Автомобільна електроніка

Поки різні компанії IT-індустрії думають і ворожать, яким же буде образ і суть цифрового будинку майбутнього, автомобіль, як найбільш звичне місце проживання багатьох жителів нашої планети, давним-давно обзавівся цифровим статусом. І справа тут зовсім не в типовій комп'ютерній системі управління бортовими процесами або в цифрових плеєрах і приймачах, які теж являють собою елементи "цифрового автомобіля". За останні роки електроніка зробила крок так далеко, що тепер не рідкість автомобілі, оснащені швидкісним підключенням до Інтернету та цифрового ТБ, обладнані бортовою системою GPS, аварійного виявлення і багатьма, багатьма іншими компонентами, про застосування яких десяток років тому могли тільки мріяти фантасти. Останнім часом справа доходить навіть до випробувань автопілотів, що дозволяють забезпечити безпечну парковку, і навіть про інтелектуальні бортових системах, мало не пальцем показують, на якій вулиці немає пробок і де дешевше заправитися бензином.

У той же час кількість любителів удосконалити свого залізного коня, оснастити його власноруч зробленим комп'ютером або унікальними електронними тюнінгованим штучками також росте по експоненті, у повній відповідності з числом автолюбителів на земній кулі.

Уявіть собі, що щодня у світі з'являються сотні нових автомобільних аудіо-, відеосистем; навігаційних систем пристроїв зв'язку, нарешті, незліченна кількість автомобільних аксесуарів і пристосувань. Нарешті, не варто забувати, яку кількість щойно винайдених революційних технологій з'являється вперше саме в складі автомобільної техніки, і вже тільки після цього впроваджується в інші сфери життєдіяльності людини.

З цього випливає несподіваний, але цілком логічний висновок: не можна осягнути неосяжне і охопити всі цікаві автомобільні тематики.

Цифровий автомобіль майбутнього

Будь-яка технологія, переростаючи свій дитячий і юнацький періоди становлення, прагне до досягнення "людського" рівня взаємодії з користувачем. Так було, наприклад, з комп'ютерами: від тумблерів і перфокарти, які відзначали кожен біта програми, до клавіатур, мишкам, сенсорних екранів, пультів дистанційного керування та пристроїв голосового управління; від різнокольорових лампочок на пульті, диких взвізгов динаміка до 3-мірних екранів і повної візуалізації спілкування ПК з людиною.

Цифрові автомобілі майбутнього - принаймні, що розробляються нині концепти таких автомобілів, рухаються в напрямку розвитку інтелекту бортової електроніки. Одним з найбільш цікавих подій весняно-літнього сезону 2005 в плані розвитку майбутнього цифрових автомобілів стала представлений компанією Intel у рамках конференції IDF Spring 2005 концепція розробки технологій, які дозволять наділити електронні пристрої майбутнього "цифровим інтелектом". Основна родзинка концепції - у створенні технологій, максимально інтуїтивних, інтелектуальних, близьких людині:

У рамках Форуму Intel для розробників вперше був продемонстрований мобільний концепт-ПК, інтегрований в позашляховик Land Rover. На цьому прикладі було продемонстровано, як за допомогою док-станції можна запросто встановити комп'ютер або витягти його з автомобіля. Концептуальний мобільний ПК підключається без проводів до автомобільної аудіосистеми через звуковий адаптер з інтерфейсом Bluetooth і дозволяє використовувати функції GPS для навігації автомобіля. Втім, це далеко не повний перелік можливостей концепції цифрового автомобіля Intel. Бортова система оснащена сенсорним екраном з вбудованими динаміками, не потребує клавіатурі, хоча, і можливе підключення дротової або бездротової клавіатури за бажанням користувача. Тут же - змінний DVD-програвач, навігаційна система GPS, вбудовані відеокамери для спостереження за ситуацією на дорозі, об'ємні мікрофони, повний комплект обчислювальних і комунікаційних можливостей, включаючи підтримку бездротових мереж.

