基于手機互聯的車載智能儀表

熊想濤，湯小生，李云鵬，孫 玉

（吉利汽車研究院，浙江 寧波 315336）

1 車載儀表發展現狀

汽車儀表顯示了汽車運行的參數信息，是駕駛員通過視覺了解汽車工作狀態的必備部件，通常儀表包含了車速里程表、轉速表、機油壓力表、水溫表、燃油表、充電表等，是汽車駕駛的重要人機交互界面。

作為汽車配件中非常關鍵的一部分，汽車儀表也隨著汽車行業的高速發展而不斷技術革新，從早期的機械時代到當前的數字儀表階段，不管是從形態還是功能，都發生了巨大的變化。在數字儀表階段，用屏幕顯示取代了指針、數字等現有儀表盤上最具代表性的部分，其優點是可以由用戶自己定義儀表系統，以滿足不同的要求，功能更加強大、靈活，更容易同網絡、外設及其他應用相連接。

2 手機汽車互聯的現狀

智能手機的發展越來越快，逐步成為個人信息化的樞紐，對汽車信息化和智能化也產生了越來越大的作用。其中手機汽車互聯是指手機通過USB、藍牙或WiFi與車載系統建立連接，將手機端APP軟件操作界面傳輸到車載屏幕上，在車載屏幕上形成簡單、明了的菜單界面，并通過車載上的物理按鍵或語音命令就可以進行相應的菜單操作，包括接聽/撥打電話、聽手機音樂、用手機導航等。

目前主流的手機互聯有蘋果CarPlay（圖1）、安卓Android Auto、億連、Mirrorlink等。

2.1 蘋果CarPlay

CarPlay是美國蘋果公司發布的車載系統，它將用戶的iOS設備、iOS使用體驗與儀表盤系統無縫結合。

圖1 Carplay界面

CarPlay在國內的應用遇到了比較大的困難，主要體現在如下方面。

1）CarPlay嚴苛的認證系統。支持CarPlay的車機都需要經過蘋果官方的認證才可以在市場上進行銷售。認證是對整個車機的各個方面（軟件、硬件、聲音品質等）進行測試，只有達到蘋果的標準才能夠通過認證，這個過程漫長復雜，有時候甚至超過2年。

2）CarPlay認證的費用極高。每次認證的相關費用都由車機廠承擔。通常一個機型能拿到認證，會花費數十萬美元。這還不包括車機廠自身的費用支出。

3）CarPlay的軟件應用生態不足。CarPlay需要軟件APP做額外的開發才能使用，并且AppStore也對這些功能做了嚴格的審核，絕大部分應用難以通過AppStore的審核上線，車主的個性化需求幾乎無法滿足。安裝了CarPlay的車機，其使用頻率、活躍度很低。

2.2 安卓Android Auto

Android Auto（圖2）取代汽車制造商之原生車載系統來執行Android應用與服務并訪問與存取Android手機內容。Android Auto需要依賴谷歌底層的服務。由于Android系統碎片化比較嚴重，國內的手機大多數都對谷歌底層服務進行修改和刪減，這導致在國內應用率較低。

圖2 Android Auto界面

2.3 億連

億連是國內一家創業公司提供的手機汽車互聯產品（圖3），同時實現了對蘋果手機和安卓手機的投射支持。在用戶體驗上，億連做到了即插即用，并支持WiFi連接。億連APP集成了車主常用的導航、音樂等應用，并且對第三方應用采取開放的態度。第三方應用可以通過億連投屏到車機屏幕上使用。

圖3 億連手機汽車互聯

2.4 MirrorLink

MirrorLink是由一些國際性知名手機廠商和汽車制造商聯合發起建立的一種“車聯網”標準，旨在規范智能手機和車載系統的有效連接，并形成良好的用戶體驗。MirrorLink 標準結合了多種現有技術來滿足各種可能的車內使用情境，通過VNC進行手機畫面投射和控制，通過UPnP進行設備的配對。

3 互聯儀表的技術架構

數字儀表通過液晶屏幕來呈現車輛的運行狀態，液晶屏幕的顯示內容和呈現方式靈活多樣，這是傳統機械儀表無法實現的。隨著技術的發展，液晶儀表的成本也將會下降到與機械儀表相當的地步，目前國內數字儀表正在由高中端車型向中低端車型普及。

數字儀表發展到當前階段，其呈現的不僅僅只是車輛信息，更多的開始呈現多媒體信息，比如導航、音樂、收音機等信息。為了解決導航、音樂等多媒體信息的內容更新以及更多地滿足車主個性化需求的問題，互聯儀表應運而生。

互聯儀表通過手機互聯的方式，獲取手機的地圖、音樂、多媒體信息，以及一些個性化的應用信息，并在液晶儀表上對用戶呈現。這種數字儀表很好地解決了儀表穩定性和功能多樣性之間矛盾，具有強大的生命力，市場前景非常廣闊。

