雙元結(jié)構(gòu)電氣系統(tǒng)可滿足行駛信息系統(tǒng)需求

為了保證駕駛輔助系統(tǒng)工作的可靠性和汽車的基本功能，同時(shí)也為了給汽車未來新的娛樂和通訊設(shè)施留下合適的連接接口，汽車電氣設(shè)計(jì)師們研發(fā)了一種新的方案：“雙元結(jié)構(gòu)”的電氣系統(tǒng)。
一輛沒有電子技術(shù)的現(xiàn)代化轎車是不可設(shè)想的。而電子設(shè)備的種類又是多種多樣的：汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和無線通訊系統(tǒng)、HUP平視顯示儀、收音機(jī)、音響系統(tǒng)、車載手機(jī)、MP3播放器和DVD播放器等，幾乎無法羅列出各種汽車電子設(shè)備，而且隨著新車型的推出這些汽車電子設(shè)備也在不斷地推陳出新。為了使這些電子設(shè)備都能正常地工作，這些技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域中的集成是非常重要的。所有電子設(shè)備之間不能相互干擾，既不能在電子技術(shù)的范疇內(nèi)出現(xiàn)干擾，也不能在控制軟件的范疇內(nèi)出現(xiàn)干擾。同時(shí)，還不允許通過PDA將病毒帶入到汽車的電子系統(tǒng)中，使安全保護(hù)裝置失去作用。為了保證數(shù)據(jù)的安全性，Blaupunkt公司從3年前就首次為汽車生產(chǎn)廠家提供了他們的“雙元結(jié)構(gòu)”方案。從那時(shí)起，Blaupunkt公司就開始了大批量生產(chǎn)的各種前期準(zhǔn)備，計(jì)劃于2008年正式投放市場(chǎng)。
雙元結(jié)構(gòu)方案的基本原理非常簡(jiǎn)單，汽車的電子系統(tǒng)分成兩大部分：一部分負(fù)責(zé)汽車必不可少的基本電氣控制功能，如帶有報(bào)警技術(shù)和收音技術(shù)的汽車信息系統(tǒng)、語(yǔ)音控制系統(tǒng)和駕駛員視野中直接可以看到的主顯示屏；另一部分負(fù)責(zé)導(dǎo)航系統(tǒng)的收音設(shè)備的功能。
所有通訊和娛樂設(shè)施的系統(tǒng)和模塊，即相對(duì)車輛行駛無關(guān)的系統(tǒng)和電子模塊都納入到另一個(gè)被稱為“多媒體系統(tǒng)”的范圍內(nèi)。在這一范圍內(nèi)包括手持式的MP3播放器、移動(dòng)電話和影碟播放設(shè)備等。在這一范圍內(nèi)將會(huì)有大量的新產(chǎn)品出現(xiàn)在市場(chǎng)上。它們對(duì)與其他控制器的通訊能力、運(yùn)算能力、圖像和網(wǎng)絡(luò)能力都提出了很高的要求。其中首要的是：它們的功能愈來愈多，而且最終消費(fèi)者還希望能夠完全集成到汽車中，并通過中央控制器進(jìn)行控制。
保證數(shù)據(jù)安全的防火墻
雙元結(jié)構(gòu)在硬件和軟件的層次中將駕駛輔助系統(tǒng)的功能和車輛的基本功能與娛樂電子設(shè)備和通訊設(shè)備連接成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。它有可能整體地、可靠地驅(qū)動(dòng)整個(gè)汽車的所有電子設(shè)備，且兩大領(lǐng)域是相互分離的，而從開放式環(huán)境中進(jìn)入到封閉式的汽車電子系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流只有在防火墻的保護(hù)下才有可能。
汽車電子系統(tǒng)所希望的開放性給自己提出了很高的要求，需要付出極大的努力才能實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)開放性，必須設(shè)置大量的接口，如更新?lián)Q代的接口。在這些接口的幫助下汽車可以在其整個(gè)使用壽命周期內(nèi)更換電子儀器設(shè)備，使它們保持在最新的技術(shù)水平，或者利用CD-ROM對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)。這些接口也與車輛的舒適性有關(guān)，例如MP3播放器的接口，移動(dòng)電話的接口或者利用藍(lán)牙技術(shù)與汽車電氣系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。從技術(shù)的角度來講，所謂的接口就是電氣設(shè)備連接的插頭插座以及數(shù)據(jù)交換的通訊協(xié)議。在這些無線通訊中（如藍(lán)牙技術(shù)的通訊中），必須注意考慮電磁兼容性的問題。
