车载终端现状及发展趋势：《车联网技术与应用项目实践》成果

车载终端作为车联网的入口，是用户使用车联网服务的载体。用户了解车联网，基本是通过车载终端开始的，尤其是车载导航，其显示屏成为除电视屏幕、手机屏幕、计算机屏幕之外的“第四屏”。

随着汽车与互联网的紧密融合，消费者对于汽车的要求将不再是单纯的交通工具，如何做好车载终端，关乎着未来的车联网发展。苹果推出CarPlay、谷歌（Google）推出Android Auto、百度推出Car Life＋，以及阿里巴巴推出YunOS——这些科技巨头之所以不约而同地推出各自的解决方案，其目的很明确，就是在车载终端上形成自己的标准，而特斯拉Model S车内中控台及仪表板配备的超大尺寸液晶显示屏将这种想象空间无限放大。由于车载终端目前还没有真正实现大规模的联网，因此，车载终端这个第四屏已经成为企业争夺的地盘。

车载终端按功能可分为以下五大类。

第一类，基于卫星定位技术，具备移动通信能力，可实现车网互联及汽车定位功能的终端，包括定位终端、汽车追踪器、电子狗等。

第二类，基于卫星定位技术，具备移动通信能力，可实现车网互联及可采集车辆发动机等相关数据的终端，包括OBD（on-board diagnosis，车载诊断系统）、T-BOX（Telematics BOX）及HUD（headup display，平视显示器）。

第三类，基于卫星定位技术，具备高清数字显示屏，可实现导航影音娱乐功能及车内通信功能，可以人机交互的信息终端，包括车载导航终端、PND（portable navigation devices，便携式导航设备）、后视镜导航。

第四类，车载单元，具备专用短程通信功能，可以实现车载自组网功能的设备。

第五类，基于卫星定位技术，可实现车网互联、车车通信、车路通信、车内通信及可采集车辆相关数据，可以人机交互的车联网终端。

由此可见，终端的形态复杂多样，琳琅满目，但以上所罗列的具体终端未必都仅是车联网终端，因为车联网终端有一个统一的特点，就是可以实现车车、车路及车云之间的通信，并具备访问互联网的功能，所以无论是何种产品形态，总之车联网终端都要实现车与车、路及云端之间的互联互通。

1.车载导航终端

车载导航终端是安装在车辆中控台上面，集成了卫星定位系统、收音机、蓝牙及视频处理模块，能为驾驶员和乘车人员提供导航、通信、无线上网、位置共享、即时交流、影音播放、车辆检测、可视化倒车等功能的车载主机。车载导航又分车载DVD导航及无碟机导航。车载DVD导航支持CD及DVD播放功能。随着技术的不断发展和消费需求的变化，车载导航发展经历了三个不同的阶段。

1）第一阶段

第一阶段（1996年之前）由于汽车电子技术发展的制约，参与研发的厂商比较少，且集中在发达国家和地区，如欧美和日本。这个阶段具有代表性的是日本的电子企业，如先锋、索尼、松下、阿尔派、三菱、建伍等电气公司，终端价格高昂，因此，汽车厂商只为其少数高端车型配备，终端在整个汽车市场的占比非常少。这个阶段的车载导航终端在最初的时候只能报告驾驶员所在位置、预期到达的目的地及车辆行驶方向是否正确。随着技术的不断发展，车载导航终端逐渐实现了智能化，可以通过车载导航终端显示地图或进行语音提示，从而为驾驶员提供最优的行车路线指导。

其原理如下：先通过车载导航终端的GPS天线及GPS接收模块接收来自地球上空的GPS卫星所传递的数据，以此来测定车辆当前所处的位置，终端将GPS卫星所确定的位置坐标与存储在CD/DVD-ROM（CD/DVD-read only memory，只读光碟）中的电子地图数据进行匹配，从而确定车辆在电子地图中的准确位置，然后车载导航软件根据驾驶员的目的地，通过电子地图自动计算出最合适的行车路线，并将行车信息及行车规则通过车载导航显示屏传递给驾驶员，在车辆行驶过程中提醒驾驶员按照车载导航软件所规划的路线行驶，一旦车辆偏离路线，车载导航软件会重新计算并规划路径信息。在整个行驶过程中，驾驶员只要按照车载导航系统的语音提示就能准确、快捷地到达目的地。

2）第二阶段

第二个阶段（1996—2004年）的车载导航终端比第一阶段的更加智能，除了具备第一阶段的车载导航功能之外，增加了更多的如VCD（video compact disc，小型影碟）/DVD、电视等多媒体的播放功能。在导航方面，除了具备电子地图显示和电子语音提醒功能外，还增加了前方转向提示信息，也就是对于一些重要、复杂的交通路口，能提前在屏幕上显示路口的放大地图，并用醒目的提示信息指引正确的行驶方向。

