GPS与信息娱乐系统发展方向和技术路线分析

    随着汽车电子技术的飞速发展，车载导航与信息娱乐系统正逐渐成为汽车厂商追捧的热点。该市场的发展潜力有目共睹，德国博世集团下属Blaipunkt Research甚至表示，在汽车年产量当中，没有配备导航功能的车辆的比例将从2006年的94%大幅度下降为2014年的57%。本文将围绕车载导航与信息娱乐系统的发展方向以及对半导体器件的需要，为汽车电子设计工程师和技术管理人员提供一个方向性的参考意见。 

    车载GPS与信息娱乐系统发展的五大方向 

    娱乐系统的用户需求包括通信、娱乐、驾驶信息和其它一般的信息；辅助驾驶系统的用户需求包括安全、经济、驾驶支持、方便/舒适等，如图1所示。 

图1：车载导航设备市场的发展趋势。 

    从图1中可见，车载导航与信息娱乐系统的发展受到五方面需求的牵引，它们包括：1. 车载专用导航设备需求；2. 具备导航功能的车载无线电通信设备；3. 具备导航定位功能的驾驶员辅助信息系统；4. 具备导航功能的Telematics(远程信息系统)；5. 具备导航功能的移动设备。  

    Blaipunkt Research公司市场和公司发展副总裁Peter Schnaebele博士认为，为了满足驾驶员对更舒适和更安全地驾驶的日益增长需要，车载GPS与信息娱乐系统的未来发展方向主要体现在如何与驾驶员辅助信息系统融合方面：一是能与外部世界进行信息交换的嵌入式导航解决方案将被视为驾驶员辅助信息系统必须具备的要素；二是车载导航与信息娱乐系统要向驾驶员辅助信息系统的升级。 

图2：车载导航与信息娱乐系统发展的方向和驱动力。  

    驾驶员辅助信息系统发展驱动力在于创新。例如，博世公司车载电子事业部销售副总裁Rainer Kallenbach博士认为，将来的驾驶员辅助信息系统必须“借助于传感器以及超高性能电子系统”让汽车看见车身周围各处所发生的情况，这些传感器和电子系统包括摄像头、超生波、雷达传感器以及汽车紧急制动系统、可使汽车自行移入泊位的驻车辅助系统、配备智能化图像解读功能的照相系统等等，将来的驾驶员辅助信息系统将为驾驶员带来更高的安全和舒适体验。  

    随着具备导航、信息娱乐、移动电视功能的手机逐渐浮出水面，中国电子科技集团第20研究所陈凯表示，未来4~5年，中国以单机形式出现的汽车导航产品将逐渐向多功能方向发展，具备导航功能的Telematics信息终端产品将随着3G的系统建设和普及，逐渐成为未来中国汽车导航市场的主流。  

    汽车OEM要密切关注Telematics平台方案  

    要建立驾驶员辅助信息系统，创维汽车电子公司的市场总监张海伟认为，将来的车载导航和娱乐必须建立在基于CAN总线的车载计算平台之上。在此，特别值得注意的就是汽车半导体厂商推出的Telematics平台方案。 


    TRG分析师Phil Magney认为，在用于Telematics的微处理器领域，飞思卡尔、瑞萨科技、英飞凌、三星电子、ARM、ST及TI引领着市场的发展，其中，飞思卡尔和瑞萨科技的市场占有率分别和第二。因此，掌握飞思卡尔和瑞萨科技的动态，在一定程度上就将把握了未来Telematics的发展趋势。  

    例如，借助于飞思卡尔的微处理器架构，可以把GPS导航、Wi-Fi、蓝牙以及所有的视听处理功能都受控于一个Telematics微处理器，而飞思卡尔的MPC5121e能够与车内的其它处理器接口，从而把来自动力总成、车身、底盘和安全传感器的各种输入信号送到仪表盘上显示。Magney表示，明年飞思卡尔推出的Telematics微处理器将包含驾驶员辅助系统所需要的功能，如自适应巡航控制、车道偏离报警、行人和碰撞规避系统、吊顶显示器控制等等，到2010年，低成本的Telematics微处理器将足以成为低端车辆的标准配置。  

    在高速行驶的汽车中实现车道的快速识别，驾驶员辅助系统对芯片性能提出了较高的要求。瑞萨科技自动车事业部副部长山内直树表示，为了解决这个难题，瑞萨推出了一款汽车导航+高图像识别的SoC芯片SH7774，其中，集成了2D图形引擎、音频编码器以及ATAPI、以太网、CAN等各种下一代车载导航系统中所必需的外围模块。它的出现为驾驶员辅助信息系统的构建提供了支持。  

    目前，中国整个车载导航行业发展所面临的挑战在于“行业管理混乱”，许多汽车制造商目前提供的是彼此之间互相割裂的Telematics选项，如GPS导航系统、免提电话、信息娱乐系统、收音机系统等；另一方面，随着越来越多的消费电子制造商扎堆汽车电子领域，在残酷的恶性降价竞争环境面前，大型汽车OEM厂商如何提高产品的附加值及缩短开发周期是一个巨大的挑战，张海伟说。  

    为了快汽车电子系统融合所带来的软件开发挑战，瑞萨科技几年前就成立了为车载信息娱乐和Telematics产品市场提供集成化通信业务解决方案的COMET联盟；在日本还成立了专门针对汽车导航等SH-Navi联盟；在中国，瑞萨与中国汽车技术研究中心(CATARC)携手合作开发了基于CAN总线的智能汽车网络控制系统。  

