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当代联网汽车即将上市销售

安德鲁-帕特森,来自明导

手机用户如今期望随时随地实现联网。然而新研究发现,通话已经不再是手机的主要任务。访问社交媒体网站、上网以及使用最喜爱的应用成为用户关心的新重点。由于这一趋势,消费者市场现在期待汽车也提供同样的连接性和功能。

与当今手机极为相似的是,“永久在线”联网汽车将迎来令人振奋的用户/车辆互动性。有很多种方法可以让联网汽车成为现实。

其中一个解决方案是将智能手机嵌入汽车仪表盘或中控台,但还是会受到限制。主要是因为手机网络共享很难适应许多预期的车载信息需求。

事实上手机网络已经足够成熟,现在可以在全球大多数地区获得良好的 4G/LTE 网络覆盖。另外,数据下载和上传费用很低,技术也十分先进,令“永久在线”联网汽车深受消费者喜爱。

无限可能
永久在线联网汽车提供的功能几乎是无限的。联网汽车的功能可分为三大类:针对驾车者、乘客和车辆本身的服务(图1)。

图1:“联网汽车”及其众多功能或特征的三大类别

联网汽车:驾车者
近几年来,驾车者已经能够使用卫星导航和车载无线电台。“永久在线”联网汽车的改进包括实时交通堵塞更新;导航地图更新;停车辅助;以及关于餐馆、加油站、电影院、展览和其它互联网服务的实时信息。

为帮助加强环境保护,菲亚特汽车最近推出了新的‘eco: Drive’(环保驾驶)计划。该计划可以评定和上传驾车者的行为并与其他驾车者进行比较。这个想法是为了鼓励安全和经济驾驶,云服务器通过智能手机或家用电脑远程收集所有驾车者的聚合数据。最节约的驾车者会获得 Internet Eco-league(互联网环保联盟)的顶级荣誉。这是联网汽车功能的一个卓越范例。

联网汽车还能使用由互联网提供支持的停车辅助应用,让停车场地信息直接传递到汽车上,从而将驾车者带到合适的停车地点。驾车者还将能得到更好的娱乐享受,使用 Pandora 等联网广播服务以及可在途中听取电子邮件或社交媒体信息的电邮-语音转换系统。

联网汽车:乘客
乘客提出了一系列不同的要求。乘客通过互联网连接进入社交媒体和访问网络视频的愿望越来越强烈。运行最喜爱的安卓应用和访问基于云的音乐服务也是基本的乘客使用需求。有些需求是可以通过智能手机来满足的,但在高档豪华汽车中,乘客希望与前座信息娱乐主机/仪表板显示器相连的专用后座显示屏也能满足这些需求。他们还希望车内有一个互联网热点,这样他们的智能手机就可以分享车内的无线网络连接。

联网汽车:汽车
也许人们期望联网汽车最大的变化还在于汽车本身的能力。每部车将成为互联网的一个节点,能够收发信息。这将有助于维修日程的安排和远程诊断。车到车通信系统将会提醒其他驾车者前方的问题,或在出现故障或事故时,会自动呼叫紧急服务。

欧洲 eCall 规范要求2015年所有新车都能够自动联系紧急事故服务。车载系统软件全面升级等互联网服务可通过 FOTA 实现,省了再往经销商那里跑一趟的麻烦。未来,有用的应用可以被直接下载安装到车载系统,只要恰当的安全保障措施做到位就行。一些汽车制造商已经建立了在线商店,推出了经授权的可下载应用。

如何联网?
汽车制造商正在想办法在车内安装 4G/LTE 调制解调器,实现“永久在线”连接。4G/LTE 的数据速率要比之前蜂窝基础设施的快,其向下传输速率高达 150Mbs,向上传输速率为 50Mbs。4G/LTE 还可以支持移动速度为每小时100公里及以上的移动电话,移动中的电话的切换时间大约只需400毫秒。汽车制造商正与移动数据服务供应商合作制定有关增加漫游的数据计划以及降低下载成本的数据计划。LTE 标准可被应用到许多不同的频带。北美采用的是 700-800MHz 和 1700-1900MHz,而欧洲使用的频带有 800MHz、900MHz、1800MHz 和 2600MHz。亚洲则使用的是 1800MHz 和 2600MHz。因此一个国家的嵌入式汽车蜂窝调制解调器可能在另一个国家并不适用,这样一来,就需要做一些本地化的工作了。

图2:汽车联网方式(资源来源:iSuppli,2011年8月)

