1、7.4 汽車信息系統(tǒng)汽車信息系統(tǒng)7.4.1汽車信息系統(tǒng)的特點(diǎn)汽車信息系統(tǒng)的特點(diǎn) 目前，汽車儀表技術(shù)發(fā)展很快。傳統(tǒng)的機(jī)電式模擬儀表已目前，汽車儀表技術(shù)發(fā)展很快。傳統(tǒng)的機(jī)電式模擬儀表已經(jīng)落伍，在電子儀表基礎(chǔ)開發(fā)出來(lái)的，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的汽車信經(jīng)落伍，在電子儀表基礎(chǔ)開發(fā)出來(lái)的，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的汽車信息系統(tǒng)已經(jīng)在奔馳、寶馬、奧迪、榮威等汽車上應(yīng)用，代表著息系統(tǒng)已經(jīng)在奔馳、寶馬、奧迪、榮威等汽車上應(yīng)用，代表著汽車儀表技術(shù)的發(fā)展方向。汽車儀表技術(shù)的發(fā)展方向。（1）采用網(wǎng)絡(luò)通信。）采用網(wǎng)絡(luò)通信。（2）信息顯示中心。）信息顯示中心。（3）更大的記憶容量。）更大的記憶容量。（4）低功耗及高整合度（高度集成）。）低功耗

2、及高整合度（高度集成）。（5）傳感器的運(yùn)用。）傳感器的運(yùn)用。（6）個(gè)性化設(shè)置。）個(gè)性化設(shè)置。 7.4.2 典型汽車信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介典型汽車信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介 下面以上汽榮威下面以上汽榮威ROEWE 550轎車為例，介紹汽車信息系轎車為例，介紹汽車信息系統(tǒng)的基本構(gòu)成。統(tǒng)的基本構(gòu)成。1. 榮威榮威ROEWE 550汽車信息系統(tǒng)主界面汽車信息系統(tǒng)主界面圖圖7-49 榮威榮威ROEWE 550汽車信息系統(tǒng)主界面汽車信息系統(tǒng)主界面1-左側(cè)報(bào)警燈和指示燈顯示區(qū)域；左側(cè)報(bào)警燈和指示燈顯示區(qū)域；2-行車速度顯示區(qū)域；行車速度顯示區(qū)域；3-水溫表；水溫表；4-發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表；5-環(huán)狀分布的報(bào)警燈顯示區(qū)域；環(huán)狀

3、分布的報(bào)警燈顯示區(qū)域；6-燃油表；燃油表；7-右側(cè)報(bào)警燈和指示燈顯示區(qū)域；右側(cè)報(bào)警燈和指示燈顯示區(qū)域；8-車輛保養(yǎng)、導(dǎo)航信息顯示區(qū)域車輛保養(yǎng)、導(dǎo)航信息顯示區(qū)域2. 榮威榮威ROEWE 550汽車信息系統(tǒng)的功能汽車信息系統(tǒng)的功能 榮威榮威ROEWE 550汽車信息系統(tǒng)將傳統(tǒng)的汽車儀表指針汽車信息系統(tǒng)將傳統(tǒng)的汽車儀表指針式顯示全面轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化電子顯示，車速表和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表式顯示全面轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化電子顯示，車速表和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表的顯示更加清晰、醒目。的顯示更加清晰、醒目。圖圖7-50 車速表車速表圖圖7-51 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表 布置在儀表盤右側(cè)的車輛保養(yǎng)、導(dǎo)航信息顯示區(qū)域可以顯布置在儀表盤右側(cè)的

4、車輛保養(yǎng)、導(dǎo)航信息顯示區(qū)域可以顯示豐富的行車狀態(tài)信息，也可以在行車前、后對(duì)汽車狀態(tài)信息示豐富的行車狀態(tài)信息，也可以在行車前、后對(duì)汽車狀態(tài)信息進(jìn)行設(shè)置和顯示。進(jìn)行設(shè)置和顯示。 主要內(nèi)容包括：建議保養(yǎng)公里數(shù)（能折算出日期）、當(dāng)前主要內(nèi)容包括：建議保養(yǎng)公里數(shù)（能折算出日期）、當(dāng)前階段行駛里程、行駛總里程、當(dāng)前擋位、瞬時(shí)油耗顯示等，甚階段行駛里程、行駛總里程、當(dāng)前擋位、瞬時(shí)油耗顯示等，甚至可以預(yù)先設(shè)置限速報(bào)警、行程計(jì)算等選項(xiàng)。至可以預(yù)先設(shè)置限速報(bào)警、行程計(jì)算等選項(xiàng)。 通過按壓布置在方向盤左右兩側(cè)盤輻上的滾輪式手控按通過按壓布置在方向盤左右兩側(cè)盤輻上的滾輪式手控按鈕，可以采用電腦化的操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種信息