另一個(gè)進(jìn)行這樣全面技術(shù)改造的動(dòng)力來自用戶對(duì)良好操作性能的愿望：手持式的MP3播放器只需簡(jiǎn)單地插上就可以收聽，存儲(chǔ)在MP3中的數(shù)據(jù)文件可以通過汽車的音響系統(tǒng)播放出來，視頻文件也可以在汽車的顯示屏上顯示出來；而這一切的控制都可以利用方向盤上的按鈕進(jìn)行操作。移動(dòng)電話的使用同樣也力求簡(jiǎn)單：手機(jī)座上有充電功能，有對(duì)講機(jī)的功能，同樣也可利用汽車的收音機(jī)和音響系統(tǒng)進(jìn)行電話聯(lián)系。當(dāng)有電話打進(jìn)來的時(shí)候，汽車的收音系統(tǒng)自動(dòng)靜音，汽車的擴(kuò)音器與對(duì)講系統(tǒng)聯(lián)合起來為車載電話系統(tǒng)服務(wù)。駕駛員可以通過方向盤或者語(yǔ)音控制系統(tǒng)查詢所需的電話號(hào)碼。
“雙元結(jié)構(gòu)”
在雙元結(jié)構(gòu)的電氣系統(tǒng)中，用戶只需將他的電子儀器、設(shè)備簡(jiǎn)單地插到插座中就可以使用了，通盤考慮的控制軟件技術(shù)自動(dòng)地將設(shè)備與汽車電氣控制系統(tǒng)連接起來。標(biāo)準(zhǔn)接口大大方便了軟件-部件的更換。利用這種雙元結(jié)構(gòu)保證了在更加開放的汽車電氣控制系統(tǒng)中有著最高的數(shù)據(jù)安全性，具有很低的故障源和簡(jiǎn)單的連接技術(shù)。
雙元結(jié)構(gòu)閉式系統(tǒng)的核心是集成的“龍”微處理器運(yùn)算系統(tǒng)。它通過CAN局部總線系統(tǒng)和MOST-Bus多媒體數(shù)據(jù)傳送總線系統(tǒng)與汽車的各個(gè)零部件進(jìn)行通訊聯(lián)系，協(xié)調(diào)著整個(gè)工作過程。通過這種方式，駕駛員可以隨時(shí)對(duì)車輛的行駛狀況進(jìn)行監(jiān)控，掌握車輛狀況。有關(guān)車輛信息的數(shù)據(jù)、車輛控制儀表的數(shù)據(jù)、語(yǔ)言控制和導(dǎo)航控制的數(shù)據(jù)都在“龍”系統(tǒng)中運(yùn)算。其中也包括音頻技術(shù)，它必須可靠地、直接地把報(bào)警消息，如車道識(shí)別系統(tǒng)的報(bào)警或者泊車輔助系統(tǒng)提出的報(bào)警消息以最高的優(yōu)先級(jí)及時(shí)報(bào)告出來。在主顯示屏上再現(xiàn)視頻圖像的功能，即在組合儀表盤或者平視顯示屏中再現(xiàn)視頻圖像的功能也在系統(tǒng)的這一控制范圍中。圖像的顯示應(yīng)盡可能地不用駕駛員調(diào)控?！褒垺毕到y(tǒng)的軟件環(huán)境是封閉的，即只有汽車生產(chǎn)廠家可以利用專門的“進(jìn)入許可”進(jìn)入到軟件系統(tǒng)中，進(jìn)行軟件系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。
負(fù)責(zé)多媒體的微處理器被稱為“虎”。為了能夠與各種各樣的電子和通訊技術(shù)兼容 ，它配備了符合IEEE1394（防火墻高速串行總線）標(biāo)準(zhǔn)、藍(lán)牙通訊標(biāo)準(zhǔn)和無線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)的接口。軟件的環(huán)境為“開放式”；因此允許用戶為新的電子設(shè)備，如新型MP3安裝驅(qū)動(dòng)程序，或者用戶可以安裝新的從Blaupunkt公司的英特網(wǎng)站中下載的軟件版本。“虎”帶有一個(gè)功能強(qiáng)大的圖形處理器，用于顯示三維圖像。它帶有各種視頻界面技術(shù)，可以精確地復(fù)原圖像信息。
