汽车信息系统的发展的技术分析 |
| 2013-02-01 22:25 作者：王 忻 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，主要提出汽车信息系统今后的发展方向会以汽车上网为主要研究。介绍集成手机上网的蓝牙技术和Wi-Fi技术，以及随之而来的云计算在汽车信息系统中的重要应用。指出云计算将最终取代现有On-board存储技术，并将在汽车信息系统中广泛应用。另外提到Linux系统在汽车信息系统中的应用，Linux系统因其可开发源码，广泛性，稳定性收到众多汽车厂家的青眯。
关键词：蓝牙；Wi-Fi；云计算；Linux
0引言
随着国内汽车市场日益火爆，汽车已经越来越接近寻常百姓的家庭。而汽车的信息系统作为最为重要的车载人机交互媒介也有了日新月异的发展。数年前，收音机、盒式磁带机或CD播放器还能满足汽车用户的需求，而现如今，随着互联网和高速移动通讯的兴起，越来越多的电子设备装备在汽车这个传统的机械产品中。用户对于在车内能够及时的获取更多的信息的期望也越来越高。
1汽车信息系统的现状和将来
1.1汽车信息系统的功能的现状与将来
以下是目前的汽车信息系统和将来可能的功能之间的比对：
表1
由表1可以看出，对于在汽车内能够提供Wi-Fi热点的需求将成为今后几年内各大汽车厂家研究的重点。一些媒体甚至预测，到2017年全球汽车内嵌的Wi-Fi系统出货量将达720万套，相较之下，2010年的出货量为174，000套。过去，Wi-Fi通常扮演着汽车售后配件的角色。但今天，许多汽车厂商都将它视为一项产品的关键特色，并将之纳入新发布车款的主要功能。
图1
1.2未来应用在汽车信息系统的技术
从图2中可以看出，今后汽车信息系统的理想规划。汽车音响系统通过手机等移动终端与互联网相连，下载与同步网络应用程序，并且可以支持网络导航和媒体播放。而且可以通过Wi-Fi和家里的电子设备相连接，同步所需数据。
图2
至于汽车上网的途径，目前有这样几种途径：
通过手机上网，然后将手机上的屏幕投影在汽车上的大屏幕。做到小屏上网，大屏控制小屏的目的。特点是手机上的应用程序都可以在汽车大屏幕上显示，极大降低了汽车信息系统的成本。
图3
仍然是通过手机上网，但是手机只是担当调制解调器的角色。汽车上的主系统通过蓝牙协议（DUN，PAN）来控制手机上网，并且下载所以的网络数据。汽车上的主系统支持网络浏览器的功能，其拥有自己独立的HMI界面，通过Javascript来实现网络数据与底层软件之间的交互。
通过SIM卡实现Wi-Fi连接，在汽车主机内内置SIM卡模块，即WLAM模块。然后利用蜂窝式链路或蓝牙装置来实现高速的联机和因特网接取。为汽车提供区域Wi-Fi移动热点功能，让乘客可享有无线网络接取服务。
目前各大厂家正在积极试验支持蓝牙3.0HighSpeed的蓝牙模块。由于它内置Wi-Fi功能，并且方便蓝牙数据通道和Wi-Fi数据通道的切换，所以由它来实现车载热点的功能是再合适不过的了。
只要上网的通道问题得以解决，接下来如同智能手机一样的应用，如应用开发工具和应用程序商店，以销售和发送第三方应用程序等功能都将在汽车信息系统中得以实现。
2基于网络的汽车信息系统应用
2.1云计算的解决方案分析
云计算也将出现在汽车信息系统中。对于汽车制造商和信息系统供应商来说，云计算的意义非常重要，它将导致信息系统和服务发生巨大变化。一旦和云连接在一起，on-board数据库将迅速变得落伍，其它的所有一切似乎都无足轻重。汽车供应链可能很难接受这个概念，但现实就是这样。
汽车导航系统受到的冲击最大。一旦连入基于云的解决方案，Onboard的地图解决方案将难以继续立足。导航有三个要素：道路、本地兴趣点（POI），以及访问基于地址服务（LBS）内容。这些要素都可以接入云，最新信息的提供得以保证。当司机可以访问本地搜索时，甚至最好的on-board兴趣点系统也难以与其匹敌。交通与本地化事故数据也是如此。当司机有了这些东西，就别无所求。另外有了云计算，所有的数据库都不需要在本地存储，大大降低了系统的内存空间。无论从系统成本和系统的稳定性上都有所提升。
接下来，在传统车载系统中的CD，USB等等一些应用都将被网络应用所替代。如网络收音机，土豆网，优酷网将越来越多的出现在汽车音响系统中。
如此以来，为了能和各个平台的手机相连接，并且考虑到各个平台上的应用程序的兼容性，汽车信息解决方案必须建立在标准化的操作系统之上。目前各个厂家都在推广各自的平台，如Android、Genivi、微软和QNX。但基于Linux操作系统的Genivi更被广泛应用。
2.2Linux的操作系统解决方案分析