5、的顯示。鈕，可以采用電腦化的操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種信息的顯示。圖圖7-52 續(xù)駛里程續(xù)駛里程圖圖7-53 瞬時(shí)油耗瞬時(shí)油耗圖圖7-54 限速報(bào)警限速報(bào)警 圖圖7-55 建議保養(yǎng)里程建議保養(yǎng)里程 7.4.3 汽車信息抬頭顯示（汽車信息抬頭顯示（HUD）系統(tǒng)）系統(tǒng)1. HUD系統(tǒng)的作用系統(tǒng)的作用 HUD是英文是英文Head Up Display的縮寫的縮寫,意為抬頭顯示意為抬頭顯示,亦稱亦稱平視顯示器。最早裝備平視顯示器。最早裝備HUD系統(tǒng)是法國(guó)的幻影戰(zhàn)斗機(jī)。系統(tǒng)是法國(guó)的幻影戰(zhàn)斗機(jī)。 在汽車上裝備在汽車上裝備HUD系統(tǒng)系統(tǒng),可以將有關(guān)信息顯示在前風(fēng)擋玻可以將有關(guān)信息顯示在前風(fēng)擋玻璃的駕駛員平視范圍上璃的

6、駕駛員平視范圍上,且顯示位置、顯示亮度可調(diào)。且顯示位置、顯示亮度可調(diào)。圖圖7-56 雪鐵龍雪鐵龍C6汽車的汽車的HUD系統(tǒng)系統(tǒng)2. HUD系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)的工作原理 在汽車在汽車HUD系統(tǒng)中，位于儀表臺(tái)后端的系統(tǒng)中，位于儀表臺(tái)后端的HUD顯示屏將重要顯示屏將重要信息信息(如車輛速度、導(dǎo)航提醒等信息如車輛速度、導(dǎo)航提醒等信息)投射到風(fēng)擋玻璃上投射到風(fēng)擋玻璃上,通過通過風(fēng)擋玻璃再將其反射給給駕駛員。由于駕駛員看到的是風(fēng)擋玻璃再將其反射給給駕駛員。由于駕駛員看到的是HUD顯示屏的虛像顯示屏的虛像,所以所以HUD所顯示的信息仿佛是浮在前方發(fā)動(dòng)機(jī)所顯示的信息仿佛是浮在前方發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上一樣。蓋上一樣。 H

7、UD系統(tǒng)嚴(yán)格說來(lái)并不是單一的電子系統(tǒng)，其成像依賴系統(tǒng)嚴(yán)格說來(lái)并不是單一的電子系統(tǒng)，其成像依賴光學(xué)技術(shù)和材料學(xué)技術(shù)兩個(gè)方面，透明的高折射率鍍膜是成光學(xué)技術(shù)和材料學(xué)技術(shù)兩個(gè)方面，透明的高折射率鍍膜是成像的關(guān)鍵。像的關(guān)鍵。 一般采用浸漬法和網(wǎng)印法等方法將這種高折射率鍍膜鍍一般采用浸漬法和網(wǎng)印法等方法將這種高折射率鍍膜鍍到前風(fēng)擋玻璃的表層。到前風(fēng)擋玻璃的表層。 由于含有氧化的由于含有氧化的Ti和和Si，高折射率鍍膜的折射率介于，高折射率鍍膜的折射率介于1.8至至2.2之間，大于普通前風(fēng)擋玻璃之間，大于普通前風(fēng)擋玻璃1.52的折射率，所以表面的的折射率，所以表面的反射率就可以增大，再經(jīng)過多次光干涉就可在

8、遠(yuǎn)處成像。反射率就可以增大，再經(jīng)過多次光干涉就可在遠(yuǎn)處成像。 在在HUD上使用的透明放大反射膜，最初光透射率在上使用的透明放大反射膜，最初光透射率在70%左右，膜厚多在左右，膜厚多在530nm（namometer，納米）左右，這個(gè)厚，納米）左右，這個(gè)厚度正是綠色的選擇性反射的峰值波長(zhǎng)，這也是大多數(shù)早期汽度正是綠色的選擇性反射的峰值波長(zhǎng)，這也是大多數(shù)早期汽車車HUD顯示多為綠色的原因所在。顯示多為綠色的原因所在。圖圖7-57 早期的汽車早期的汽車HUD顯示（字符為綠色）顯示（字符為綠色） 透明放大反射膜的缺點(diǎn)不僅僅是顏色單調(diào)，觀測(cè)方向不透明放大反射膜的缺點(diǎn)不僅僅是顏色單調(diào)，觀測(cè)方向不同還會(huì)造成光

