来源:中国汽车工业信息网

新世纪信息技术在汽车上的应用与发展趋势

杨忠敏

　　随着汽车、电脑、信息技术等在人们日常生活中的作用越来越大，以往汽车作为代步工具的单一功能正在向多功能方向发展，将信息技术加载在汽车上逐渐成为现代汽车的新趋势。汽车与信息技术相结合适应了当今社会快节奏的生活方式，其智能化、网络化是信息社会发展的必然。

　　所谓信息技术在汽车上的应用，就是基于全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、移动通讯网络以及国际网络传输控制协议(TCP/IP)等技术原理，在汽车上轻松实现诸如数据传递、话音通讯、目标跟踪、自动报警以及各种公众信息、实用信息服务的功能。并且可通过与110、120等系统和各类数据库相结合，实现更广泛的应用。21世纪人类将进入信息社会，汽车也迈入电子时代。

　　当前信息技术在汽车上的应用项目相当之多，发展速度可以说"日新月异"，各种传媒时有报道。目前信息技术在汽车上的应用，归纳为四个方面，即：主要用于车辆安全系统、网络、通讯、导航系统、智能交通系统和移动多媒体系统。

　　1.汽车常用电脑

　　随着电子工业的发展，电脑被越来越多地应用到汽车上，并且日益发挥着巨大的作用。现代汽车常用电脑有以下类型：

　　(1)车载PC：由美国康充电子公司生产，是一种体积小、坚固耐用的计算机系统，广泛用于各种汽车。该系统有三种ISA扩展接口，配套使用能实现应急报警、响应、导航、车队管理和车辆性能检测等多种功能。该系统的动力源为车载电池。系统还包括一个柔性动力管理系统，为备用型。利用显示板上的功能键或任一个PS－2兼容键盘，驾驶者便可安全、方便地操作计算机。这种车载PC采用高分辨率薄膜晶体管监视器。由于监视器尺寸小，键盘和监视器既可安装在驾驶员旁，也可安装在乘客车厢，不会挡住视野和占用宝贵的内部空间。计算机则安装在座位下或行李箱中。

　　(2)车用电脑：由美国微软公司研制，将取代现用的汽车音响系统，它既可欣赏音乐和录像，还可与英特网联络。该微电脑利用新型的WINDOWCE软件操作，可在行驶途中使用电子信箱；启动CD－ROM；借助辅助工具驾驶。如把移动电话放置到设定位置，驾驶员可借助车载电脑与对方自由交谈，不需手持电话。也可在行车途中从国际互联网上查询有关资料和发送文件。各种地图和所需数据均可显示在电脑屏幕上，其语音合成系统能将行驶中收到的信息用声音读出。利用国际互联网，电脑的声音识别装置能把乘员的口述电子邮件信息及时传输给对方。此外，借助CD－ROM驱动器和完全定位系统，微电脑能制定出合理的行驶路线，确定所处的位置，从而找出最佳行驶路线。

　　(3)车用导航计算机：AVIC－D909和AVIC－D707两种汽车导航计算机由日本先锋电子公司研制。计算机均使用具有32位RISG芯片的DVD－ROM自动显示装置，能实现三位混合传感定位。这两款计算机都使用TV－W808型20cm宽屏液晶显示器。为定位更准确，三维定位还辅以水平垂直定位系统。另外，计算机随时准备着，以便与全球定位系统配用。其中，AVIC－D909计算机还配有音控系统和插件接口存储系统(AVIC－D707也可根据用户需要任选)。车用电脑(导航计算机)还能接收调频广播节目。

　　自80年代初期以来，电脑在汽车上的应用日益广泛，许多国家所生产的轿车上都装有计算机或微处理机，成为一种标准设备。电子计算机可以按需要，精确地控制在不同工况下的空气/燃料混合气比例和点火正时，用以改善汽车的燃油经济性和尾气的排放；同时车用计算机在制动防抱死装置、四轮转向装置、浮动悬架等技术上的应用也已日趋成熟，除机械部分外，计算机还用在空调设备的控制上，以及仪表的数字显示方面，电脑被广泛地应用于汽车的各个部分上，将是未来汽车的重要标志特征之一。

