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【原创深度】互联网汽车中如何安全地利用智能手机

cathy 发布于:周二, 09/19/2017 - 10:06 ,关键词:

贸泽电子Stephen Evanczuk

互联网汽车是作为一种新兴的发展趋势,在交通运输方面的地位日趋凸显。但互联网汽车却并不仅仅是一种交通工具,还即将成为个人移动设备的载体。结合个人电子学,互联网汽车将移动设备与汽车的功能整合到一个独立、安全、个性化的环境中,重新定义了移动体验。

智能手机作为一种文化符号,尤其针对零零后的一代来说,早已取代了汽车。据Pew统计,因得益于多功能性,智能手机的应用发展迅猛,甚至超越了其他服务商及媒介(图1)。

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图1:用户接受智能手机的速度比接受其他通讯设备及媒介的速度增长率更快(来源:Pew研究中心)

不可否认,智能手机在人类与社会的深度交流中扮演着重要的角色。同样,用户也非常依赖于这种私人设备,比如:人们利用智能手表和体能检测器来更深一步的了解自己的身体和周边环境。互联网汽车将通过私人设备来扩大资源的深度及广度,并且提升智能手机和其他移动设备在用户与汽车交流中的作用

智能手机在交通运输中流行起来,俨然已经成为它们众多角色中的一部分。人们现在十分依赖智能手机,通过APP来获取更多的服务,比如说路线规划、导航、拼车、交通安全、获取停车信息、运输数据管理、燃油购买以及燃油消耗情况监测。实际上,互联网汽车是基于用户习惯而建立起来的,这不仅仅局限于APP本身,还包括简单、直接的交流界面以及用户已经与APP建立起来的交流模式。

智能手机的崛起

在与智能手机合作的众多项目中,互联网汽车始终坚持在现存关系的基础之上与智能手机建立合作。苹果、安卓等车载系统已经能够实现在汽车中控上显示手机APP的功能。对于用户来讲,这些系统能够让他们更容易获取想要的APP以及线上服务。供应商通过远程访问APP让用户能够远程定位并开锁车,这项服务促使双方的合作关系持续升温。

随着互联网汽车功能的增强,该平台打算大幅度提升服务质量。比如说在刚刚兴起的数字钥匙方面,就像是沃尔沃允许车主使用智能手机给另一个人提供临时的远程数字钥匙,这样一来,司机授权把车开到零售商店,然后该商店将物品送到停车地点,用一次性数字钥匙开车锁,随后车锁就能够自动锁上。

在这些有趣的汽车功能中,数字钥匙技术才是一个亮点,尤其是在年轻人群体中,因为当先进的互联网汽车技术投入市场,年轻人的购买力也随之增长。据J.D.Power调查公司2017年的美国科技精选数据表明,零零后的一代尤其愿意为智能手机或手表的数字钥匙功能买单,而不再是物理钥匙或钥匙卡。

充足的资源供给

在扩展移动设备功能方面,存在许多新的潜能:互联网汽车对这些装备提供充分的补给,使装备持续工作,比如说导航,相对于车载导航系统,许多用户更倾向于使用智能手机导航APP。实际上据J.D. Power调查公司2016年美国科技体验指数研究表明,在附有内置导航系统的汽车的新用户中,近约三分之二的用户并没有使用车载导航系统,而是使用智能手机或者是便携式导航设备。

汽车完全可以充分利用其车身优势,用已有的能量源来支撑一个更加精准的信号接收平台,或者是在GPS信号弱时利用先进的惯性测量单元来供给该平台以完成定位追踪。同样,互联网汽车平台也可以提供能源来缓冲像详细路线图这一类的大数据集,这都能够加强汽车性能,并填补GPS或者蜂窝数据所遗漏的部分。同样重要的是,汽车导航平台能够提供附加的导航方案来对抗错综复杂的信号干扰,包括导航信号出错等情况。

智能手机的小巧满足了人们对于移动设备的切实需求,但却降低了用户沟通的效率,尤其是在驾驶过程中。除了在小屏幕上去寻找界面功能存在困难之外,智能手机用户在驾驶过程中去搜寻某个APP触摸点时也会十分抓狂。

而互联网汽车平台就能够解决这些问题,一方面利用智能手机成像的高性能绘图法,另一方面基于特殊半导体装置,为用户提供了精准的手势交互界面。比如美国AD公司的ADUX1020把基于飞行时间技术的光学传感系统和二维姿态检测技术结合在一起,来支撑更加错综复杂的手势交互。Microchip的GestIC系列利用近场RF来实现用户的3D手势检测。这些设备的交互界面可以使驾驶员或乘客更易用特殊手势或手指动作来操控资讯娱乐及环境系统,而不再是要求用户去触摸物理按钮或者找到屏幕上的确切位置(图2)。

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图2:Microchip的GestIC系列IC能够提供先进的3D手势交互功能,减少使用智能手机小型触摸屏带来的干扰。(来源:Microchip)