这个阶段，导航电子地图形成了一定的标准，主要有欧盟的GDF格式（Geographic Data File）、日本的KIWI及美国的NAVTEQ。这些标准用于明确如何存储详细的道路、道路附属物及交通信息，用于描述和传递与路网和道路相关的信息，并规定了在导航应用时获取数据的方法，以及如何定义各类特征要素属性数据和相互关系。标准的制定解决了电子地图数据的存储格式，从而满足了嵌入式应用快速、精确和高效的要求，同时为车载导航及智能交通系统的建设提供了基础。此外，这些国家和地区对地图数据采取开放政策，大大促进了导航市场的发展。这个阶段电子地图的存储方式发生了很大的变化，SD卡（安全数码卡）成为主流。车载导航市场上，欧美、日本等发达国家和地区的企业依然占主导地位，终端价格相对第一阶段大幅下降，汽车厂商也开始为其不同车型的车辆配备终端，车载导航逐渐普及。

3）第三阶段

第三个阶段（2004—2010年）的车载导航终端除了具备VCD/DVD、电视等多媒体播放、导航之外，还增加了可视化倒车、轨迹倒车及蓝牙电话等多个功能，导航终端越来越智能化，已经发展成为车载多媒体导航影音终端，而车载操作系统主要以QNX和WinCE（Windows CE）为主。随着导航系统越来越人性化，导航系统中的语音提示内容越来越多，录制的语音文件非常庞大。在这种情况下，采用语音合成技术可减少语音文件的存储量。因为语音合成技术可以把提示的文本生成声音信号与驾驶员交流，并可适应动态提示的需要。因此，语音合成技术在这个阶段全面应用于导航终端。

这个阶段车载导航的功能更加丰富，除了传统的导航之外，有的企业还推出了实景导航及三维地图导航，并且有的企业还推出了本地化的语音识别功能。通过辨别操作者的声音信号以确定其语义，并根据相关的指令自动控制终端的操作，在终端上装有语音识别系统，能大大降低驾驶员对显示屏的扫视时间和扫视频率，有助于提高驾驶安全性。在这个阶段，我国的企业全面进入车载导航领域。虽然之前国内企业也涉足车载电子领域，但更多的是以汽车音响为主，厂商提供的也是车载VCD/DVD播放机，并没有进入导航领域。

随着车载导航的不断发展，国家基础地理信息中心也开始参照GDF格式制定了适合我国国情的国家导航电子地图标准，在导航用空间数据库数据模型，数据收集、处理和维护方法等方面都出台了相应的规范。国家标准的出台大大促进了我国车载导航产业的发展。随即涌现了一大批从事导航电子地图的企业，如畅想、城际通、灵图、四维图新、高德、凯立德等企业。导航和电子地图企业的蓬勃发展促进了国内导航产业的全面发展。国内车载厂商也开始通过在车载DVD上外挂导航盒及PND的产品形态，进军车载导航领域。在这个阶段初期，车载导航市场中依然是欧美、日本等发达国家和地区的企业占主导地位，车载导航的市场主要还是汽车厂商通过出厂时为其不同车型的车辆配备导航系统，汽车厂商全面占据车载导航的话语权，这也是业界所描述的前装市场。

由于当时导航、影音类娱乐设备并未成为汽车的主要卖点之一，汽车厂商为了成本控制，并未重视车载导航的发展，这种现象一直持续到2007年。2007年以后，城市的快速发展、道路状况日益复杂、国内汽车产业的蓬勃发展及汽车的普及，加速了市场对道路导航的需求，给后装汽车市场留下了增长的空间。国产车载导航软/硬件的研发成功，使得由汽车厂商主导的前装车载导航市场及部分日本企业主导的汽车后装市场发生彻底改变。

一方面，外置的便携式导航不具备整体性和便捷性，而国外的车载导航终端价格非常高且外形与原车不适配、协调性差、安装困难；另一方面，国外的导航产品不符合我国消费者的操作习惯，因此，我国的导航产品逐渐通过“专车专用”的形式进入后装市场，使国内车载导航行业的发展全面提速。专车专用车载导航就是在指定的车型上安装与使用的车载导航终端，换句话说，就是针对某种车型（“专车”）而研发出来以供安装使用的导航终端。该终端只能使用在该车型中而不能通用到其他车型中，所以称为“专用”。由于是专车专用，因此终端贴合原车风格，匹配原车总线，安装简单无损，功能实用。随着专车专用导航终端在技术上的不断发展，无论是在操作习惯、实用性，还是性价比方面，其都大大超出了前装导航产品，迅速得到市场的认可。

