能要求,车体结构,以 及工艺成本等因素确定安装以及布置,安装布局很大程 度受人机交互、车辆结构、车辆用途等的影响。 1、人机交互方式 作为由人操纵和使用乘坐的设备,汽车上的人机交互是 非常重要的部分。 广义讲,包括驾驶人员的驾驶操作及信息反馈、以及对 车载设备的使用界面,也包括乘坐人员的人机交互,以
7、 及本车交通环境下的周边人员车辆的交互。 13 第二节 车载多媒体及娱乐系统 信息设备和功能的人机交互部分的设计,也直接影响到 汽车使用的安全性、舒适性、美观造型等,成为汽车设 计、生产、评价的一个重要方面。 图6-4是一个奥迪MMI多媒体人机交互操作界面,其主要 控制区位于挡把后方,更加靠近驾驶者。MMI的系统操 作方式也很简单,中间的那个旋钮承担了几乎全部的操 作任务,左右旋转可以调节到不同的选项,按下中间的 黑色部分就是确定操作。而中间的黑色钮还可以八方向 拨动,主要是为导航系统服务的。 14 第二节 车载多媒体及娱乐系统 2、功能与性能因素 安装布置车内音视频装置显示和操作部分要考虑以
8、下一 些因素: 对驾驶员的驾驶过程安全性影响,包括可能的视觉错觉、 操作干涉等; 方便驾驶员和乘坐人员观看以及操作使用; 音响系统要考虑安装布局对音响效果的影响; 放大器与喇叭的连接布线; 主机及放大器散热; 事故时可能对乘员的伤害以及其他危害。 15 第二节 车载多媒体及娱乐系统 对于可能安装在车外的监控系统考虑安装位置时要考虑 以下因素: 对可能影响安全性的影响因素,车辆运行时脱落,尺寸 位置; 对监控信息获取方便有效,尽量不留或减少死角; 有利于保持摄像头的清洁和擦拭维护方便; 对于货车尤其挂车,要考虑监控头与控制器之间的长距 离连线,以及必要的连接头位置; 监控系统还要考虑被破坏的防护
9、问题。 16 第二节 车载多媒体及娱乐系统 四、非娱乐性音视频装置 1、监控报警 监控报警系统包括车辆异常状态的报警提示,防盗抢的 报警,以及交通环境潜在事故危险的提示等功能。 2、行车视觉辅助系统 驾驶员在开车时及倒车时,有一些视觉盲区,为使其获 得这些位置的情况,越来越多的车上安装视觉辅助监控, 包括倒车监控,以及更高级的全景影像系统。 倒车监控有基于超生测距和图像两种基本方法,倒车监 控装置主要由车载显示器、倒车摄像头或超生测距传感 器、以及控制器传输线等构成。 17 第三节车载通信系统 一、概述 这里所谓的车载通信,包括车上、以及车与车外目标的 通信,是在智能交通系统、传感器网络技术发
10、展基础上, 在车辆上应用先进的无线通信技术,实现交通高度信息 化、智能化的手段。 车载无线通讯是将汽车技术、电子技术、计算机技术、 无线通讯技术紧密结合,整合各种不同的应用装置而产 生的一种技术,主要实现汽车状况实时监测、车内无线 移动通信与办公、GPS/北斗全球定位、汽车行驶导航、 远程访问、车辆指挥调度、环境参数采集、车内娱乐等 功能。 18 第三节车载通信系统 车载通信技术和系统是实现汽车运用信息化、智能化的 重要基础。 车载通信一般包括车上装置间以及近距离的无线通信、 局域车车直接通信、车与陆基设施的通信、卫星通信、 以及基于无线移动网络实现的互联网通信。 一些车载通讯方式可以与车上的
11、电子系统连接,尤其是 通过总线网关与车载网络连接,进而实现与车载网络上 连接的各种车辆控制及信息系统节点传输信息。 二、主要通信功能 1、基本构成及连接方式 19 第三节车载通信系统 车载通讯系统一般由车载通信平台、移动互联网络、以 及各类服务中心构成。 车载通信主要基于 DSRC 技术、FM、蜂窝网络、WMiax 技术和 Wi-Fi技术,也包括短距离的无线信号传输技术, 如蓝牙等。 DSRC即Dedicated Short Range Communications(专用短程 通信技术)。DSRC是国际上专门开发适用于车载通信的 技术。 DSRC适用于ITS领域车车之间、车路之间的通信, 它可