除了为用户交互提供了一个更好的选择,互联网汽车还是一个海量信息提供平台。就像可穿戴设备为用户提供身体健康和即时环境方面的详细信息一样,互联网汽车平台能够提供关于车辆和行驶路线的深层次信息。运用互联网汽车的嵌入式传感器以及连通性装置,互联网平台就能提供并更新一套基于大量数据资源(如V2I和V2V技术)所形成的高自动化驾驶地图,而这一套服务是智能手机所不能实现的。将高自动化驾驶地图、V2I,、V2V的数据与司机的安全认知整合起来,这个高级平台就能够让司机们通过智能手机更新数据,即使是在车外。

硬件基础

在汽车与移动设备的相互作用过程中,互联网汽车平台将会充分利用硬件设备的潜能,并针对汽车市场的广泛需求进行进一步调整。无线业务是互联网汽车的发展基础,并且汽车平台将充分利用起包罗万象的连通性选项。连同专项协议一起,例如用于短程V2I 和V2V短程交互的无线端口,互联网汽车平台会在现有的蓝牙选项基础之上增设无线网络连通技术,这对于移动设备用户来讲是最值得期待的功能。

用户已经可以创建车载无线网络热点,与他们的智能手机、连接车载电源的专用设备甚至汽车的标准ODB-II端口共享网络。然而,因缺少一个更大的汽车天线集成系统,这种专用无线网络热点在处理弱载波蜂窝信号时还是有局限性的,就像是智能手机的导航应用在GPS信号弱时很难工作一样。增加像美国AD 公司AD9363无线电频率收发器一类的高级捷变频设备、车载系统,就可以通过在车辆中架设高性能天线设备,为运营商提供可靠的连接端口。

在汽车内部,该高级设备能够将蓝牙收发器与支持2.4 GHz或5GHz无线电的双频段无线网络结合起来。为了达到车载无线网络的快速接收效果,尤其是针对移动装置的视频数据流,厂商已经着眼于设备性能的增强,比如强固连结的多路输入与输出和实时同步双频段(RSDB)。RSDB支持2.4 GHz和5GHz频段的同时操作,以此能够使高通量连接分配到各种类型的个人设备以及车载无线网络装置上。

汽车制造厂商其实也认清了一点,智能手机、平板电脑以及其他移动设备的需求增长意味着这些设备急需再次更新。无线电联盟的Qi等标准无线电力条款,有助于简化智能手机应用的这一方面工作。司机跟乘客只要简单的把兼容设备放置在车载Qi-兼容充电板上就可以,而不用再应对那些混乱的充电线。一旦被嵌入到这种充电板中,高效充电线圈如Molex的PowerLife coils,就能够支持多重频率,这也能够给予开发商在与大众所期望的高级汽车无线电频率环境相融合时一定的灵活性。在驱动这些线圈时,Qi兼容的无线充电技术使用Qi协议中定义的反馈机制来安全地管理设备充电。

除了这些个人原件和子系统,相关的架构,如英特尔的GO平台,为协同各种各样的硬件及软件系统,提供了一个统一的框架结构。针对自动驾驶汽车应用软件,GO平台设计了一种架构体系,它结合了基于ASICs的加速器和计算机资源,旨在能够兼容从英特尔的Atom处理器到高性能的英特尔Xeon处理器,再到Arria 10 FPGA。

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图3:为无人驾驶汽车而设计,像Intel GO平台这样的参考架构提供了一个技术基础,可以从基于的Atom系统(这里显示)到基于Intel Xeon处理器的高性能多板系统。

在这个平台中,专业装置提供动力跟性能,同时也使汽车功能的安全系数要求达到ASIL的D水平。这个平台虽然是为自动化或半自动化的汽车系统所创建的,但该平台也为下一代系统指明了方向,那就是建立一个服务类别更加广泛的系统,包括对移动设备的综合支撑。

受众接受障碍

尽管已经将硬件和软件基础准备好,能够加强互联网汽车与移动设备之间的合作,但产品的部署却不仅仅取决于技术方面。将智能手机与互联网汽车融合并保证其安全性的想法需要经过从智能手机到汽车功能性的转变。用户可能会觉得离开智能手机是一件很难的事情,更别说为其买单了。据J.D.Power调查公司2017年技术精选研究表明,受众更愿意为安全型产品买单,比如碰撞保险和辅助驾驶,而不愿意去购买诸如娱乐性及连通性的便利型产品。

即便这样,智能手机与汽车的完美结合却解决了一个大难题——驾驶时分散注意力。移动设备将所有导致司机注意力分散的关键风险因素整合到一起,致使司机的视线离开路面,至少会有一只手离开方向盘,并将注意力从驾驶过程中转移开。由于存在着与手持应用相关的多重危险因素,当地的立法机构制定了禁止车辆司机使用手持设备的法律。互联网汽车平台就能够消除这些危险因素,使用户在驾驶过程中也能够使用智能手机的核心功能。

结论

通过应用镜像和远程访问功能,汽车行业已经显露出了智能手机和汽车之间潜在的协同效应。更多先进的互联网汽车平台承诺,将提供与智能手机互补的服务,并保证在汽车内使用的安全性,从而加强与智能手机的合作关系。对于这些平台来讲,高端半导体材料和平台的架构为互联网汽车的新兴需求打下了良好的技术基础。与此同时,智能手机-互联网汽车方案的出现,也取决于成本因素,该成本因素与安全认知同样重要。

原文链接:http://www.mouser.com/applications/connected-vehicles-safely-leverage-sm...
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