和前两个阶段所不同的是，后装市场车载导航终端的销量以压倒性的优势全面领先前装市场。因此，专车专用成为车载导航行业发展精准的切入点和转折点，使车载导航行业得到了蓬勃的发展，并奠定了车载导航产品发展的里程碑。“专车专用”这个我国企业提出的概念越来越受到世界各国和地区，尤其是俄罗斯、中东、南美等地区及国家的青睐。

4）第四阶段

第四个阶段（2010年至今）就是车联网阶段，终端厂商除了在终端上逐渐使用Android（安卓）操作系统之外，也开始与ADAS（高级驾驶辅助系统）、OBD、胎压传感器、行车记录仪等多种外部设备连接。因此，这个阶段的终端已不是传统意义上的终端，而是一个车载信息平台。终端除了能为驾驶员带来舒适的娱乐体验之外，还能为驾驶员带来安全、便捷的操作体验。

路畅集团推出的“百变T800”品牌就标配ADAS和行车记录仪，如图2-9所示，支持360°3D全景功能，支持一键通语音导航等车联网功能。百变T800终端通过安装在车辆上的摄像头等多种传感器，在汽车行驶过程中随时感应周围的环境，根据行车速度、前车的远近、前车的大小等多个因素判定与前车的距离及赶上其所需耗费的时间，并在终端屏幕上通过不同的颜色展现：绿色代表在安全距离以内，红色表示需要注意保持车距，以免发生追尾。例如，驾驶员在没打转向灯的情况下偏离了原来的行驶轨迹，终端屏幕会用红色的线条清晰地标注出来，便于及时纠正。通过将行车信息清晰直观地呈现并辅以语音提醒，百变T800终端预先让驾驶员察觉到可能发生的危险，有效地增加汽车驾驶的舒适性和安全性。该终端整合了GPU（graphics processing unit，图形处理单元）处理芯片，从而支持OpenGL（open graphics library，开放式图形库）的图形处理，画面的拼接效果更完美。由于百变T800终端支持360°3D全景功能，因此通过手指滑动屏幕，可以有效进行立体三维图片的翻转，可以从各个方向观察汽车周边，对于汽车的停靠位置能够做到清晰的呈现，提高了停车的方便性与安全性。

图2-9 百变T800之ADAS示意图

在车联网时代，车载终端不仅具备导航和娱乐功能，还能提供实时通话、在线诊断车辆、在线享受音乐、在线购物、在线商旅、在线报险、紧急救援、互联网广播电台、位置共享、即时社交停车场当前停车位查询等服务。更重要的是，终端开始支持ADAS和360°3D全景功能。在导航方面，车联网时代的导航可一键接通服务中心电话，由服务中心查找目的地，解放了驾驶员的双手。“好友指路”功能也避免了由于对地点的描述不清或地图上信息点不足而无法规划路径的缺陷。动态规划功能根据实时交通信息实现“疏堵式”导航，自动避开堵车路段。地图的增量更新功能，告别了以往地图升级需要取卡复制数据的麻烦，通过增量更新，服务商向终端发布导航电子地图变化信息，根据用户的情况生成满足用户需要的增量更新数据，并发送给终端，终端接收增量更新数据后进行终端地图的更新。

车联网终端目前有多种联网方式：第一种是直接通过内置在终端中的无线通信模块实现联网功能；第二种是依托外挂的可通信的盒子或上网卡实现联网功能；第三种就是依托手机Wi-Fi热点实现联网功能；第四种是通过手机映射，实现联网功能。与前面三种所不同的是，第四种联网方式将手机的全部功能映射在终端的屏幕上从而进行操作。这种方式也有不同的互联方案，分别为Mirror Link、Miracast、APPLink、Car Play、Android Auto及Car Life＋等方案。由于自带通信功能的车联网终端内置无线通信模块，这势必增加终端硬件成本及用户使用时的通信成本，因此手机映射方案可在更大程度上利用用户现有的手机实现联网，这样既可以降低车联网终端本身的成本和服务成本，又可以实现车联网的一些功能，并能将用户不在线（车联网终端未启动或车未行驶）的时间吸引到互联网上来，通过互联网为用户提供不同的增值服务。

Mirror Link是由一些国际性知名手机厂商和汽车制造商联合发起并建立的一种车联网标准，旨在规范智能手机和车载系统的有效连接，并形成良好的用户体验。采用此标准，手机通过USB（universal serial bus，通用串行总线）、蓝牙或Wi-Fi和车载导航终端互联时，手机端通过APP软件将操作界面传输到车载屏幕上，可实现对特定应用软件的手机和车机的双向控制，使用户在汽车行驶过程中不用看着手机屏幕、触摸手机屏幕或操作手机按键，只需用车载上的物理按键或语音命令来控制手机，包括接听/拨打电话、听手机音乐、用手机导航等。Mirror Link在2012年一度被很多车载导航厂商所关注，只是到后来因为Android终端市场的低迷、支持的手机类型较少及其他一些原因而逐渐淡出了业界的视线。

