智能網(wǎng)聯(lián)車載TFT-LED儀表顯示系統(tǒng)的應(yīng)用探究

孔令建

(山東工程職業(yè)技術(shù)大學(xué) 交通工程學(xué)院，濟(jì)南 250200)

0 引言

智能車載儀表顯示系統(tǒng)一般用于顯示汽車的綜合信息，伴隨著汽車智能自動(dòng)控制技術(shù)和集成化車載電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，其功能愈加豐富。用智能全液晶儀表取代傳統(tǒng)儀表，這不僅是因?yàn)轱@示效果更炫酷，而是這已經(jīng)是一種可預(yù)見性的發(fā)展趨勢。

1 車載儀表顯示系統(tǒng)發(fā)展歷史

自汽車問世以來，車載儀表先后出現(xiàn)了機(jī)械式儀表系統(tǒng)、電子式儀表系統(tǒng)、液晶式儀表系統(tǒng)[1]。

機(jī)械式儀表系統(tǒng)(1910—1950年)。研發(fā)人員根據(jù)鐘表的制作原理，在汽車上添加了一套指針儀表。由于指針轉(zhuǎn)動(dòng)不精確已被淘汰。

電子式儀表系統(tǒng)(1951—2000年)。其是利用各種傳感器采集信號，進(jìn)行分析，用以確定車輛行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度、燃油量及車輛其他情況的測量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)以指針、數(shù)字或條形圖的形式顯示出來[2]。雖然這種組合儀表已得到廣泛應(yīng)用，但依然存在抗振性差、過載差、指針易抖動(dòng)等弱點(diǎn)。

車載液晶儀表系統(tǒng)(2001年至今)。其畫面更炫，視覺更強(qiáng)，功能更全面。除了顯示常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)四表以外，它還顯示車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)等，從問世以來一直很受消費(fèi)者的青睞。這類儀表最早出現(xiàn)在雷克薩斯超級跑車LFA，該車型采用4.8LV10發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)長FA發(fā)動(dòng)機(jī)的低摩擦設(shè)計(jì)和高速響應(yīng)的進(jìn)氣系統(tǒng)，使得動(dòng)力單元只需0.6 s即可將轉(zhuǎn)速從怠速提高到9 000 r·min-1，一般的傳統(tǒng)儀表指針根本來不及反應(yīng)，所以TFT液晶顯示屏的中央轉(zhuǎn)速表出現(xiàn)了。

隨后，蘭博基尼也開始采用全液晶儀表，LED彩色儀表板增添了一份科技前沿感，畫面動(dòng)感十足，從此TFT-LED儀表就成了奢華豪車的標(biāo)配。

最近幾年，奔馳、寶馬等高檔汽車陸續(xù)也裝配上TFT-LED儀表，現(xiàn)在大眾、吉利、比亞迪等中高檔新車上也開始有了全液晶儀表的影子，大有普及趨勢。

2 全液晶儀表顯示系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 硬件

以奧迪TT的車載液晶儀表與傳統(tǒng)顯示儀表相比，添加了許多新電子元件，比如：TFT-LED液晶大屏、控制處理器、存儲(chǔ)信息量更大的RAM等。甚至增加了智能以太網(wǎng)的接口，同時(shí)這些硬件會(huì)增加整體的制造成本。

雖然TFT-LED技術(shù)已經(jīng)較成熟，但是它并不只是加裝一塊顯示屏。事實(shí)上，它是一個(gè)復(fù)雜的電子集成系統(tǒng)工程。改用TFT-LED屏幕后，首先呈現(xiàn)給駕駛員的車輛綜合信息比傳統(tǒng)的更為豐富。信息的獲取，儀表與各類傳感器的配合，顯示儀表的準(zhǔn)確度調(diào)節(jié)等都是需要技術(shù)攻克。而且在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之前，需經(jīng)過嚴(yán)格的高低溫測試；車載TFT-LED儀表作為整車的一部分，也要滿足同樣的高低溫測試標(biāo)準(zhǔn)。但由于儀表系統(tǒng)布局相對比較有限，加上儀表GPU、顯示器等電子元件在使用時(shí)都會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，液晶顯示器的分辨率越高，發(fā)熱量也越大。所以急需研制出適合車載環(huán)境的硬件產(chǎn)品。

2.2 軟件

除了系統(tǒng)必不可少的硬件，還需要相匹配的軟件。目前，儀表操作系統(tǒng)主要有QNX、Windows CE和Linux。

QNX擁有一套較完善的生態(tài)體系。平臺(tái)層，全HTML5、Qt框架，允許開發(fā)人員靈活選擇工具設(shè)計(jì)適用于車載環(huán)境的人機(jī)交互界面;應(yīng)用層，支持Android應(yīng)用程序，在最新推出的2.1平臺(tái)上，QNX CAR集成了百度和高德地圖等本土化應(yīng)用。通用、寶馬、奧迪、豐田/雷克薩斯都使用了QNX技術(shù)，QNX 的眾多優(yōu)勢里，安全是最吸引人的。

Windows CE是Windows操作系統(tǒng)中專為微型電腦及嵌入式控制系統(tǒng)研發(fā)的系統(tǒng)環(huán)境[3]。但是隨著Android系統(tǒng)興起，Windows CE已經(jīng)明顯不能滿足當(dāng)前用戶的需求。