通?；ヂ搩x表體系架構如圖4所示。

圖4 互聯儀表體系架構

1）系統由兩個核心組成，分別負責儀表的顯示和多媒體的處理。

儀表對實時性、可靠性的要求比較高，因此儀表核心不能做太復雜的運算。多數儀表都是非常簡單的體系結構，運行的操作系統一般都是RTOS，甚至不需要操作系統。這樣做的好處是：儀表核心運行的任務非常簡單、高效、可靠。

儀表核心處理器有很多種，有通用處理器，也有專用處理器，還有FPGA實現的GPU來擔任儀表核心處理器?？梢哉f，這部分處理器只要能高效可靠完成顯示任務即可，對處理器的處理能力、外部接口等都沒有過多的要求。

多媒體處理器主要負責多媒體信息的處理，比如本地音樂、導航、手機互聯等功能。多媒體處理器的可靠性和實時性要求比儀表處理器低很多。

多媒體處理器市場上非常多，iMx6系列，Telechips89XX，Sunplus86xx都是前裝用得較多的方案。

2）儀表核心與多媒體核心之間盡量少的耦合，連接方式越簡單越可靠越好。

儀表核心和多媒體核心各自運行，互不影響。

儀表核心專注于儀表數據的顯示以及多路視頻的疊加顯示。多媒體核心只關注多媒體部分的處理，比如手機互聯、導航、音樂、藍牙、收音機等的處理。多媒體核心通常只向儀表核心輸出視頻數據（LVDS或者USB信號）。儀表核心只需要在儀表顯示的底層疊加多媒體的視頻信號即可。

儀表核心和多媒體核心之間，可能會通過串口等簡單的外部通信接口進行通信，但是這種通信的數據量很小，數據通信不影響兩個核心的運行狀態。

3）手機與多媒體核心互聯。手機通過USB、WiFi、藍牙等多種途徑與多媒體核心互聯。互聯通道建立之后，手機會將導航、音樂、語音等信息發送給多媒體核心。多媒體核心收到手機的信息后，加以處理，輸出聲音到車載音響，輸出視頻信號到儀表核心。

由于儀表的特殊性，手機互聯通常不會直接輸出手機屏幕到儀表核心，這還需要多媒體處理器對收到的手機互聯信息加以處理，然后再輸出給儀表核心。

4）多媒體核心可擴展出多個屏來顯示更多的多媒體信息。

多媒體除了將一路視頻送往儀表核心進行顯示之外，還可以用另外幾路視頻輸出顯示更多的多媒體信息，甚至于車身信息。多個屏幕的組合顯示，加上智能控制，即是當下比較流行的智能駕駛艙。

4 互聯儀表的界面與體驗

圖5是互聯儀表典型設計的一種，車主可通過方向盤按鍵或者車身其他按鍵在多個功能之間切換。

互聯儀表的界面有多種多樣。絕大多數的思路是，屏幕上層顯示車輛信息，下層顯示多媒體和手機互聯信息，通過圖形透明疊加，一起呈現給車主。由于融入更多的多媒體信息以及手機互聯信息，車主可以通過車身的控制按鍵在多個功能之間切換。

互聯儀表并不是直接投射手機屏幕到儀表屏幕，而是通過虛擬屏，將車主使用的功能投射到儀表屏，而這個虛擬屏是可以和手機當前屏幕內容無關的。手機可以在放歌曲的同時把地圖導航的屏幕投射到儀表屏幕，這種體驗是非常好的，也是單獨液晶儀表難以實現的。

5 互聯儀表的優點與展望

互聯儀表綜合液晶儀表與多媒體中控的優點，并通過手機互聯的方式解決儀表的系統更新慢、硬件更新換代慢、個性化不足的缺點，具有廣闊的應用前景。

1）互聯儀表采用兩個獨立核心分開運行，各自承擔不同的任務。這種做法有效地保證了儀表功能的穩定性、實時性、可靠性。同時也通過多媒體核心的多媒體任務保證了車載多媒體任務能夠流暢快捷地運行。這是傳統機械儀表和液晶儀表難以做到的。

2）通過手機互聯，互聯儀表可以將絕大多數個性化的娛樂需求轉移到手機上。一些常用的導航、音樂、社交應用的數據更新非常頻繁，用戶個性化的需求多變且難以把握，只有通過手機互聯的方式才能完美地解決。

3）多媒體應用轉移到手機上，互聯儀表的硬件和軟件可以在相當長時間內不用升級，這也極大地降低了車機廠的硬件成本以及車廠的運維成本。

4）通過互聯儀表，車廠很容易通過手機端的應用與用戶進行聯系溝通，獲取第一手的用戶信息，用以改進車型改善服務。

目前國內的儀表市場正在進行深刻的變革，傳統儀表被液晶儀表、互聯儀表取代的趨勢已經非常明顯。隨著電子信息技術的發展，液晶儀表和互聯儀表的成本對比機械儀表已經不占劣勢。未來一兩年內，絕大多數新車型和換代車型上都會用上液晶儀表和互聯儀表。

互聯儀表相對液晶儀表，對用戶提供了更智能、更個性化、體驗更好的多媒體信息，更為了車廠和車機廠提供了低成本的智能駕駛艙的擴展方案。其相比單純的液晶儀表更能吸引車廠和車主，具有更廣闊的前景。