　　电脑在汽车上的广泛运用主要表现在"智能型"汽车上，日本在这方面的研究比其它国家更为先进，现在研制的智能汽车，可以方便地为驾驶者提供各种有用信息。未来的汽车将会出现更多的造型奇特、新颖别致、性能卓越的新成员。可以这样说，未来汽车将是超越我们现在的想象力和鉴赏力的科学技术与文化艺术的结晶，未来汽车的新纪元等待着我们去开创。

　　2.车辆安全系统

　　通过应用电子信息技术，使车辆实现高智能化，极大地改善车辆人机系统的安全性，避免事故的发生和减少伤害程度。

　　(1)自适应巡航控制系统

　　巡航控制也叫恒速控制，车辆在高速公路行驶时，驾驶员长时间以固定姿势踩在加速踏板上，容易产生疲劳。装有巡航控制系统，将给驾驶员带来很大方便。在车辆行驶中，当驾驶员接通"速度控制开关"时，速度控制系统开始工作。当驾驶员推动"设定按扭"时，行驶速度信息不断存储在存储器RAM中，当松开按扭时，微机将行驶速度锁定，此时的速度成为速度控制系统保持的目标。如果行驶阻力变化而使车辆行驶速度发生变化时，微机根据车速传感器输入信息，输出控制信号，控制速度伺服装置工作。伺服装置供发动机真空吸力作用吸动膜片，拉动节气门连杆，控制节气门开度。

　　自适应巡航控制系统通过控制车辆，在设定所希望的较低交通行驶速度之后，用雷达、声纳或激光波束对前方路面进行扫描，必要时自适应巡航控制系统将自动减少气门开度，降低档位，甚至实施制动，以保持安全车距。

　　据报道2010年左右，我们将会享受到高度智能化的汽车及高速公路系统带来的种种便利。到时候，在这种智能化的高速公路上奔驰的将是"轿车车列"---因为智能高速公路的电子控制技术很高，轿车完全可以前后紧贴在一起高速行进。这种列车将在专用车道上飞驰。新的公路交通系统中的车辆和路面都设有特制的传感、控制和通讯设备，可以实现无人驾驶。这种汽车配有精确的定位系统，将为年老体弱者或是残疾人提供出行的便利。

　　(2)防撞警告系统和撞车通告系统

　　其工作原理与自适应巡航控制系统很相象，利用雷达、声纳和激光波束扫描潜在障碍，在发生撞车事故的危险时刻，发出警告信号，未来的系统可能会引入自动制动技术。如果与GPS接收机结合使用，撞车通告系统还可以给救助机构(120)提供车辆精确位置信息。这样急救中心可以快速派车现场救护，据测算急救者到达现场的时间比过去减少了一半。这些服务范围可达GSM公网覆盖地区，实现24小时实时在线服务。

　　据海外媒体报道，为了防止汽车行驶过程中出现事故和尽可能减少事故伤害，汽车安全新科技不断推出，最近又推出一种名为TELEATD紧急求救系统：一旦车发生事故，车门即自动打开，同时危险信号灯也随之亮起，并能借助网络通知有关的救助中心。

　　(3)集成安全系统

　　该系统由几十项技术构成，包括电子设备、微控制器、传感器等已经或即将推出的技术与产品，该系统凭借先进的电子技术和集成专业，着眼于驾驶的各个环节，如帘式头部气囊、安全带预张紧和过张紧装置、自适应能量吸收转向柱、主动膝部护膝等，调动车辆上所有安全因素，从而为车上人员提供全面、全程防护。