    飞思卡尔为了加强针对汽车Telemtics的软件开发，成立了由独立软件工具成套工具提供商组成的MobileGT联盟，其组成成员包括：飞思卡尔、摩托罗拉、IBM、QNX软件系统、风河、Green Hills软件以及Engenuity Technologies的虚拟原型部分等。Magney表示，汽车电子OEM只要向MobileGT联盟提供详细的功能列表，就可以比较少的开发努力获得集成的软件模块构成的软件包。因此，特别值得关注。  

    Microchip的汽车市场总监Willie Fitzgerald指出，在选择方案的过程中，除了芯片之外，开发支持工具是帮助汽车设计工程师克服开发周期期间所面临的各种各样挑战的关键要素。为了支持汽车设计工程师有效地工作，需要像除错工具、编程器、编译器、软件库、技术文件、应用笔记、评估/演示板和参考设计这样的支持工具。  

    对于Telematics的发展，启明信息公司副总经理吴建会表示，目前Telematics行业全世界每年都有几千亿美元的销售规模，因此，是值得关注的重要发展方向。瑞图万方总裁王耿毅就举例说，2007年中国已经要求所有危险品运输必备Telematics信息通信系统，这无疑将为中国Telematics市场注入发展动力。  

    多维定位技术助力GPS导航提升  

    目前，用于信息娱乐系统的传感器市场呈现了往GPS导航应用一边倒的趋势。汽车厂商对导航传感器的要求主要有三点：功能越来越强、操作越来越简单以及价格越来越低。而对于传感器厂商来说，定位则是其争夺市场的关键性能，因此，多维定位技术渐渐成熟起来。  

    例如，霍尼韦尔(Honeywell)公司与德思达(香港)有限公司近日联合发布了一个“七合一”(三轴方向+三轴姿态+高度)的多功能传感器模块HCS01。该模块包括一个三轴加速度传感器、一个气压传感器、两个磁阻传感器(分别为Z轴和XY轴)以及内置ASIC数字补偿芯片和EEPROM存储器，全数字量输出，封装尺寸仅为6.5×6.5×1.2mm，并具有外挂湿度电阻接口。霍尼韦尔(中国)有限公司传感器与控制业务部经理方均指出：“HSC01高度集成，体积小，功能强大。运用我们提供的软件，这款产品应用起来简单方便，打个比方，与以前的应用方式相比，就如同Windows代替DOS操作系统一样。”  

    博世传感器(Bosch Sensortec)与Nemerix也于近日共同开发出结合GPS传感器与气压传感器来判断行驶车辆所在位置高度的传感器“SMD500”。通过将气压检测数据和GPS测得的低分辨率的高度数据相结合，能够检测出铅直距离相隔10m以上的其他道路上的车辆位置。由于能够准确地检测出车辆高度，在三叶草型的高速道路以及道路上下层叠的地方，该产品能准确、及时地提供出口信息及道路变更信息。  

    无线/有线连接和系统集成创新是需求热点  

    NXP公司认为，随着多种娱乐和信息设备(包括MP3、蜂窝电话、便携式视频播放机、移动导航系统)在汽车中的普及应用，将需要一种Wireless USB把这些设备连接起来，预计这种无线USB将在2007年底实现量产。NXP公司还提出了一种与配备NFC和导航功能的蜂窝电话配套的“连接钥匙”新概念，利用车载导航系统提供的信息，可以用于在停车场寻找汽车。  

    NXP公司战略和业务开发副总裁Kurt Sievers表示，公司计划在2010年推出一种构建在专有SoC周围的平台方案，将把GSM或3G数据无线电链路与安全芯片组合起来，这种通过CAN总线连接到电子地图的设备，能够把定位数据发送给Telematics解决方案提供商以及其它服务提供商，其应用包括即时紧急呼叫系统、车队管理系统、或被盗车辆跟踪系统。  

    SiGe半导体公司负责GNSS解决方案的产品市场经理Malcolm Lomer表示，可配置软件基带处理的技术有望把Galileo/GPS的价格降低了50%以上，终使芯片达到“1美元价格点”，与此同时，兼顾蓝牙、Wi-Fi在汽车电子设备中的应用。  

    在有线连接方面，Strategy Analytics预测，到2012年将有1,360万台语音控制的多媒体信息娱乐系统交付使用。在此，就涉及解决不同的音频、视频和连接性应用的组合问题，为此，NXP公司推出了一款Trimedia DSP芯片，其技术支持对iPod的连接。NXP公司负责汽车娱乐解决方案的市场和战略总监Torsten Lehmann表示，Trimedia DSP为设计工程师提供了一种把娱乐、信息和服务无缝地集成起来的解决方案。  

    此外，手持个人导航设备(PND)如何与车载驾驶员辅助信息系统融合一直是行业所探索的课题。Alpine和富士通公司认为，把车载视听系统与PND相结合，构成“可拆卸PND的车载视听系统”有望成为未来汽车的标准配置。整个系统类似就是一个以导航及信息娱乐为中心的驾驶员辅助信息系统，其中，就要提出了对PND与视听系统接口的需求，这对汽车半导体厂商来说是一个机会。  

    PND领域的竞争焦点之一是如何提高PND的定位。Alpine和富士通公司认为，通过在PND中增加气压传感器和加速度传感器，可以在隧道、地下通道、大楼之间等GPS信号接收不稳定的场所，修正汽车位置并指示道路信息。与此同时，通过获取车速脉冲信号，从而提高汽车本身的定位。  

    本文小结  

    正如远峰国际有限公司技术市场经理崔幼璟博士所说，汽车前装的导航和信息娱乐产品在未来将趋于融合，更多的娱乐、信息、通信功能，如数字电视、多媒体播放器、办公系统、车载电话和网络等，将被集成在一起，这种多功能一体机将成为中高端汽车的标准配置。在后装市场，车载的多功能一体机和便携式导航、信息娱乐产品将给用户提供更多的选择。