车载信息娱乐交互功能和属性开发101

7.5

—

车载信息娱乐交互

infotainment

摘要：

在汽车开发当中，信息娱乐交互一词概括了旨在满足车辆驾驶员和乘客的信息、通信和娱乐需求的电子电器系统。虽然电子设备支持整车特性（如灵活性或被动安全性），但信息娱乐是电子设备本身直接成为客户相关特性的领域。信息娱乐系统包括导航系统、警告系统和各种电信设备和服务，向驾驶员提供信息和娱乐（如电子邮件、互联网接入和基于位置的信息，如加油站、餐馆、交通和天气）。自动驾驶辅助系统信息包括碰撞警告、自适应巡航控制、车道偏离警告、车道变换辅助和停车辅助。随着这些功能越来越相互交织，信息娱乐系统和驾驶员辅助系统信息之间的区别越来越模糊。

7.5.1 法规以及客户要求

在过去的20年里，没有一个领域的汽车功能发展得像信息娱乐那样迅速：仅仅在20年前，中产阶级的汽车通常配备有收音机和盒式磁带机。交通信息可从当地电台获得。后来，第一批豪华车配备了内置手机，而且可以很容易地被它们令人印象深刻的杆状天线发现。第一批导航系统（最初也仅限于豪华车市场），能计算出最短或最快的路线。

随着全球交通状况向平均速度越来越低的方向发展，人们对机动交通造成的排放和能源消耗的认识也在不断提高（见第7.10.1），信息娱乐功能正成为客户购买决策中越来越重要的一个方面。如今，CD/DVD播放器已成为标准配置，MP3播放器甚至可用于小型车辆（此处表面当代汽车已经淘汰了CD/DVD）。集成导航系统具有动态路线生成和丰富的三维可视化或视频回放后座娱乐功能，是区别于一辆高级车和另一辆高级车的特点。先进的传感器，如摄像机或雷达设备，允许额外的信息功能，如车道偏离警告或动态距离控制。最重要的是，客户希望人机界面（HMI）能让司机和乘客直观地访问和控制所有可用的功能。

对于客户来说，最重要的问题显然他的车有哪些信息娱乐功能。表7.3显示了信息娱乐系统的典型扩展阶段。

除了功能范围外，性能和速度也是必不可少的；例如，对于导航系统，当驾驶员准备好出发，但必须等待导航系统告诉他朝哪个方向行驶时，计算路线所需的时间至关重要。当汽车在国外行驶时，收音机、导航、电话、交通信息等应该可以工作。

作为驾驶员和乘客操作和与信息娱乐和其他电气系统通信的物理手段，人机界面HMI的设计与客户高度相关，通常是购买的决定性因素。在同一细分市场竞争的汽车之间的技术差异不断缩小的时候，人机界面是为数不多的几个领域之一可以体现主机厂设计和了解客户喜好的优势，如今不同的制造商采用完全不同的方法来满足客户的需求。其主要特点是函数调用或数据输入的方式，以及如何从系统接收反馈或信息。

另一个客户需求是前面提到的互联个人消费电子（CE）设备，如手机或个人办公娱乐影音设备。无缝集成意味着，客户可以通过人机界面使用其个人设备（通常是独立于车辆购买的），并可以立即访问存储的数据，如用于通信或导航的电话号码或地址等。

有关信息娱乐系统的法律要求主要集中在尽量减少因使用这些系统而引起的驾驶员分心。例如，研究表明，开车时使用手机所造成的损害与酒后驾车所造成的损害一样严重，大多数国家禁止驾驶时使用手机，因此间接要求提供技术手段，允许将手机集成到车辆人机界面中。驾驶员注意力分散的另一个重要方面是显示器和控制器的位置。根据经验，不能盲目操作和显示的控制器不应放置在30°视角以下。

未来，通过WIFI连接与车辆环境交换数据的可能性将越来越多地允许使用非车载计算能力（例如用于导航路线规划）和访问非车载数据（例如存储在家用PC上的音乐文件）。

7.5.2 零部件以及系统设计

对更多更好的信息娱乐功能的需求不断增加，在最近的一段时间里极大地改变了车辆信息娱乐系统的总体架构。图7.41显示了这些系统在汽车开发中所经历的不同程度的集成。它还显示了与非车载数据和程序服务器通信的增加。

虽然过去在车辆中通过单独的设备实现单独的功能（如收音机、导航或气候控制），但现在它们通常集成在一个中央单元（所谓的“主机单元”）中，由五个主要元素组成：

• 主机（包含CPU,内存和图像声音处理器）

• 操作系统包括HMI

• 互联接口（WIFI，蓝牙,USB，C-type，高清接口 等等接口）

• 控制单元（例如物理按钮和旋钮）

• 屏幕
  

对于主机的主要设计参数有：

• 功能集成度

• 中央操作设备的位置

• HMI直观性和一致性

• 中央显示屏的尺寸、质量和位置

• 提供附加显示屏，如后部显示器设置娱乐或抬头显示器（HUD），以将相关信息直接投射到驾驶员的视角中，并尽量减少干扰

• 操作语言的可变性

• 语音、音乐和视频信息的播放质量

如前所述，不同品牌对客户要求的不同解释和不同的技术解决方案导致了不同的主机概念。图7.42显示了四种不同的设计方法：一个用于宝马M6敞篷车（左上角）所有功能的单一中央控制器，保时捷卡宴GTS（右上角）中央显示屏周围的快速硬键，捷豹XF（左下角）中作为组合输入和输出设备的触摸屏，以及迷你跨界车中的3D显示球体概念概念车（右下角）。

主机厂要做出的另一个设计决定是，哪些信息娱乐功能应集成在车辆中，从而成为专有功能，并且应为其提供开放式接口，允许客户将第三方产品连接到车辆系统。表7.4显示了三种不同的集成级别：

虽然车辆通常每7年重新设计一次，但摩尔定律表示手机等设备的发展非常之快。因此，将电子设备集成到汽车中的最大挑战是，设计汽车及其接口时，即使是将在汽车投放市场5年或6年后开发的手机也能与汽车一起使用。一个刚刚花了5万美元购买了一辆全新汽车的顾客可能永远不会接受使用10代手机的要求。

所以定义和商定移动设备和汽车电子/电子系统之间的标准接口异常重要，例如德国主机厂联盟起一个叫CE4A的组织致力于建立他们的标准体系接口.CE4A分为八个专家组，他们从事不同的专业领域：电话、媒体、PIM、导航、终端模式、标准连接器、法律形式和参考平台。例如，电话专家组的一项活动是根据汽车行业的要求调整蓝牙标准。

7.5.3 系统集成以及验证

而E/E系统集成的总体方面已经在第5.2.6节中讨论过。将信息娱乐系统集成到整车中的一个具体挑战是，除了上述电子设备的集成外，电子（功能）和非电子（几何/机械）特性的相互依赖性：HMI的中央操作单元（例如，必须满足功能方面的要求（给出预期的输入信号）、人体工程学（与驾驶员相关的位置、所需的运动、操作的声音或视觉反馈）、感知价值（触觉、表面吸引力）和造型（形状、颜色）。因此，在对车辆信息娱乐系统进行功能验证时，必须规定并测试所有这些整车特性的要求。

 信息娱乐系统集成和验证的另一个具体方面在于功能对本地基础设施和设置的依赖性。显然，无论是公路网，还是GPS卫星发出的信号，还是欧洲的移动电话网络，都无法在美国或日本的开发中心进行模拟。因此，与CD播放器或PDA相比，欧洲市场的导航系统或手机功能只能在欧洲进行测试。

本节完