9、線干涉，引起字符外觀的變化。同還會(huì)造成光線干涉，引起字符外觀的變化。 目前的目前的HUD投影載體膜都增加了膜厚，能支持整個(gè)可見投影載體膜都增加了膜厚，能支持整個(gè)可見光區(qū)域反射，從而實(shí)現(xiàn)光區(qū)域反射，從而實(shí)現(xiàn)HUD的多彩色顯示和與角度無(wú)關(guān)的均的多彩色顯示和與角度無(wú)關(guān)的均勻外觀，當(dāng)然它需要高亮度的光源支持。勻外觀，當(dāng)然它需要高亮度的光源支持。圖圖7-58 透明放大反射膜膜厚增大后的透明放大反射膜膜厚增大后的HUD顯示（清晰、醒目）顯示（清晰、醒目）7.5 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)7.5.1汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的作用汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的作用 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)（汽車導(dǎo)航系統(tǒng)（Automobile Navigation S

10、ystem）也）也稱汽車行駛導(dǎo)向系統(tǒng)，其主要功能是引導(dǎo)汽車在繁忙交通狀稱汽車行駛導(dǎo)向系統(tǒng)，其主要功能是引導(dǎo)汽車在繁忙交通狀態(tài)或復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)中，選擇最佳的路徑，使其能在盡可能態(tài)或復(fù)雜的道路網(wǎng)絡(luò)中，選擇最佳的路徑，使其能在盡可能短的時(shí)間和路程內(nèi)安全、快捷地到達(dá)目的地。短的時(shí)間和路程內(nèi)安全、快捷地到達(dá)目的地。 同時(shí)，通過汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，還可以隨時(shí)監(jiān)控汽車的運(yùn)行同時(shí)，通過汽車導(dǎo)航系統(tǒng)，還可以隨時(shí)監(jiān)控汽車的運(yùn)行狀態(tài)（行駛軌跡、行車速度等），防止汽車被盜或?qū)Ρ槐I汽狀態(tài)（行駛軌跡、行車速度等），防止汽車被盜或?qū)Ρ槐I汽車進(jìn)行追蹤定位。車進(jìn)行追蹤定位。 要對(duì)汽車進(jìn)行導(dǎo)航，必須實(shí)時(shí)了解汽車所在位置，汽車要對(duì)汽車進(jìn)

11、行導(dǎo)航，必須實(shí)時(shí)了解汽車所在位置，汽車行駛狀態(tài)和路網(wǎng)、交通信息。而這些信息的獲取則依賴于全行駛狀態(tài)和路網(wǎng)、交通信息。而這些信息的獲取則依賴于全球定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。球定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。7.5.2 GPS全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)（全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱GPS）是）是以人造衛(wèi)星做定位基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、以人造衛(wèi)星做定位基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無(wú)線電導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。三維速度等信息的一種無(wú)線電導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。1. GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 G

12、PS系統(tǒng)主要由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備部系統(tǒng)主要由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備部分三部分組成。分三部分組成。1）空間部分）空間部分 GPS的空間部分由的空間部分由24 顆人造地球衛(wèi)星組成（圖顆人造地球衛(wèi)星組成（圖7-59）。）。衛(wèi)星位于距地表衛(wèi)星位于距地表20200km的上空，均勻分布在的上空，均勻分布在6個(gè)軌道面上個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面（每個(gè)軌道面4 顆），軌道傾角為顆），軌道傾角為55。此外，還有。此外，還有4 顆有顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。 衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)刻都可觀測(cè)到衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)刻都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星。目前

13、，民用顆以上的衛(wèi)星。目前，民用GPS的定位精度已達(dá)到的定位精度已達(dá)到10m以內(nèi)。以內(nèi)。圖圖7-59 GPS系統(tǒng)衛(wèi)星的分布系統(tǒng)衛(wèi)星的分布 2）地面控制系統(tǒng)）地面控制系統(tǒng) 地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站（地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站（Monitor Station）、主控制站）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天線（）、地面天線（Ground Antenna）等組成。主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田市（等組成。主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田市（Colorado Spring）。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回的信息，并計(jì)算）。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回的信息，并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離、大氣

14、校正等數(shù)據(jù)。衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離、大氣校正等數(shù)據(jù)。3）用戶設(shè)備部分）用戶設(shè)備部分 用戶設(shè)備部分即用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。的運(yùn)行。 當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可

15、按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。速度、時(shí)間等信息。2. GPS的定位原理的定位原理 汽車接收到汽車接收到GPS衛(wèi)星發(fā)出的精確電波發(fā)射時(shí)刻和位置信息，衛(wèi)星發(fā)出的精確電波發(fā)射時(shí)刻和位置信息，獲取電波傳播時(shí)間，根據(jù)無(wú)線電波傳播速度獲取電波傳播時(shí)間，根據(jù)無(wú)線電波傳播速度310 ms，就，就可以計(jì)算出汽車與三個(gè)衛(wèi)星之間的距離，以三個(gè)不同衛(wèi)星為可以計(jì)算出汽車與三個(gè)衛(wèi)星之間的距離，以三個(gè)不同衛(wèi)星為中心的球面相交點(diǎn)就是汽車所處的位置。中心的球面相交點(diǎn)就是汽車所處的位置。8圖圖7-60 GPS汽車位置定位原