Унікальний проект, розроблений фахівцями московського офісу Intel і компанії Multimedia Club за участю компанії Sony, заснований на модифікованому автомобілі BMW 8 серії. Мозковим центром цифрового автомобіля став персональний комп'ютер Shuttle XPC на базі процесора Intel Pentium 4, в якому використана одна з передових технологій - спеціальна система охолодження, що дозволяє істотно знизити габарити ПК і вироблений ним шум.

У салоні машини встановлений суперсучасний мультимедійний комплекс на основі технології Intel Centrino для мобільних ПК. Комплекс надає водієві і пасажирам широке коло можливостей - від прослуховування музики та перегляду відеофільмів до швидкісного доступу в інтернет і вказівки маршруту руху за допомогою навігаційної GPS-системи. Мультимедіа-комплекс цифрового автомобіля управляється за допомогою сенсорного екрану або голосових команд.

У концепт-карі також встановлена ​​безпровідна точка доступу, яка дозволяє зв'язатися з "мозковим центром" автомобіля з відстані до 50 метрів. Зв'язавшись з встановленим в машині мультимедіа-комплексом за допомогою ПК або ноутбука, можна відновити наявний в автомобілі контент. Управляти встановленої в машині апаратурою можуть і пасажири, для цього потрібно лише підключитися до бортової мультимедіа-системі автомобіля за допомогою кишенькового ПК або смартфона. Нарешті, інтегрована Web-камера забезпечує передачу зображення у реальному часі, що дозволяє, перебуваючи в дорозі, організувати відеоконференцію.

У найближчі десятиліття можуть бути реалізовані такі ідеї: вбудована в автомобіль система зв'язку, керована за допомогою голосових команд через об'ємні мікрофони, яка зможе переводити розмову з людьми в інших країнах на іншу мову у реальному часі. Система навігації, що попереджає приємним голосом про проблеми з дорожнім трафіком і рекомендує способи об'їзду заторів. Щоб реалізувати ці зручні та привабливі можливості в нових продуктах, потрібно переглянути як загальний підхід до розробки комп'ютерних платформ, так і відносини виробників цифрової техніки з розробниками автомобільної техніки. Саме на це в найближчі роки будуть націлені зусилля багатьох R & D відділів компаній індустрії.

Безпека на дорогах

Вже з 2007 року повітряні подушки безпеки, завдяки розробкам фірми Siemens VDO Automotive AG, зможуть спрацьовувати не тільки від удару, але і від звуку. У ході досліджень компанія розробила спеціальний сенсор, який стежить за вібраціями ходової частини автомобіля. Таким чином, зіткнення фіксується раніше, і його серйозність оцінюється сенсором протягом декількох мілісекунд, після чого включається викид необхідних подушок безпеки і фіксується ремінь безпеки.

Сенсор Crash Impact Sound Sensor (CISS), здатний "почути" аварію, до установки в автомобіль проходить випробування мільйони разів. Принцип його дії заснований на тому, що при зіткненні різної тяжкості звукові хвилі також різні. У комбінації з інформацією про прискорення вони дають електроніці чітку картинку того, що відбувається.

Зараз важко сказати в яких автомобілях будуть використовуватися ці розробки. Відомо, що Siemens VDO поставляє аварійні сенсори автовиробникам всього світу з 1996 року, і нові сенсори CISS обіцяють стати досить затребуваним засобом безпеки. У подальших планах Siemens VDO - розробка "зрячого автомобіля", який зможе уникати інцидентів завдяки наявності інтелектуальних відео сенсорів.

Найбільш досконалі сучасні автомобілі обладнані складними механізмами гальмування, де при натисненні педалі газу водій задіює систему магнітних сенсорів, що реєструють кутову швидкість натискання, а лінійне рух перетворюється в обертальний. Дані, перетворені в електричний сигнал, використовуються для контролю двигуна і гальма. Все добре, але такі системи досить складні, дороги і все ж вимагають значного часу для перемикання. Нова ідея, розроблена інженерами інституту Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (IIS) полягає в миттєвому перетворенні відхилення педалі газу в електричні сигнали, що дозволяє згенерувати сигнали для комп'ютерної системи контролю в цифровому вигляді, виключивши необхідність в трансмісійних механізмах. Спеціальний 3D cенсор, розташований під педаллю газу, вимірює магнітне поле в трьох просторових осях одночасно з точністю до 0,1 °. Вже відомо, що новою розробкою зацікавилася компанія BMW, яка вже виробляє випробування системи на своїх автомобілях.