與QNX和Windows CE相比，Linux系統(tǒng)免費(fèi)是其最大的優(yōu)勢，不僅如此，Linux在穩(wěn)定性及處理效率方面，也相當(dāng)出色。

3 全液晶儀表顯示系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1 全液晶儀表顯示系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 融靚，智能液晶儀表

基于QT的圖形界面構(gòu)架和基于視覺舒適度模型的視覺處理，不但更靚而且更有科技感；遵循大繁至簡的設(shè)計(jì)理念，顯示系統(tǒng)不再是功能的堆疊，而是隨需而變的展示，達(dá)到實(shí)用的目的；高度定制化的Linux系統(tǒng)，針對汽車儀表特性裁剪內(nèi)核，高于業(yè)內(nèi)普遍標(biāo)準(zhǔn)的開機(jī)速度。

3.1.2 融智，車聯(lián)網(wǎng)汽車系統(tǒng)

基于用況和場景的交互設(shè)計(jì)，使儀表具備人工智能的因子，情景感知，所見即所需；即插即用的智能設(shè)備連接和共享式的傳感器接入方式，簡化車型匹配方式，降低成本，提高可靠性；多主題自由切換，場景編輯和學(xué)習(xí)，車載儀表個(gè)性化發(fā)展。

3.1.3 融互，新能源汽車系統(tǒng)

高效率、多功能車載交互屏，實(shí)現(xiàn)儀表顯示、中控屏和智能手機(jī)的多屏互動(dòng)；異構(gòu)融合，多因素決策，可連接更多智能設(shè)備和車載傳感器的多級電源管理系統(tǒng)。

3.2 存在缺陷，沒有得到大眾化推廣

每塊TFT-LED儀表板本身的造價(jià)相對較高，TFT-LED儀表板相當(dāng)于是一個(gè)平板電腦。眾所周知平板電腦長時(shí)間使用，會(huì)出現(xiàn)偶爾死機(jī)問題，這類問題無疑也會(huì)在車載儀表上出現(xiàn)。另外，如果儀表板的安裝不合理，當(dāng)屏幕亮度變暗時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)反光、看不清的現(xiàn)象，而這些問題在傳統(tǒng)儀表顯示中從沒出現(xiàn)過。

雖然TFT-LED儀表目前還有諸多問題，但相信隨著技術(shù)逐步成熟，制造成本不斷下降，上述缺陷會(huì)逐漸被解決。尤其當(dāng)新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)被解決后智能車載TFT-LED儀表必然與之相匹配。

3.3 中國車載液晶儀表應(yīng)用的推動(dòng)因素

TFT-LED儀表主要裝載于豪華車和新能源汽車,他們的快速發(fā)展驅(qū)動(dòng)汽車TFT-LED儀表行業(yè)。2015—2018年，中國豪華車銷量占比由10.1%增長至12.7%。此外，中國新能源汽車銷量呈現(xiàn)大幅上漲的趨勢，由2014年的7.5萬輛增長至2018年的125.6萬輛。在新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換政策推動(dòng)下，中國豪華車和新能源車輛將保持快速發(fā)展，助力車載儀表行業(yè)興起。

車載智能化發(fā)展為汽車儀表升級提供技術(shù)支持。TFT-LED儀表的推出提高了微機(jī)的利用率，增大通信速率、可靠性和準(zhǔn)確率，是汽車智能化發(fā)展的必然趨勢。

車載TFT-LED儀表是剛需，將成標(biāo)配，比如新能源汽車需要給駕駛員提供更多的車輛信息。TFT-LED儀表的使用，不僅提高了駕駛艙的科技感，而且駕駛員可以根據(jù)自己的喜好，選擇不同的主題模式。

車載TFT-LED儀表是智能座艙的重要組成部分，智能座艙熱度上升，驅(qū)動(dòng)車載TFT-LED儀表技術(shù)進(jìn)步。智能網(wǎng)聯(lián)、5G大數(shù)據(jù)、人機(jī)交互技術(shù)的進(jìn)步將推動(dòng)智能座艙未來的發(fā)展，引發(fā)汽車液晶儀表行業(yè)變革。車載TFT-LED儀表作為最先進(jìn)的儀表顯示，符合汽車智能化發(fā)展的趨勢，車載TFT-LED儀表有望成為主流。

車載TFT-LED儀表提高了車輛與環(huán)境的交互能力，通過各種傳感器和攝像頭將采集的信息，經(jīng)過處理在顯示器上展現(xiàn)出來，側(cè)面提高了車輛的主動(dòng)安全。

車載TFT-LED儀表可以滿足較高的速率需求。比如靈敏的反應(yīng)速度，傳統(tǒng)儀表反應(yīng)速度跟不上發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

4 結(jié)語

隨著智能網(wǎng)聯(lián)、無人駕駛技術(shù)的推進(jìn)，車載顯示系統(tǒng)已經(jīng)不再是以往可有可無的輔助娛樂設(shè)備。智能車載TFT-LED儀表顯示系統(tǒng)必將成為未來駕馭車輛的入口，必然會(huì)成為未來汽車儀表的主流。