汽车仪表信息系统_5

1、7.4 汽车信息系统汽车信息系统7.4.1汽车信息系统的特点汽车信息系统的特点 目前，汽车仪表技术发展很快。传统的机电式模拟仪表已目前，汽车仪表技术发展很快。传统的机电式模拟仪表已经落伍，在电子仪表基础开发出来的，基于网络技术的汽车信经落伍，在电子仪表基础开发出来的，基于网络技术的汽车信息系统已经在奔驰、宝马、奥迪、荣威等汽车上应用，代表着息系统已经在奔驰、宝马、奥迪、荣威等汽车上应用，代表着汽车仪表技术的发展方向。汽车仪表技术的发展方向。（1）采用网络通信。）采用网络通信。（2）信息显示中心。）信息显示中心。（3）更大的记忆容量。）更大的记忆容量。（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）传感器的运用。）传感器的运用。（6）个性化设置。）个性化设置。 7.4.2 典型汽车信息系统简介典型汽车信息系统简介 下面以上汽荣威下面以上汽荣威ROEWE 550轿车为例，介绍汽车信息系轿车为例，介绍汽车信息系统的基本构成。统的基本构成。1. 荣威荣威ROEWE 550汽车信息系统主界面汽车信息系统主界面图图7-49 荣威荣威ROEWE 550汽车信息系统主界面汽车信息系统主界面1-左侧报警灯和指示灯显示区域；左侧报警灯和指示灯显示区域；2-行车速度显示区域；行车速度显示区域；3-水温表；水温表；4-发动机转速表；发动机转速表；5-环状分布的报警灯显示区域；环状

3、分布的报警灯显示区域；6-燃油表；燃油表；7-右侧报警灯和指示灯显示区域；右侧报警灯和指示灯显示区域；8-车辆保养、导航信息显示区域车辆保养、导航信息显示区域2. 荣威荣威ROEWE 550汽车信息系统的功能汽车信息系统的功能 荣威荣威ROEWE 550汽车信息系统将传统的汽车仪表指针汽车信息系统将传统的汽车仪表指针式显示全面转变为数字化电子显示，车速表和发动机转速表式显示全面转变为数字化电子显示，车速表和发动机转速表的显示更加清晰、醒目。的显示更加清晰、醒目。图图7-50 车速表车速表图图7-51 发动机转速表发动机转速表 布置在仪表盘右侧的车辆保养、导航信息显示区域可以显布置在仪表盘右侧的

4、车辆保养、导航信息显示区域可以显示丰富的行车状态信息，也可以在行车前、后对汽车状态信息示丰富的行车状态信息，也可以在行车前、后对汽车状态信息进行设置和显示。进行设置和显示。 主要内容包括：建议保养公里数（能折算出日期）、当前主要内容包括：建议保养公里数（能折算出日期）、当前阶段行驶里程、行驶总里程、当前挡位、瞬时油耗显示等，甚阶段行驶里程、行驶总里程、当前挡位、瞬时油耗显示等，甚至可以预先设置限速报警、行程计算等选项。至可以预先设置限速报警、行程计算等选项。 通过按压布置在方向盘左右两侧盘辐上的滚轮式手控按通过按压布置在方向盘左右两侧盘辐上的滚轮式手控按钮，可以采用电脑化的操作，来实现各种信息

5、的显示。钮，可以采用电脑化的操作，来实现各种信息的显示。图图7-52 续驶里程续驶里程图图7-53 瞬时油耗瞬时油耗图图7-54 限速报警限速报警 图图7-55 建议保养里程建议保养里程 7.4.3 汽车信息抬头显示（汽车信息抬头显示（HUD）系统）系统1. HUD系统的作用系统的作用 HUD是英文是英文Head Up Display的缩写的缩写,意为抬头显示意为抬头显示,亦称亦称平视显示器。最早装备平视显示器。最早装备HUD系统是法国的幻影战斗机。系统是法国的幻影战斗机。 在汽车上装备在汽车上装备HUD系统系统,可以将有关信息显示在前风挡玻可以将有关信息显示在前风挡玻璃的驾驶员平视范围上璃的

6、驾驶员平视范围上,且显示位置、显示亮度可调。且显示位置、显示亮度可调。图图7-56 雪铁龙雪铁龙C6汽车的汽车的HUD系统系统2. HUD系统的工作原理系统的工作原理 在汽车在汽车HUD系统中，位于仪表台后端的系统中，位于仪表台后端的HUD显示屏将重要显示屏将重要信息信息(如车辆速度、导航提醒等信息如车辆速度、导航提醒等信息)投射到风挡玻璃上投射到风挡玻璃上,通过通过风挡玻璃再将其反射给给驾驶员。由于驾驶员看到的是风挡玻璃再将其反射给给驾驶员。由于驾驶员看到的是HUD显示屏的虚像显示屏的虚像,所以所以HUD所显示的信息仿佛是浮在前方发动机所显示的信息仿佛是浮在前方发动机盖上一样。盖上一样。 H