Практично з моменту винаходу автомобіля, однієї з найважливіших проблем безпеки були і залишаються викрадачі. Останнім часом з цією проблемою частково справляються інтегровані системи спостереження за допомогою системи глобального позиціонування GPS. У разі викрадення досить повідомити відповідним службам, які займуться розшуком викраденого автомобіля з хитромудро захованої у важкодоступному місці системою GPS.

Втім, зараз не рідкість і пропозиції для самостійного відстеження місцезнаходження машини. Наприклад, система від компанії OnStar, для підключення до якої досить просто натиснути кнопку на вбудованому мобільному телефоні. Система дозволяє отримувати усні вказівки про напрямок руху або визначати місцезнаходження автомобіля після аварії. Більше того, може бути посланий сигнал для відкриття дверей, дистанційного включення світлової або звукової сигналізації для допомоги власникам автомобіля на величезних парковках.

Як відомо, найчастіша причина ДТП - перевищення максимально дозволеної швидкості. Обладнання, яке буде постачати IBM, здійснює функції мобільного зв'язку і GPS-терміналу, дозволяючи державним агентствам стежити за переміщенням автомобілів та їх швидкістю. У системі закладено майбутній розвиток із застосуванням дисплея, систем розпізнавання і синтезу голосу. Розгортання системи очікується наприкінці 2006 року, на першому етапі обладнання буде встановлюватися на державному автотранспорті. Передбачається, що перевищення швидкості буде супроводжуватися не тільки відсиланням повідомлення "куди слід", але і набридливим звуковим сигналом.

Бездротові технології

Зовсім недавно з Ізраїлю повідомили про розробку голосової системи для подорожей в Інтернеті під час водіння автомобіля. Проект Maestro претендує на розробку першого повністю автоматизованого засоби використання Інтернет за допомогою голосового інтерфейсу. Для роботи використовується лише мікрофон і динаміки, залишаючи вільними руки водія. Комп'ютеру можна задавати питання і вислуховувати його відповідь, задати навідні запитання по навігації в заданому районі, вказати назву ресторану і отримати його координати, і так далі. Система виконана на базі двох стандартних модулів розпізнавання голосу від Microsoft і власне модуля Maestro, керуючого процесом. Під час отримання запиту Maestro задіє ПЗ для розпізнавання голосу, потім - модуль для формування запиту, і далі вводить отриману фразу в пошукову систему, наприклад, Google. Відповідь повертається в Maestro, який перетворює текст у промовленою синтезатором фразу для водія.

Поки невідомо, чи буде затребувана цікава розробка, що ведеться зараз у стінах лабораторій Intel, автолюбителями майбутнього, але якщо вже їм все одно буде необхідний бездротовий Інтернет, цілком на часі варіант визначення місця розташування з використанням тріангуляції за сигналами мереж Wi-Fi або GSM.

Як відомо, достатньо випадків, система позиціонування, заснована на використанні традиційного супутникового GPS, не здатна функціонувати в умовах щільної багатоповерхової забудови мегаполісів. Бездротові мережі позбавлені цього недоліку, плюс, крім широти і довготи також здатні визначати висоту користувача над рівнем моря.

Сільська Передмістя Щільна У приміщенні

місцевість забудова

Порівняння характеристик систем позиціонування (точність, доступність, час визначення)

Фахівці Intel бачать своєю метою створення універсальної системи для всієї земної кулі. Переваги такої технології очевидні: відпадає потреба у використанні додаткового GPS чіпа, все робиться за допомогою вже наявних компонентів Wi-Fi і обчислювальної потужності процесора, знижується ціна. Можна також згадати бостонську компанію Skyhook Wireless, яка вже представляє сервіс використання мереж Wi-Fi в якості систем позиціонування в деяких щільно забудованих районах США.