“龍”與“虎”由PCI-Express-Bus總線系統(tǒng)連接在一起。它滿足了圖像處理時(shí)所需的高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。特殊設(shè)計(jì)的“防火墻”連續(xù)地對(duì)從開式系統(tǒng)進(jìn)入閉式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，保證駕駛輔助系統(tǒng)和基本功能控制模塊不受病毒的侵害。
支持HAVi標(biāo)準(zhǔn)
與HAVi家庭視音頻網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之間的應(yīng)用通過所謂的“虛擬函數(shù)總線”（VFB）進(jìn)行連接，這一總線系統(tǒng)是專門為車用電子視頻、音頻網(wǎng)絡(luò)而研發(fā)的專項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。利用這一標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)電子娛樂設(shè)施跨總線系統(tǒng)（MOST、IEEE1394、USB、WLAN等）的動(dòng)態(tài)即插即用，可以利用一個(gè)遙控器對(duì)各種音頻、視頻播放器進(jìn)行遙控。其中，高層次的功能，例如數(shù)據(jù)讀寫的清晰度、分辨率，保障操作設(shè)備服務(wù)質(zhì)量（QoS-QualityofService）所需的數(shù)據(jù)通訊帶寬都可以實(shí)現(xiàn)了。VFB虛擬函數(shù)總線的理念在于：在概念層中將通訊設(shè)施與各個(gè)真實(shí)的“物理”設(shè)備連接在一起，從而使已安裝的通訊系統(tǒng)和現(xiàn)有的設(shè)備可以使用，而且還允許新研發(fā)的成果集成到車輛系統(tǒng)之中。同樣，這也適用于標(biāo)準(zhǔn)的API應(yīng)用程序編程接口。它提供了在現(xiàn)有系統(tǒng)中使用各種操作、控制器的可能性，也為現(xiàn)有的操作、控制器留下了使用今后新研發(fā)成功電子設(shè)備的可能性（具有再生能力）。利用系統(tǒng)功能的分配和多媒體將可以保證在兩個(gè)運(yùn)算領(lǐng)域中都有穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理能力。利用這種雙元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“前后互不干涉”：汽車后排座椅上的孩子們?cè)谟^看DVD影碟中播放的故事片，而前排駕駛員的顯示屏中則顯示著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的行駛路線。同樣地，系統(tǒng)的語(yǔ)音控制也不會(huì)對(duì)正在播放的故事片產(chǎn)生影響。[!--empirenews.page--]
各級(jí)轎車中的系統(tǒng)
這種雙元結(jié)構(gòu)的汽車電氣系統(tǒng)還允許在各個(gè)檔次的轎車中使用，比如其衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以根據(jù)中檔轎車或高檔轎車設(shè)置不同的特性和功能。例如，在中檔轎車的系統(tǒng)中可以設(shè)置除導(dǎo)航模塊以外再加上UKW超短波和數(shù)字音頻功能，其圖像處理模塊提供了在對(duì)角線為17cm的TFT顯示屏（VGA：800×480像素）上顯示Pseudo-3D俯視圖的功能。其語(yǔ)音識(shí)別模塊存儲(chǔ)著8萬個(gè)詞匯，并具有TTS從文本到語(yǔ)音的功能，即可以閱讀文章。它的音頻系統(tǒng)能夠以很高的音質(zhì)再現(xiàn)音樂和語(yǔ)言，并具有MP3/WMA音像文件的解碼和/或編碼功能。
在高檔轎車的導(dǎo)航系統(tǒng)中，配備的是對(duì)角線為17cm的TFT顯示屏（WVGA：1280×480像素）的顯示屏，可以顯示三維的衛(wèi)星地圖和航空測(cè)繪地圖(見圖5)。另外，還可以在平視顯示屏中播放保存在DVD影碟中數(shù)字格式（MPEG2）的導(dǎo)航信息和視頻圖像。