　　(4)被盗车辆寻回系统

　　这种技术提供了一种基于自动车辆跟踪的反盗窃方法。即利用Internet设定汽车警戒区域，让汽车进入防盗状态，还可以消除车辆丢失的烦恼。一些被盗车辆寻回系统需要车主授权才能启动发射机来进行自动车辆跟踪，而另一些系统则在车辆遭到入侵或未经允许被开走时，自动启动发射器进行跟踪，并使用GSM公网通过110迅速报警。

　　3.电子导航系统

　　随着现代电子技术的发展及在汽车领域的大量应用，一方面汽车的性能得到了相当程度的提高，比如，发动机电控系统的出现和完善，使燃油经济性能达到前所未有的水平；借助防抱死制动系统，车辆行驶安全性得到很大提高。另一方面汽车也能提供给人们越来越多的便利，汽车导航就是其中的一个典型的例子。随着经济水平的提高，人们自行驾驶车辆出行的机会越来越多，但因为对道路不熟悉，走弯路、走错路时常发生，而汽车导航系统的出现就能很大程度避免这种情况，驾驶员只要将目的地输入系统，导航系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线，并在车辆行驶中，驾驶员根本不用考虑该走哪条路线，就能轻松快捷地到达目的地。

　　电子地图导航系统：早期的导航系统误差范围较大，且仅认液晶屏幕显示车辆与周边地图的相对位置，目前已发展到可通过服务中心查询信息，再结合地图显示，新系统误差小，引导操作方式有多样选择，且具有各种附加服务系统，完整的汽车导航系统，应该包括全球定位系统和车辆自动导航系统。它一般是由GPS天线，集成了显示屏幕和功能按键的主机，以及语音输出设备(利用汽车音响系统，输出语音提示信息)构成的。受车内空间的限制，多数汽车导航设备和汽车音响集成在一起。GPS全球定位系统，它根据美国发射的24颗卫星提供的信号随时确定车辆当前的准确位置。车辆自动导航系统，是根据GPS接收机提供的车辆当前位置和用户输入的车辆目的地，参照电子地图计算合适的行驶路线，并在行驶中以适当的方式给驾驶员提供必要的信息。

　　自动导航的工作过程：目前世界上应用较多的是自主导航，其主要特征是每套车载导航设备都自带电子地图，定位和导航功能全部由车载设备完成。它的工作过程主要有以下几个步骤：

　　(1)用户输入目的地：在出发前，用户通过系统提供的输入方法将目的地输入到导航设备中。除了在系统显示的电子地图上直接点击选取地点外，更多时候是借某种输入方法，将目的地名称输入到系统中。国内汽车自主导航产品基本都是基于PC结构，或者借助外接键盘，以类似PC机的中文输入法作为地名输入方法的汽车导航系统，或者利用触摸屏借助日益成熟的手写识别技术进行中文输入。依靠键盘或触摸屏同时也可以实现几乎所有的功能按键的功能。基于"以人为本"的设计思想，特别是考虑到安全性能要求，目前人们也在开发基于语音技术的产品。

　　(2)行驶路线：汽车导航主机从GPS接收机得到经过计算确定的当前点经纬度，通过与电子地图数据的对比，就可以随时确定车辆当前所在的地点。一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电子地图上存储的地图信息，就可以自动算出一条最合适的推荐路线，作为新的路线。

　　(3)行驶中的导航：汽车自动导航系统的输出设备包括显示屏幕和语音输出设备。在行驶过程中，驾驶员必须全神贯注于驾驶，而不能经常查看显示屏幕，因此，一个实用而人性化的车辆自动导航系统利用语音输出，在必要的时刻向驾驶员提供提示信息。比如，车辆按照系统推荐路线行驶到应该转弯的路口前，语音输出设备会提示驾驶员："300m后请向左转"，这样驾驶员根本不必要关注屏幕的显示，也可以按照推荐路线正确快捷地到达目的地。目前世界几大著名汽车公司的导航系统已经达到一个相当完善而且很实用的程度了。