Автомобільні мобільні телефони

Поряд з потужними, інтегрованими в автомобіль універсальними комп'ютерними багатофункціональними системами, багато корисних для автомобіліста функції може виконувати простий мобільний телефон. Точніше, телефон, з вигляду нагадує мобільний, але оснащений додатковою Автолюбительські функцією.

Приміром, слайдер LG-SV900, що поставляється на південнокорейський ринок компанією LG Electronics спільно з оператором SK Telecom. Мобільний цікавий вбудованим GPS приймачем з набагато більш високою точністю визначення місця розташування, ніж реалізованою в інших "навігаційних" телефонів, а також наявністю детальною картою Південної Кореї. Все це поєднується з вбудованим FM-трансмітером, що передає звуковий сигнал на аудіосистему автомобіля. З обох сторін корпусу цієї моделі розмістилися інформаційні світлодіоди, що показують правильний напрямок руху за заданими координатами.

Подібна модель телефону - SPH-S1100, також випускається компанією Samsung Electronics. Телефон SPH-S1100 також володіє вбудованою картою автошляхів та приймачем GPS, дозволяючи водієві отримувати інформацію про рух в реальному часі, і користуватися системою навігації як якщо б це була навігаційна система в автомобілі.

Компанія Audi пішла в цьому напрямку ще далі. За заявою представників компанії, в автомобілях Audi A6 і A8, завдяки підтримці профілю A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) технології Bluetooth, в обов'язковому порядку буде реалізована інтеграція мобільного телефону в бортовий комплекс машини. Вже точно відомо, що один з варіантів комплектації автомобіля Audi A6 Avant, у якого A2DP вже вбудований, буде поставлятися в комплекті з телефоном Samsung D600. Користуючись системою приладовій панелі автомобіля, буде забезпечена можливість перегляду телефонної книги телефону, списку дзвінків, а також передача музики з телефону на стереосистему автомобіля. Більш того, прямо з панелі приладів можна буде набрати номер і поговорити з абонентом по гучному зв'язку, в той час як телефон залишається лежати в кишені.

Автомобільна навігація

Персональний електронний штурман, встановлений над приладовою панеллю, варто за теперішніх часів досить небагато, зате дозволяє уникнути безлічі пробок і заторів, а також вибрати оптимальний маршрут слідування в малознайомою місцевості. Можливо, з часом кишенькові комп'ютери з GPS приймачами, що використовуються нині повсюдно в якості бортових навігаційних систем, стануть обов'язковим елементів екіпіровки кожного автомобіля, проте в даний час покупка такого пристрою в комплекті з картами місцевості - мабуть, найшвидший і найменш клопіткий спосіб долучитися до глобального позиціонуванню автомобіля.

Так, система iCN 520 від компанії Navman цікава наявністю оновленої версії навігаційного програмного забезпечення SmartST 2005 Navigation, що надає водієві можливість знаходити адресу за допомогою назв населених місць, поштового індексу, назв вулиць - аж до згадки місцевих визначних пам'яток.

Що цікаво, карти для Navman iCN 520 з великим реалізмом в 2-мірному або 3-мірному режимі передають контури місцевості, більш наочно відображають споруди, ліси, залізниці та інші деталі.

Система Garmin GPSMAP 376C, включає в себе GPS-навігатор, супутникове радіо і метеорологічне пристрій.

Потужна всепогодна ударостійка система оснащена 3,8-дюймовим дисплеєм 480х320 з підтримкою 262000 кольорів і, разом з позиціонуванням автомобіля, може показувати погоду безпосередньо на відображуваної карті. Все, що для цього потрібно - підписатися на сервіс XM WX Satellite Weather, який передає через супутникове радіо GXM 30 відповідні дані. Що особливо цікаво, на карті можна подивитися не тільки поточну погоду, але й прогноз на найближчий час. Безумовно, при відповідній оплаті сервісів є можливість користуватися іншими більш ніж 150 каналами XM Satellite Radio, за якими передають музику, новини і багато чого іншого. Фактично, це універсальна автомобільна система, але в дуже компактному виконанні.