通过智能手机联网的方法已经非常成熟,如图1所示,这种方法还会继续受到欢迎。车联网联盟 (CCC) 的成立使网络共享协议实现了标准化,并制定出了设备互操作性标准 MirrorLink (www.mirrorlink.com )。此外,该联盟还对通用即插即用 (UPnP) 进行了详细规定,目的是为了限制对车载应用的访问。还有一个标准是虚拟网络计算 (VNC),它让智能手机的显示屏能够充当信息娱乐主机的瘦客户端。然后应用便能在智能手机上运行,但只在车辆主机上显示出来。车联网联盟已经发展成为一个领先的汽车行业联盟,拥有80个成员,占全球汽车产能的70%。该联盟还将对车载应用授权进行定义。汽车制造商将希望能密切关注哪些应用可以在车内使用。

在车内嵌入蜂窝式电子设备可实现“永久性”连接。一些半导体制造商已经推出了“LTE Stack”(长期演进堆栈)等片上系统 (SoC) 解决方案,例如英伟达 (Nvidia) 图睿 (Tegra) 4 SoC 和瑞萨 (Renesas) MP 6530。4G/LTE 技术还具备特定的多输入多输出 (MIMO) 天线要求,需在车内体现。

嵌入式软件设计的意义
预计到2016年豪华车内将有一亿行软件代码,其中许多来自车载信息娱乐系统,并将为联网汽车相关应用提供支持。汽车行业正在集中使用 GENIVI Linux 和安卓等少量的标准操作系统来运行该软件。GENIVI Alliance 预计会在2013年4月公布其 4.0 Linux 信息娱乐系统规范,相关组件已经为支持广泛的信息娱乐服务而构建完毕。由于安卓已在智能手机市场盛行,从而也为联网汽车平台提供了另一种可能的车载信息娱乐系统解决方案。通过使用标准操作系统,汽车制造商相信自己将能降低成本,使零件在未来可重复使用并能在汽车厂商及其一级供应商之间进行交换。上一代专有操作系统的维护与更新成本非常高昂。

汽车制造商还在想办法整合车辆功能,其中一个方法是在一个硬件平台上运行多种操作系统和服务。下面的结构显示,标准 GENIVI Linux 平台顶部装载了 Linux 容器 (LXC),容器内部则能安装安卓等客户操作系统。这样系统用户能够安全地下载使用安卓应用,核心车载功能也不会受到影响(图2)。


3典型信息娱乐软件 LTE 堆栈

GENIVI 规范提供音频和图形管理等方面的规定,让服务能直接导向多屏幕输出和收集来自不同来源的信息。车载摄像机、DVD 播放器以及音频源(包括导航系统、嵌入式电话和警报信号)等服务都需要进行管理,并按优先次序正确排序。明导等软件设计工具供应商提供一套 Sourcery CodeBench 工具,让设计人员能在主机上捕捉、构建和调试这类软件,以及测试和分析运行信息娱乐系统和联网汽车解决方案的运行时目标板。

掌握市场趋势
汽车信息娱乐系统和联网汽车的需求瞬息万变,这意味着传统的工作方式已经不再凑效。最终用户的选择比起以往更具多元性,GENIVI 和安卓等标准也层出不穷,所有这些都帮助消费者和开发商获得了更好的投资回报。年复一年,汽车逐渐变得更像是一个联网的消费设备,其信息娱乐系统的功能性也成为人们考虑是否购买的一个关键因素。雷诺公司 (Renault) 在几款车上推出了其 R-Link 联网汽车服务,使这些车能够一直处于联网状态。通用汽车 (General Motors) 也宣布,到2015年,美国和加拿大的大部分通用汽车将安装 4G LTE 移动宽带热点。通用将首先与美国电话电报公司 (AT&T) 合作推出这项服务。奥迪 (Audi) 也公布了其基于英伟达图睿技术的联网汽车解决方案,预计其他几家汽车制造商也会陆续跟进。

前路漫漫
到这个十年结束,我们所有人可能会驾驭着移动联网计算机;其中有些移动计算机还能自动操作。这项技术早已面世,主要用于支持车到车通信和与云基础设施之间的通信。唯一不清楚的便是实施这些服务需要多少时间以及设计师和制造商需要多长的时间才能生产出产品。据报道,1910年,瑞典的 L.M. Ericsson 展示了首部联网汽车,使用的是长棍与架空线挂钩。此后的100多年里取得了很大的进步。想想接下来的100年又会有怎样的变化呢?

作者介绍
安德鲁-帕特森 (Andrew Patterson) 是明导嵌入式软件部门业务开发总监,专攻需要 Linux 和安卓解决方案的汽车市场。在加入明导之前,安德鲁有20多年的时间一直在从事设计自动化方面的工作,他精通各种技术、自动化模拟模块开发、虚拟样机研究和机械电子学。目前,他在明导的主要工作是开发嵌入式软件策略、信息娱乐和车载电子集群和远程信息解决方案。安德鲁拥有英国剑桥大学工程和电气科学专业硕士学位。