　　国内自主开发的带有局部地图的汽车导航产品；国内一些大城市的公安系统、出租车公司以及其它公共调度系统中，还开发出另外一种车辆定位导航系统，以满足集中调度，快速反映的要求。在这些公共调度系统中的车辆上，除GPS天线和接收机外，并不需要车辆自主导航设备，车辆通过车载通讯设备和总部保持联系。车辆上的通讯发射机可以随时把本车GPS接收机计算出的车辆位置经纬度传送回总部。总部收到每辆外出车辆的位置经纬度信息后，可随时掌握他们的准确位置。通过与外出车辆之间建立的语音通讯信道准确、快速地作出调度。

　　车载导航系统的GPS导航功能突出，可以帮助驾驶员在错综复杂的城市交通道路网中及时迅速地到达目的地，运用多层引导式菜单方便地按地区、城市、设施功能份类选定目标，导航系统立刻测算出最短的行车路线，图文并茂地展示在二维或三维电子地图上，汽车一旦启动，代表实时位置的标志会自动沿着已设定的路线行进。当遇到前方道路堵车或意外情况需改变行车路线时，卫星导航系统会自动复位，并于数秒后自动设置新的行车路线，重新恢复导航功能。

　　据报载，目前日本有600万车辆汽车使用了电子导航系统，占全部汽车保有量的10%，而2000年以来出产的新车中的30%安装了电子导航系统;通用汽车公司投放美国的绝大部分车型现在都已将车辆智能信息系统当作了标准装置。另据报道，标致公司已将所有LX级406型和607车都已安装了卫星导航装置，成为车内标准设备。丰田公司正计划将电子导航系统作为天津丰田新车型的选装部件。

　　4.智能交通系统(ITS)技术

　　第一次ITS(智能交通系统)世界会议于1994年在巴黎召开，人们认识到汽车造成的交通问题仅靠扩建公路的方法很难彻底解决，而尾气排放单用排气法规来约束，也只是从静态方面解决问题。还需要借助于ITS从动态方面来解决。当前国内外对智能交通系统的理解不尽相同，但有一点是相同的，即ITS是利用高新技术特别是电子信息技术提高交通效率、保障交通安全和促进环境保护。目前的智能运输系统主要包括以下几方面：

　　(1)先进的交通信息服务系统(ATIS)

　　ATIS是建立在完善的信息网络基础之上的，通过装备在道路上、机动车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备，向交通信息中心提供全面的交通信息。ATIS对各类信息加以处理后，向社会提供实时的道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息，出行者可根据这些信息确定自已的出行方式和选择路线。目前该系统极有可能建立在Internet上，并采用多媒体技术，使ATIS的服务功能大大加强，汽车可由此成为移动的"信息中心"和"办公室"。

　　(2)先进的交通管理系统(ATMS) ATMS有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时监视，根据收集到的信息，对交通进行控制，如控制信号灯、发布诱导信息、进行道路管制、对事故进行处理与救援等。

　　(3)先进的公共交通系统(APTS)

　　APTS的主要功能是改善公共交通工具(包括公共汽车、地铁、轻轨列车、城郊铁路和城市间的长途汽车等)的运行效率，使公共交通运输更便捷、更经济、运量更大。

　　(4)先进的车辆控制系统(AVCS)

　　AVCS还处于研究试验阶段，从当前的发展看，可以分为两个层次：一是车辆辅助安全驾驶系统，系统由车载体传感器(微波雷达、激光雷达、摄像机、其他形式的传感器等)、车载计算机和控制执行机构等组成，行驶中的车辆通过车载传感器测定出与前车、周围车辆以及与道路设施的距离，系统会及时向驾驶员发出警报，在紧急情况下强制制动车辆。二是自动驾驶系统，装备了这种系统的汽车也称为智能汽车，它在行驶中可以自动导向，自动检测和回避障碍物。在智能公路上，能够在较高的速度下自动保持与前车的距离。