7、UD系统严格说来并不是单一的电子系统，其成像依赖系统严格说来并不是单一的电子系统，其成像依赖光学技术和材料学技术两个方面，透明的高折射率镀膜是成光学技术和材料学技术两个方面，透明的高折射率镀膜是成像的关键。像的关键。 一般采用浸渍法和网印法等方法将这种高折射率镀膜镀一般采用浸渍法和网印法等方法将这种高折射率镀膜镀到前风挡玻璃的表层。到前风挡玻璃的表层。 由于含有氧化的由于含有氧化的Ti和和Si，高折射率镀膜的折射率介于，高折射率镀膜的折射率介于1.8至至2.2之间，大于普通前风挡玻璃之间，大于普通前风挡玻璃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，再经过多次光干涉就可在

8、远处成像。反射率就可以增大，再经过多次光干涉就可在远处成像。 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，纳米）左右，这个厚，纳米）左右，这个厚度正是绿色的选择性反射的峰值波长，这也是大多数早期汽度正是绿色的选择性反射的峰值波长，这也是大多数早期汽车车HUD显示多为绿色的原因所在。显示多为绿色的原因所在。图图7-57 早期的汽车早期的汽车HUD显示（字符为绿色）显示（字符为绿色） 透明放大反射膜的缺点不仅仅是颜色单调，观测方向不透明放大反射膜的缺点不仅仅是颜色单调，观测方向不同还会造成光

9、线干涉，引起字符外观的变化。同还会造成光线干涉，引起字符外观的变化。 目前的目前的HUD投影载体膜都增加了膜厚，能支持整个可见投影载体膜都增加了膜厚，能支持整个可见光区域反射，从而实现光区域反射，从而实现HUD的多彩色显示和与角度无关的均的多彩色显示和与角度无关的均匀外观，当然它需要高亮度的光源支持。匀外观，当然它需要高亮度的光源支持。图图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显示（清晰、醒目）显示（清晰、醒目）7.5 汽车导航系统汽车导航系统7.5.1汽车导航系统的作用汽车导航系统的作用 汽车导航系统（汽车导航系统（Automobile Navigation S

10、ystem）也）也称汽车行驶导向系统，其主要功能是引导汽车在繁忙交通状称汽车行驶导向系统，其主要功能是引导汽车在繁忙交通状态或复杂的道路网络中，选择最佳的路径，使其能在尽可能态或复杂的道路网络中，选择最佳的路径，使其能在尽可能短的时间和路程内安全、快捷地到达目的地。短的时间和路程内安全、快捷地到达目的地。 同时，通过汽车导航系统，还可以随时监控汽车的运行同时，通过汽车导航系统，还可以随时监控汽车的运行状态（行驶轨迹、行车速度等），防止汽车被盗或对被盗汽状态（行驶轨迹、行车速度等），防止汽车被盗或对被盗汽车进行追踪定位。车进行追踪定位。 要对汽车进行导航，必须实时了解汽车所在位置，汽车要对汽车进

11、行导航，必须实时了解汽车所在位置，汽车行驶状态和路网、交通信息。而这些信息的获取则依赖于全行驶状态和路网、交通信息。而这些信息的获取则依赖于全球定位技术、计算机技术和无线网络通信技术。球定位技术、计算机技术和无线网络通信技术。7.5.2 GPS全球定位系统全球定位系统全球定位系统（全球定位系统（Global Positioning System，简称，简称GPS）是）是以人造卫星做定位基础，向全球各地全天候地提供三维位置、以人造卫星做定位基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航和定位系统。三维速度等信息的一种无线电导航和定位系统。1. GPS系统的组成系统的组成 G

12、PS系统主要由空间部分、地面控制系统、用户设备部系统主要由空间部分、地面控制系统、用户设备部分三部分组成。分三部分组成。1）空间部分）空间部分 GPS的空间部分由的空间部分由24 颗人造地球卫星组成（图颗人造地球卫星组成（图7-59）。）。卫星位于距地表卫星位于距地表20200km的上空，均匀分布在的上空，均匀分布在6个轨道面上个轨道面上（每个轨道面（每个轨道面4 颗），轨道倾角为颗），轨道倾角为55。此外，还有。此外，还有4 颗有颗有源备份卫星在轨运行。源备份卫星在轨运行。 卫星的分布使得在全球任何地方、任何时刻都可观测到卫星的分布使得在全球任何地方、任何时刻都可观测到4 颗以上的卫星。目前

