汽车电子装置上的应用

  摘要：蓝牙作为一种新的短距离无线通信技术标准，正在受到全世界越来越多工业界生产厂家和研究机构的广泛关注。近，在世界各地计算机、电信、IT及汽 车行业的展览会上，众多厂家生产的基于蓝牙技术的产品纷纷亮相，罩在蓝牙技术上的神秘面纱，正在被慢慢揭开。本文在介绍蓝牙技术发展过程的基础上描述了蓝牙技术在汽车电子方面的应用和未来发展的前景。

    一、蓝牙技术的发展
    蓝牙技术，是以公元十世纪统一了国家的丹麦国王哈拉德·布鲁图斯（Harld Bluetooth）的名字命名的。这位与众不同、功绩显赫的丹麦国王，无论如何也没有想到他的名字居然会在千年以后成为一项高新技术的代名词而响彻全球。中文译名取蓝色萌芽可以说是音意双关。
    蓝牙技术(Bluetooth)是由、爱立信、IBM、英特尔、诺基亚发起成立的蓝牙国际集团（Bluetooth SIG，Special Interest Group）采用了技术标准公开的策略来推广成功的，该组织成立于1998年5月。1999年12月1日,美国的软件巨头微软公司也一改过去观望的态度，正式宣布加盟蓝牙特殊利益集团、并与3Com、朗讯、摩托罗拉公司及原有的五家公司一起成为蓝牙特殊利益集团的九个领导成员，共同致力于在全球范围内将此项无线连接技术标准推向市场。到2000年11月, 蓝牙特殊利益集团SIG自成立以来，加盟支持的公司已超过2000余家，其中包括诸如AMD、康柏、DELL、惠普、德仪（TI）、高通以及卡西欧、、、、精工、等许多世界的计算机行业、通信领域以及消费电子产品，甚至还有汽车与相机制造商和生产厂家。一项公开的、全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持是以往所罕见的，幕后的原因必然是基于此项蓝牙”技术的产品具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。美国性杂志《网络计算》将蓝牙与８０２．１１ｂ无线局域网及宽带技术等评为了“十年来热门新技术产品”。可以预计，蓝牙技术将会给现代信息社会中，人们工作和生活方式带来一场新的革命。在不久的未来，基于蓝牙技术的产品将会形成一个新的浪潮，势不可挡地席卷全球。
    二、蓝牙技术
    蓝牙是一种极其先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准，其目标是实现高数据传输速度1Mbps（有效传输速度为721Kbps）、大传输距离为10厘米～10米，通过增加发射功率可达到100米。其使用的收发器是不必经过申请便可使用2.4GHz的ISM（工业、科学、医学）频带，在其上设立79个频带为1MHz的信道，以每秒切换1600次的频率、滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发，，并能够同时支持同步通讯和异步通讯。