具有靈活對(duì)話管理功能的語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)提供了非常好的操作舒適性，在音頻播放時(shí)，車內(nèi)配置有“杜比環(huán)繞立體聲”系統(tǒng)。它保證了最新交通信息設(shè)備的安裝使用，例如GTTS全球電信傳送系統(tǒng)。
基于電子產(chǎn)品較短的使用壽命和連續(xù)的技術(shù)改進(jìn)，尤其是消費(fèi)者也對(duì)電子設(shè)備的集成化提出了最高的要求。雙元結(jié)構(gòu)的汽車電氣系統(tǒng)已經(jīng)可以驅(qū)動(dòng)最近研發(fā)成功的雙視圖顯示。它允許同時(shí)在一個(gè)顯示屏中顯示兩幅圖像：駕駛員從他的視角方向看到的是GPS系統(tǒng)所接收的圖像，而副駕駛員則從他的視角方向看到的是DVD影碟的文娛節(jié)目。由于系統(tǒng)極強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理性能，使得“虎”可以將最新研發(fā)的電子產(chǎn)品應(yīng)用于汽車之中。
汽車生產(chǎn)廠和消費(fèi)者受益
研發(fā)這種雙元結(jié)構(gòu)電氣系統(tǒng)的另一個(gè)目的是：在一個(gè)共同的操作界面中對(duì)所有功能進(jìn)行操控，為用戶提供最方便的使用性能。這種雙元結(jié)構(gòu)為汽車生產(chǎn)廠家?guī)砹巳缦潞锰帲?BR>· 分隔為兩大范圍之后，避免了不希望出現(xiàn)的橫向干擾，復(fù)雜的系統(tǒng)變得更加可靠；
·汽車行駛控制的微處理器與多媒體微處理器之間的工作相互無關(guān)。行駛控制的微處理器完全用于處理與車輛行駛有關(guān)的功能控制。視頻信息的解碼任務(wù)或者保存到硬盤的音頻數(shù)據(jù)的編碼任務(wù)等都由多媒體微處理器來完成；
·增加新的電子娛樂設(shè)施和無線通訊設(shè)施的工作也變得非常簡(jiǎn)單。市場(chǎng)上新出現(xiàn)的電子娛樂和通訊設(shè)施只與開放式的系統(tǒng)連接即可工作，不會(huì)對(duì)汽車駕駛控制系統(tǒng)的功能產(chǎn)生任何影響；
· 售后服務(wù)允許汽車生產(chǎn)廠定期更新雙元結(jié)構(gòu)電氣控制系統(tǒng)的軟件版本，以便使汽車消費(fèi)者可以使用最新的手機(jī)或者M(jìn)P3播放器；
由于兩大工作范圍中采用了標(biāo)準(zhǔn)的接口技術(shù)，因此可以在不影響行駛控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的前提下擴(kuò)展多媒體微處理器的數(shù)據(jù)處理能力。
這種雙元結(jié)構(gòu)的 電子擴(kuò)展系統(tǒng)為汽車消費(fèi)者帶來了如下好處：
· 在汽車中簡(jiǎn)單方便地使用最新的電子產(chǎn)品；
· 所有的電子設(shè)備都由一個(gè)中央控制器進(jìn)行控制，其菜單的結(jié)構(gòu)包含了汽車中所有的電子設(shè)備；
·對(duì)于數(shù)據(jù)運(yùn)算量較大的任務(wù)，如視頻數(shù)據(jù)的解碼，有功能強(qiáng)大的微處理器進(jìn)行處理，而且這一微處理器的數(shù)據(jù)處理能力還可以在不影響系統(tǒng)性能的前提下加以擴(kuò)展；
· 駕駛員有更高的安全可靠性。汽車的駕駛輔助控制功能不會(huì)因附加娛樂電子設(shè)備的使用而受到任何干擾。
Blaupunkt公司研發(fā)成功的雙元結(jié)構(gòu)的電氣系統(tǒng)可以滿足下一代行駛信息系統(tǒng)的要求。它具有很高的集成度和標(biāo)準(zhǔn)的接口系統(tǒng)，將汽車駕駛輔助系統(tǒng)和汽車控制基本功能與電子娛樂和通訊系統(tǒng)結(jié)合在一起。同時(shí)還保證安全運(yùn)行有著最高的優(yōu)先級(jí)。也就是說：在沒有激活導(dǎo)航系統(tǒng)的情況下，可以預(yù)防性地發(fā)出彎道減速報(bào)警信息，從而實(shí)現(xiàn)減速，就像得到了交通設(shè)備發(fā)出的信息一樣，同時(shí)可以通過語(yǔ)音輸入的方法或利用連接的手機(jī)向汽車的駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)出控制指令。