13、，民用颗以上的卫星。目前，民用GPS的定位精度已达到的定位精度已达到10m以内。以内。图图7-59 GPS系统卫星的分布系统卫星的分布 2）地面控制系统）地面控制系统 地面控制系统由监测站（地面控制系统由监测站（Monitor Station）、主控制站）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天线（）、地面天线（Ground Antenna）等组成。主控制站位于美国科罗拉多州春田市（等组成。主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado Spring）。地面控制站负责收集由卫星传回的信息，并计算）。地面控制站负责收集由卫星传回的信息，并计算卫星星历、相对距离、大气

14、校正等数据。卫星星历、相对距离、大气校正等数据。3）用户设备部分）用户设备部分 用户设备部分即用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。的运行。 当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可

15、按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。速度、时间等信息。2. GPS的定位原理的定位原理 汽车接收到汽车接收到GPS卫星发出的精确电波发射时刻和位置信息，卫星发出的精确电波发射时刻和位置信息，获取电波传播时间，根据无线电波传播速度获取电波传播时间，根据无线电波传播速度310 ms，就，就可以计算出汽车与三个卫星之间的距离，以三个不同卫星为可以计算出汽车与三个卫星之间的距离，以三个不同卫星为中心的球面相交点就是汽车所处的位置。中心的球面相交点就是汽车所处的位置。8图图7-60 GPS汽车位置定位原

16、理汽车位置定位原理 设汽车的坐标为（设汽车的坐标为（ ， ， ），三个卫星位置分），三个卫星位置分别为（别为（ ， ， ），）， =1、2、3，则有方程：，则有方程：0X0Y0ZiXiYiZi202020ZZYYXXRiiiiiitCR式中式中 ， 各卫星到汽车的距离，单位为各卫星到汽车的距离，单位为m； 无线电波传播速度，与光速相等；无线电波传播速度，与光速相等； 各卫星电波传到汽车所用时间，单位为各卫星电波传到汽车所用时间，单位为s。 求解方程组（式求解方程组（式7-1和和7-2联立）后就可以得出汽车的位联立）后就可以得出汽车的位置坐标。置坐标。 当出现接受信息时钟误差使三个球面无法相交时

17、，则可当出现接受信息时钟误差使三个球面无法相交时，则可利用第利用第4个卫星的信息进行修正。个卫星的信息进行修正。（7-1） （7-2） iRCit7.5.3汽车汽车GPS导航系统的组成导航系统的组成图图7-61 汽车导航系统的组成和布置汽车导航系统的组成和布置7.5.4典型汽车导航系统简介典型汽车导航系统简介1. 汽车导航系统的分类汽车导航系统的分类 车载卫星导航系统按照安装方式可以分为内置式和外置车载卫星导航系统按照安装方式可以分为内置式和外置式两大类。式两大类。内置式车载卫星导航系统。内置式车载卫星导航系统一般内置式车载卫星导航系统。内置式车载卫星导航系统一般由汽车生产厂在生产环节安装，外

18、形经过专门设计，固定在由汽车生产厂在生产环节安装，外形经过专门设计，固定在汽车仪表台内，与汽车内饰浑然一体。汽车仪表台内，与汽车内饰浑然一体。外置式车载导航系统。外置式车载导航系统多为后期安装，外置式车载导航系统。外置式车载导航系统多为后期安装，安装简便，适合于各类汽车的后期改装。安装简便，适合于各类汽车的后期改装。车载导航系统按照功能丰富与否分为三大类。车载导航系统按照功能丰富与否分为三大类。DVD导航系统。导航系统。DVD导航系统融导航和娱乐功能于一体，导航系统融导航和娱乐功能于一体，功能丰富。功能丰富。HDD硬盘导航系统。硬盘导航系统。HDD硬盘导航系统可存储大量信息，硬盘导航系统可存储大量信息，满足三维立体图像的存储要求，而且它的地图显示性能相当满足三维立体图像的存储要求，而且它的地图显示性能相当好，在欧美高档车中已有应用。好，在欧美高档车中已有应用。通信导航系统。通信导航系统应用无线通信技术接收地图通信导航系统。通信导航系统应用无线通信技术接收地图等各种信息，具有上述两种产品的各项功能，它虽然前期投等各种信息，具有上述两种产品的各项功能，它虽然前期投入较少，但每月仍需支付通信费。入较少，但每月仍需支付通信费。 2.车载内置式卫星导航系统车载内置式卫星导航系统 丰田威驰（丰田威驰（VIOS）汽车的原装内置式卫星导航仪安装在）汽车的原装内置式卫