    利用蓝牙技术的设备可以和其他七个以内的设备构成所谓的蓝牙微网（Piconet），共享1Mbps的频宽，而一个蓝牙设备可以同时加入8个不同的微网，每个子网分别有1Mbps的传输频宽。运作时，二个以上的装置共享一个频道即构成一个微网，并由其中一个装置主导传输量。由于同一时间每个装置还可以分别隶属于不同的微网，因此，各个蓝牙装置就可通过网网互连，互相传递资讯。当设备未加入蓝牙微网时，它会先进入待机状态，在此状态下，随时传呼讯息，直到收到的讯号与自己本身的识别码相关时才会启动自己，并且呼叫连结程序，接着进行识别码的确认及信号时间的同步，以便决定往后跳频，从而建立一个微网络。在这样一个微网中，用户将不再受到各种电缆的束缚，能够轻而易举地拥有一处宝贵的个性化空间，轻松享受无限自由的乐趣。
    采用蓝牙技术，可以通过嵌入在电子装置上的一个写有程序的微电子芯片，使所有相关设备在有效范围内完成相互交换信息、传递数据的工作。它省去了那些将移动电话、个人信息处理系统及其他一些电子设备相互连接的电缆装置。
    当然，作为一种近距离的无线通信技术，蓝牙技术并不是的。但是与其他相应的无线通信技术比较起来，蓝牙技术的优势就在于它的全球统一的、开放的技术标准，蓝牙可传送影音资料，其他则不可能。另外，蓝牙不但可穿透物体传输，且不对准接收模组的方向就可传送资料，这是红外线传输无法作到的。对于移动设备而言，蓝牙具明显优势。蓝牙大的优势还在于，在更新网络骨干时，如果搭配蓝牙架构进行，使用整体网路的成本肯定比铺设线缆低。
    三、在汽车电子装置上的应用
    蓝牙技术虽然出现不久，但已受到许多方面的关注。它在汽车电子装置上的应用前景非常看好。刚开始，蓝牙技术主要应用在电话方面。但以后会有更多的服务提供，远程车辆状况诊断，车辆安全系统，车对车通讯，多媒体下载等都会实现。
    ABI发表的有关汽车与无线技术的调查报告显示，随着在汽车中使用蓝牙和Wi-Fi（802.11）无线技术，汽车内外的环境正在发生革命性的变化”。
    将来，以Wi-Fi和蓝牙为基础的汽车应用将为各行各业带来新的机会，从硅提供商到硬件制造商、汽车制造商、汽油零售企业等。
    电信正在成为汽车业界蓝牙技术的推动力，另一方面，美国联邦通信委员会（FCC）对DSRC（窄带通信）的5.850～5.925GHz频带的分配推动了Wi-Fi的发展。基此，将会进一步促进收费、移动商务和娱乐等具有相互运用性的基于Wi-Fi的汽车服务。
    不过，要想在汽车的生产工序中使用802.11硬件可能还需要2年左右的时间，但是支持蓝牙的设备则有可能在2003年初配备在美国、日本、欧洲的若干车型中。据报告预测，在2007年之前约20%的新车将嵌入蓝牙硬件，约12%的汽车将嵌入802.11硬件。
    德尔福汽车系统公司已经开发出可以让驾乘人员用语音进行操控的车载蓝牙设备；丰田汽车、日本电装、NTTDOCOMO、电器产业、日产汽车和等六家公司共同制订了利用蓝牙技术的车内无线免提规格--“ＣＣＡＰ”。利用该规格，手机通过蓝牙技术无线连接车载音响等设备，在行车时可以构筑更加安全的通话系统。摩托罗拉公司还为汽车生产商推出了一种蓝牙汽车工具包。有了它，用户操控手持蓝牙设备，就能够与汽车设备之间进行无线联系，比如无线遥控打开车门、与车内车辆检测系统无线交换数据库。采用蓝牙技术的车载装置将使人们很容易在车内通过英特网下载音乐、录像和发送电子邮件。