16、理汽車位置定位原理 設(shè)汽車的坐標(biāo)為（設(shè)汽車的坐標(biāo)為（ ， ， ），三個(gè)衛(wèi)星位置分），三個(gè)衛(wèi)星位置分別為（別為（ ， ， ），）， =1、2、3，則有方程：，則有方程：0X0Y0ZiXiYiZi202020ZZYYXXRiiiiiitCR式中式中 ， 各衛(wèi)星到汽車的距離，單位為各衛(wèi)星到汽車的距離，單位為m； 無(wú)線電波傳播速度，與光速相等；無(wú)線電波傳播速度，與光速相等； 各衛(wèi)星電波傳到汽車所用時(shí)間，單位為各衛(wèi)星電波傳到汽車所用時(shí)間，單位為s。 求解方程組（式求解方程組（式7-1和和7-2聯(lián)立）后就可以得出汽車的位聯(lián)立）后就可以得出汽車的位置坐標(biāo)。置坐標(biāo)。 當(dāng)出現(xiàn)接受信息時(shí)鐘誤差使三個(gè)球面無(wú)法相交時(shí)

17、，則可當(dāng)出現(xiàn)接受信息時(shí)鐘誤差使三個(gè)球面無(wú)法相交時(shí)，則可利用第利用第4個(gè)衛(wèi)星的信息進(jìn)行修正。個(gè)衛(wèi)星的信息進(jìn)行修正。（7-1） （7-2） iRCit7.5.3汽車汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的組成導(dǎo)航系統(tǒng)的組成圖圖7-61 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的組成和布置汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的組成和布置7.5.4典型汽車導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介典型汽車導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介1. 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的分類汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的分類 車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)按照安裝方式可以分為內(nèi)置式和外置車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)按照安裝方式可以分為內(nèi)置式和外置式兩大類。式兩大類。內(nèi)置式車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。內(nèi)置式車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一般內(nèi)置式車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。內(nèi)置式車載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一般由汽車生產(chǎn)廠在生產(chǎn)環(huán)節(jié)安裝，外

18、形經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，固定在由汽車生產(chǎn)廠在生產(chǎn)環(huán)節(jié)安裝，外形經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，固定在汽車儀表臺(tái)內(nèi)，與汽車內(nèi)飾渾然一體。汽車儀表臺(tái)內(nèi)，與汽車內(nèi)飾渾然一體。外置式車載導(dǎo)航系統(tǒng)。外置式車載導(dǎo)航系統(tǒng)多為后期安裝，外置式車載導(dǎo)航系統(tǒng)。外置式車載導(dǎo)航系統(tǒng)多為后期安裝，安裝簡(jiǎn)便，適合于各類汽車的后期改裝。安裝簡(jiǎn)便，適合于各類汽車的后期改裝。車載導(dǎo)航系統(tǒng)按照功能豐富與否分為三大類。車載導(dǎo)航系統(tǒng)按照功能豐富與否分為三大類。DVD導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)。DVD導(dǎo)航系統(tǒng)融導(dǎo)航和娛樂功能于一體，導(dǎo)航系統(tǒng)融導(dǎo)航和娛樂功能于一體，功能豐富。功能豐富。HDD硬盤導(dǎo)航系統(tǒng)。硬盤導(dǎo)航系統(tǒng)。HDD硬盤導(dǎo)航系統(tǒng)可存儲(chǔ)大量信息，硬盤導(dǎo)航系統(tǒng)可存儲(chǔ)大量信息，滿足三維立體圖像的存儲(chǔ)要求，而且它的地圖顯示性能相當(dāng)滿足三維立體圖像的存儲(chǔ)要求，而且它的地圖顯示性能相當(dāng)好，在歐美高檔車中已有應(yīng)用。好，在歐美高檔車中已有應(yīng)用。通信導(dǎo)航系統(tǒng)。通信導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)接收地圖通信導(dǎo)航系統(tǒng)。通信導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)接收地圖等各種信息，具有上述兩種產(chǎn)品的各項(xiàng)功能，它雖然前期投等各種信息，具有上述兩種產(chǎn)品的各項(xiàng)功能，它雖然前期投入較少，但每月仍需支付通信費(fèi)。入較少，但每月仍需支付通信費(fèi)。 2.車載內(nèi)置式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)車載內(nèi)置式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 豐田威馳（豐田威馳（VIOS）汽車的原裝內(nèi)置式衛(wèi)星導(dǎo)航儀安裝在）汽車的原裝內(nèi)置式衛(wèi)