　　(5)货运管理系统：该系统是以高速道路网和信息管理系统为基础，利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。它综合利用卫星定位(GPS)、地理信息系统(GIS)、物流信息及网络技术有效组织货物运输，提高货运效率。

　　(6)电子收费系统(ETC)：使用者可以预交一笔通行费，领到一张电子通行卡，将其安装在汽车的指定位置，而收费站路边装有电波阅读设备，这样当汽车通过收费站时不用停车就可以支付过路费。据说这种电子收费系统可以使道路的通行能力提高3～5倍。

　　5.网络、通讯、车身前后摄像系统

　　网络、通讯系统在驾驶员眼不离前进方向、手不离转向盘的情况下，通过便携式电脑和无线电话接收网络新闻、电子邮件和其他信息，并通过声控传达给驾驶员，人们只要按动转向盘上的按钮即可启动，这种车载网络通讯可通过两种方式，一是通过数字式显示器来阅读邮件文本，另一种是将文本文件转换为语音文件的形式，以是子语音的方式来讯出邮件内容，邮件回复或以音频文件的形式发出，或以语音识别系统将其转换为文本文件后再发送。

　　宽频网络无线连接：目前的GSM无线上网系统速度只有9.6k，无法承载过多的资讯，不久100k传输速度的GPRS系统将问世，未来更快的CDMA系统速度甚至可达256k。

　　汽车拥有可连线上网的概念，福特公司的"24-7"概念车上，它具备了GPS导航、影像电话、前后摄像系统以及娱乐视听功能，让你一天24小时、一周7天都可用。

　　通用凯迪拉克车系已开始应用车身摄像技术，以摄像机取代后视镜，将车身两旁物体在车内中控台屏幕显示出来。堪称凯迪拉克独门绝技的红外线夜视系统也已经开始在市场上出现。夜视系统利用水箱护罩后方特定波长的红外线才能穿透的镜头，在夜间将车前的各种静止、移动物体投射到车内仪表板上方的显示器上。影像呈现类似黑自底片，物体愈热影像就愈白，与背景对比愈亮就愈显而易见。夜视系统的目的在于在光线微弱的夜间行车时;能事先侦测到远距离之外的障碍物，让驾驶人预先知悉前方路况而有所准备，此外也有提防藏在黑暗处伺机侠持的歹徒的保护功能。

　　6.移动多媒体系统

　　运用移动多媒体技术可开发出汽车娱乐系统，这种音响--图像技术包括全彩屏幕、游戏设备、DVD机、录像机、DVD机和放唱机等。移动多媒体技术还体现在智能无线产品、远程通讯设备和信息处理产品等方面，其中包括提供语音识别系统，支持多种语言，使驾驶者不用于动操作娱乐系统，从而腾出双手控制转向盘。它还能将Internet的功能集成到车辆中，使人在车上就可以上网测览、收发邮件、进行股票交易，同时采用"即插即用"的方式使汽车消费者可以方便快捷地更新他们的多媒体产品，享受更丰富的全新服务。

　　数码影音娱乐媒体：这方面的配备实际上已开始普遍化，车上的卡拉OK、VCD视听功能都属于此种设计。甚至还能将车室营造成影、音、声、光效果俱佳的DVD剧院。

　　总之，世界各大汽车制造商们都在快马加鞭地进行着信息技术的应用。尽管目前还有许多问题尚未解决，诸如：各种软、硬件之间的无缝衔接;制定适合汽车信息技术应用的统一标准;信息系统如何集成等障碍，还有待于专家们的努力去解决，但相信攻克难关指日可待。可以预见未来汽车将不再是一个移动的孤独空间，而是一个快乐、安全、与外界息息相关的"信息中心"，一个充满活力的"信息单元"。