Система самодіагностики машин

Discovery News повідомила про великий прорив в автомобільній технології: автомобілі майбутнього будуть в змозі відслідковувати і діагностувати свої неполадки. Згідно з дослідженням, нова технологія буде визначати, які деталі пошкоджені, і який, виходячи з цього, термін їх експлуатації. Таким чином, власники автомобілів зможуть дізнаватися, на якій стадії своєї «життя» перебуває кожен вузол машини.

У своїй роботі дослідники поміщали автомобіль Isuzu на автоматичний вібратор, що моделює вибоїни і нерівності при звичайній поїздці. Сенсори приєднувалися до рами машини, до рульового управління та іншим її частинам для того, щоб вимірювати рівень створюваних вібрацій. Після цього було змодельовано пошкодження, яке полягало у випаданні болта, що з'єднує важіль управління з поворотним кулаком.

Нові вібрації були проаналізовані за допомогою комп'ютера. Виявилося, що комп'ютер зміг визначити і оцінити ступінь пошкодження, зробивши можливим точно вказати на пошкоджену деталь. Адамс у своєму інтерв'ю Discovery News каже з цього приводу те, що всі механічні системи мають свій характерний «портрет вібрацій». Такий портрет показує, як одна деталь реагує на взаємодію з іншими вузлами. Відповідно, якщо яка-небудь деталь виявиться пошкодженою, то це, в свою чергу, призведе до зміни портрета вібрацій всієї системи як цілого. Саме такі і зміни і відслідковуються, і по них потім відновлюється місце розташування і ступінь ушкодження.

Інтегровані системи від Siemens VDO

Основним аспектом Siemens VDO при розробці даного автомобільного набору стало взаємодія між водієм і системами. Фактично, це буде спілкування між людиною і машиною.

Так, система Siemens VDO pro pilot постійно стежить за дорожньою обстановкою з усіх боків автомобіля, тим самим, гарантуючи водієві інформування про будь-якої потенційної небезпеки. Наприклад, помічник зміни смуги руху, що стежить за рухом позаду автомобіля, зможе попередити водія про небезпеку вчинення ним даного маневру. Аналогічна радарна система забезпечує безпечне відкривання дверей, інформуючи про що наближаються ззаду велосипедистах, людях, ролерів або машинах.

Помічник стеження за дорогою використовує відеокамеру з унікальним програмним забезпеченням, яка реєструє догляд машини з займаної смуги і попереджає про це водія шляхом вібрації керма. Інша система - стеження за дорожніми знаками - буде попереджати водія про те, що він їде дуже швидко. Далі, система адаптивного контролю за рухом Siemens VDO вимірює відстань між даною і їде попереду машиною. Завдяки своїй низькій вартості і високої ефективності, остання технологія може знайти широке поширення для всіх класів автомобілів.

Ще одна система допомоги водієві дозволяє йому краще бачити при русі вночі. Вона включає в себе ІК-камеру, що реєструє об'єкти на відстанях до 150 метрів, і тепловізійної камери - для більш далеких дистанцій. Отримане цифрове зображення може відображатися на допоміжному дисплеї.

Нарешті, ще одна система допоможе водієві провести паркування. Використовуючи ультразвукові датчики, вона шукає відповідне місце збоку від дороги. Як тільки таке місце знайдене, система автоматично бере рульове керування на себе. Після цього водієві тільки залишається натискати педалі газу і гальма згідно подаються системою інструкцій.

Інтеграція перерахованих систем також дасть додаткові вигоди. Наприклад, навігаційна система в сукупності з помічником зміни смуги руху допоможуть більш точно вести машину. Ще однією перевагою інтегрованого підходу є використання сенсорів для безлічі застосувань одночасно.

Список літератури

1. Новини науки і техніки: http://livescience.ru/content/view/148/38/

2. http://newsleno.ru/id/29921/

3. http://www.3dnews.ru/auto/auto-digest-01/index3.htm

4. Автомобільний журнал "За кермом" http://www.zr.ru

5. Журнал "Майстер 12 Вольт" http://www.master12v.ru/