12、以 实现小范围内图像、语音和数据的实时、准确和可靠的 双向传输,将车辆和道路有机连接。 20 第三节车载通信系统 DSRC典型的应用包括不停车收费、出入控制、车队管理、 车辆识别、信息服务等。 DSRC技术的特点: 通信距离一般在数十米(10m30m); 工作频段:ISM5.8GHz、915MHz、2.45GHz; 通信速率:500kbps/250kbps,能承载大宽带的车载应用 信息; 加密通信机制:支持3DES、RSA算法;高安全性数据传输 机制,支持双向认证及加/解密; 具备统一的国家标准,各种产品之间的互换性、兼容性 强; 21 第三节车载通信系统 调频FM(frequency mod
13、ulation)通信是通过高频无线电在 波传输信息的技术。 蜂窝网络或蜂窝移动通信(Cellular Mobile Communication) 是一种移动通信硬件架构,分为模拟蜂窝网络和数字蜂 窝网络,主要区别于传输信息的方式。 WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)是 一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术, 又称为广带无线接入(Broadband Wireless Access,BWA)标 准。 22 第三节车载通信系统 Wi-Fi (Wireless Fidelity),无线保真技术是短距离无线技术。 该
14、技术使用的是2.4GHz附近的频段,该频段目前尚属没 用许可的无线频段。 2、车辆网络连接及通信 车辆的网络连接包括移动的车辆与周边计算机网络及互 联网的连接、与周边车辆及其他交通参与者之间通过计 算机网络的连接。 车辆自组织网络(VANET)可以实现移动过程中车辆之 间的通信,以及低速移动或者静止时车辆与路边基础设 施之间的通信。 23 第三节车载通信系统 WAVE协议可以在数百米的半径范围内凭借每秒数十兆比 特的通信速度,对道路交叉点、加油站、停车场等提供 实时文字和图像信息,同时该通信技术也可以用于车车 间通信。 车辆也可以通过手机通信平台实现与外部互联。车载装 置通过手机卡与手机网络建
15、立通信连接,进而实现与外 部网络的连接。 3、语音通信 车载语音通信,主要是车载电话和对讲机等。 车载电话的配置有两种基本的方式: 1)带手柄的车载电话,其主要配件有主机、手柄、 24 第三节车载通信系统 手柄座、喇叭,如摩托罗拉车载电话M930/M930C、 M900/M900C、2700GPS、8989中英文版;诺基亚车载电 话6090、810 2)不带手柄的车载电话,其主要配件有主机、显示屏、 控制按钮、喇叭,如诺基亚610、616车载电话。 4、短距离通信 车载系统与外部装置的短距离通信,主要采用调频及蓝 牙技术,WiFi也可以用于一些短距离通信。 车载短距离通信主要实现车钥匙、手持多
16、媒体装置、以 及与路基装置之间的通信。 25 第三节车载通信系统 5、车载装置之间的通信与连接 车载设备及装置之间的通信,主要采用有线车载网络。 根据传输的信息不通,采用CAN、LIN、MOST、FlexRay、 车载以太网等网络。 三、基于通信的服务 1、车-路通信 车-路通信是实现车路协同的基础之一,主要有自动识别 交通标识,接收交通信息、如限速标志、动态道路信息, 以及不停车收费ETC系统等应用。 26 图6-5 在车-路通信中的应用 27 第三节车载通信系统 2、车-车通信 车与车之间的无线通讯,在一些特殊车辆应用环境,传 统上通过FM装置通信,也可以基于手机通信平台构建车 车通信。 为普通交通车辆之间提供的车车通信,一般是指基于 VANET实现的车车之间的通信,VANET主体上仍处于技术 研究开发阶段。 车车通信可以实