Linux能提供构建开放源代码和可升级车内架构的必要基础。作为一种操作系统，Linux固有的稳定性将支持所有开发。向基于过程的开发方法转移要求Linux平台具有更多优点，它必须能满足驾驶者所期望的复位快速启动和对来自CAN、串行或者MOST总线的车内信息的快速响应。由于其独特的处理模式，Linux能处理局部故障而不会导致大规模的系统崩溃，并且能从这些故障中恢复。Linux还具有广泛的可用性，因此在开发来自外部需求的兼容性硬件和软件时不会有任何障碍，这意味着与其它开发模式相比，它的系统集成和成本控制是可预测的。Linux使受人欢迎的开放标准操作系统成为可能，在这些操作系统中最著名的是POSIX和由IEEE开发的便携式操作系统接口，后者目前以第二级形式的IEEEStd1003.12004版发布。
稳定性是Linux的关键优点，这种稳定性根植于其内核架构中。在Linux操作系统中，不同的应用程序相互隔离，并与核心Linux内核隔离。这种隔离处理可确保系统任务不会被普通用户破坏，并由正常运行在Linux操作系统上的硬件进行执行。这种硬件，特别是存储器管理单元（MMU），目前在很多嵌入式处理器中都具有，并且可提供内核可驻留的虚拟地址范围。这个虚拟地址范围被映射到物理存储器，MMU对虚拟地址范围进行监控以确保正确地对这个地址进行存取访问。当访问地址超出这个范围时，MMU将发送一个异常信息给操作系统并对之进行处理，以防止用户代码破坏物理存储器的其它区域。Linux操作系统还利用MMU分割每个用户处理。事实上，利用用户可以使用的服务甚至可以提供一个分割的设备驱动程序，以便很容易地在运行当中进行升级，并使关键设备驱动程序不会破坏其它系统和应用服务。这意味着系统任务与用户任务是隔离的，前者不会受后者影响。它们甚至有可能配置成可自我修复和自动重启。汽车驾驶者希望系统具有一致的稳定性，开放源代码的硬件和软件则为实现这种服务级别提供了最大可能性。
Linux内核比一般RTOS内核大很多，通常需要占用600KB~1.2MB存储空间，但是在这个范围内，可以定制Linux来提供多种服务与功能，从而成为远程信息处理应用的优秀选择。Linux的模块化架构组合了BusyBox（一种嵌入式应用工具包，它在一个可执行程序里包含许多标准Unix工具）等特定嵌入式工具，可保证得到“最适合”的功能，并同时确保系统的微管理成本仍是可管理的。假如不同尺寸类别的汽车希望具有不同级别的原始设备和更新硬件，那么这种核心灵活性对汽车制造商是很必要的。
使Linux非常适合于汽车信息系统的另外一个关键点，是它能够根据需要装载设备驱动程序。例如，当将CD-ROM、DVD或者硬盘安装在汽车里，但是只是偶尔使用一下时，这个特性就非常有用。如果需要这个硬件，设备驱动程序将在数毫秒内加载，如果系统不再需要该硬件，则它将自动卸载。
这种根据需要装载设备驱动程序的功能可确保Linux平台一直具有最佳操作速度。对许多产品来说，Linux系统已经具备良好的实时响应特性，但还可对它进一步优化以适应远程信息处理和驾驶者界面应用。这些优化一般专注于针对Linux操作系统将底层硬件的性能最大化，它们集中在两个相似的功能：具有优先权的内核功能和低延时补丁，这些可以分开使用或者结合起来使用。（注：补丁是升级或修改Linux内核的一种常用方法）。对引导装载程序增加的修改可提供大多数汽车软件工程师所期望的快速启动和快速系统特性装/卸载功能。除了将Linux操作系统的响应时间减少到普通操作状态外，如今最新技术允许在要求通信总线响应时间低于60ms和整个引导过程时间在几百毫秒范围内的环境中使用Linux操作系统。
2.2汽车信息系统的安全方案分析
最后我们谈到互联网在汽车中广泛应用必须得考虑的一个问题。就是安全问题。1）它的HMI设计必须做到不能分散驾驶员的注意力。所以在设计中必须设有停车模式、驾驶模式。在驾驶模式下，很多按键是不起作用的。2）必须考虑到程序病毒对系统的影响。所以在设计中必须更多的考虑互联网安全设置的应用。
在2011年第十四届上海国际车展上，我们已经看到了丰田的G-BOOK;通用的On-Star等基于汽车上网功能的一些系统设计。应该说它们就是未来汽车信息系统发展的一个缩影。相信在不久的将来，你将会看到这样的一套汽车信息系统。它整合了蓝牙通讯，语音识别，手机、GPRS上网的整体解决方案。在功能方面，能够为用户提供实用行车信息，新闻资讯，股票、天气信息，个性服务，媒体播放等实用功能。系统主要依靠语音进行操作。因此，驾驶员在行车时，不需要移动视线，通过简单的系统按键，以及语音指令进行主要的操作，有效保障行车安全。
作者简介：
王忻（1978-），男，汉族，上海人，硕士研究生，现就读于上海交通大学电子信息与电气工程学院，研究方向：汽车信息系统总成。现在德尔福汽车系统中国投资有限公司从事汽车信息系统设计。 |
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