    蓝牙技术还可以用在遥控汽车上。SigmaComtech介绍了一种用具有蓝牙功能的操作杆来无线控制汽车，输入指令从操纵杆传送到计算机，由其产生控制信号发送给汽车。这一平台还可以在工业应用中使用。
    同时，蓝牙技术还可让用户在驾车时将移动电话和个人电脑进行连接，就算此时你的笔记本电脑已关闭并存放在手提箱内，也可以“委托”蓝牙去寻找相关资料，在驾驶的同时把问题解决。另外，有了蓝牙技术，驾驶者还可以通过移动电话屏幕随时阅读邮件标题并查阅电子邮件，甚至还可以下载音频和视频内容，这一切使汽车网络化的梦想得以实现。更重要的是，蓝牙可以帮助汽车各部份数据处理器实现无线连接，使车上所有的信息装置都实现数字化，包括汽车车厢、发动机、底盘、电器、座椅等,从而使汽车真正实现网络化与智慧化。用户可以在接近自己汽车的短程范围内，通过手机让汽车预先发动起来，以便随时出发。
    有技术人员预期，将来的汽车一旦发生故障，故障码会立刻显示在电脑屏幕上。驾驶者可以通过“蓝牙”技术发E-mail到指定的汽车维修中心，那里的工程师通过查看故障码和从数据库中调取的车辆相关资料，可以遥控判断故障位置和原因，并拟定解决方案，然后将这些数据返回给驾驶者，由其本人完成数据纠错和故障即时排除。毫无疑问，“蓝牙”技术已经逐步延伸到汽车领域，它将使汽车的内外环境发生革命性的变化。
    然而到目前为止，汽车工业采用蓝牙技术的步伐仍然很缓慢，主要原因是汽车工业对可靠性的要求和面临的环境挑战远远高于台式设备。大部份为买新车至少花费了2万美元的汽车用户，一般来说很难容忍一些小的计算故障，而对台式系统来说这些问题可被接受。汽车行驶时会遇到凹凸不平的路面，不同的外部环境下，车内的温度变化范围可能从-40~185°F，这对车载电子设备来说都是十分不
利的。
    Malhotra说：“如果你想在车内使用电话或其它的免提电子设备，就必须要考虑一些技术问题。”联合商情信息公司分析师Frank Viquez表示：“极端的温度条件和冲击震动是目前为止影响蓝牙产品在汽车工业中获得普及的主要障碍。”Viquez说，“但是，我们开始看到有重大的转机出现。”
    CRS公司不久前宣布新推的Bluecore-2外部芯片，其处理能力可支持车载免提移动电话，适应在-40-85℃范围内的苛刻环境下工作。该芯片已经开始大批量生产，具有支持免提和其它协议层的功能，例如主控制器接口，不再需要分离的处理器。CSR也向开发蓝牙系统的汽车制造商和级供应商，提供包括芯片和支持电路在内的参考设计。
    英飞凌(Infineon)科技公司以及Broadcom公司也已经推出了可以在汽车温度范围下工作的蓝牙芯片。据称，英飞凌的BlueMoon单芯片和Broadcom的BCM2033单芯片蓝牙系统都具有从-40-105℃温度范围内正常工作的能力。英飞凌还宣称其芯片通过了-40-105℃温度范围内的蓝牙SIG(蓝牙特殊利益小组)认证。这些芯片的问世对于在车辆中引入蓝牙短距离无线技术是非常关键的。为进一步促进蓝牙在汽车工业的广泛应用，AMI-C和SIG等团体还宣称将努力加速标准起草的工作。AMI-C期望能建立规范，把驾驶员与基于蓝牙技术的产品之间交互操作的方式进行标准化。据他们声称，这些标准将有助于减少驾驶员的识别工作。AMI-C也宣布计划解决与其它器件之间的电磁干扰问题，例如工作在相同或临近频率的卫星广播接收机等设备。Malhotra说，“当前，对于蓝牙器件和卫星广播的带外通讯是否会彼此干扰的问题，我们还不能十分肯定。”
    其它的蓝牙供应商也在检查诸如安全性之类的问题。Rappore Technologies公司市场总监Gordon Mella认为，车内蓝牙器件可以发射信号，这些信号可能被临近的车辆截收。他说，“大多数人并不十分了解锁定自己端口的意义，但是我们需要使客户确信，无法闯入他们自己的网络。”该公司不久前发布了名为Rappore Shield v1.0的软件技术，应用于蓝牙设备，解决潜在的安全问题。
    四、发展前景
    业界观察家称，在接下来的五年内，基于蓝牙的汽车技术呈爆炸性增长态势。ABI预期，到2004年上半年，北美将近有三分之一的手机型号支持蓝牙，是2003年同期的两倍。而且，由于近Acura、奥迪(Audi)、凌志(Lexus)、林肯(Lincoln)、Maybach和丰田(Toyota)等汽车厂商宣布要采用蓝牙技术，该技术在汽车中的应用情况在2004年将发生显著改观。并预测，2008年全球生产的汽车中，将近五分之一将安装支持蓝牙的硬件。

    有关预计表明，这个变化将导致汽车市场上蓝牙芯片销售额的急剧增加，到2006年将有13%的汽车装备蓝牙产品。Viquez指出，近几年由于蓝牙技术在功耗和成本上优于802.11，它将成为汽车无线应用的技术。另外一个原因是802.11基于汽车的标准才刚刚推出。“蓝牙芯片的成本较低，易于集成。”Viquez说，“目前蓝牙的大应用在于电话市场。如果这与汽车结合在一起，将是一个巨大市场。”
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