Miracast是Wi-Fi Alliance（Wi-Fi联盟）于2012年9月宣布启动的Wi-Fi CERTIFIED Miracast认证项目。Miracast设备提供简化发现和设置功能，用户可以迅速在设备间传输视频。该技术与认证项目由Wi-Fi联盟中的移动与消费性电子设备制造商及芯片厂商共同制定。由于Google与微软对Miracast的力挺，加上在传输速率方面Miracast比Mirror Link更胜一筹，Miracast的前景被十分看好。

APPLink是福特公司SYNC系统中的一个应用程序，可以实现SYNC车载信息系统与手机APP互联的功能，允许驾驶员使用智能手机上的应用对汽车内部进行控制。APPLink主要根据消费者的手机来确定使用的平台，支持苹果iOS和Android系统。

Car Play是苹果公司发布的车载系统，可实现用户的iOS设备与仪表板系统无缝结合。只要将用户的iPhone连接到启用了CarPlay的汽车，就可支持“电话”“音乐”“地图”“信息”和第三方音频应用程序，并可通过Siri、汽车触摸屏进行控制。CarPlay仅支持拥有Lightning接口的iPhone手机。另外，虽然iPad（平板电脑）已经支持这一接口，但是苹果并未将iPad列为CarPlay支持的硬件设备。(www.xing528.com)

Android Auto是Google推出的专为汽车设计的解决方案，其适用设备主要面向使用Android系统的手机，手机通过USB线连接到车载设备。Android Auto旨在取代汽车制造商的原生车载系统，来执行Android应用与服务，并访问与存取Android手机的内容。目前能够与Android设备整合的几项功能有：语音操作、Google Now个人智慧助理、Google卫星定位与语音导航及透过GooglePlay或Pandora、Spotify等音乐应用存取音乐。鉴于谷歌公司新的全球策略，任何支持Android Auto的设备都会力求保持同样的HMI（human-machine interaction，人机交互）风格，对于各大车厂来说这无疑是个好消息。目前Android Auto是通过USB与车机连接的，由于Google对Miracast的力挺，未来其是否支持Wi-Fi或Mirocast的方式来连接，在技术上都不是问题。

Car Life＋是百度推出的车联网产品，也是国内第一款跨平台的车联网解决方案。Car Life＋可以非常好地支持Android和iOS智能操作系统。在车机端，无论是Linux、QNX还是Android操作系统，Car Life＋都可以完美适配。在用户端，Car Life＋能够覆盖95%以上的智能手机用户。Car Life＋目前最重要的三大功能是地图导航、电话、音乐。Car Life＋以百度地图为核心，能为用户提供准确的路线规划、地点查询、路程估算，帮助用户查找目的地，避开拥堵，还能随时随地更新地图数据。

2.PND终端/平板

PND（便携式导航设备）是能为驾驶员和乘车人员提供导航、通信、无线上网、位置共享、即时交流、影音播放等功能的便携式电子设备（见图2-10）。PND是手持及车载两用导航设备，是导航和丰富的附加功能的结合体，不仅附加有生活、旅游信息，而且有娱乐、商务扩展功能。

图2-10 便携式导航设备

PND是在车载导航发展的第三阶段初期出现的。在当时的情况下，国外的车载导航设备价格高昂，且与原车适配性差，因此PND设备应运而生。在全球市场，由于日本在车载导航系统的开发与销售方面起步最早，因此，日本车载导航的发展与其汽车工业的发展基本同步，所以在日本市场，车载导航终端的普及程度很高。这一现象也影响了PND这种消费类电子导航产品的市场发展空间。在欧洲和北美地区，PND的发展非常迅速，因为这两个地区消费类电子导航产品与车载导航产品出现的时间较为接近，而欧美庞大的汽车保有量为电子导航产品提供了足够的市场空间。在国内，PND导航产品其高性价比得到了大规模的应用。PND产品从最初的纯导航发展到后来的具有多媒体功能，随着技术的不断发展，PND上又增加了蓝牙、FM调频发射、倒车可视、游戏、数字移动电视（CMMB）、无线通信、Wi-Fi、TMC（交通信息频道）等功能。随着智能手机的不断发展，全球PND市场开始萎缩，PND已被智能手机所代替。

3.后视镜导航

后视镜导航是便携式导航与后视镜的结合，能为驾驶员和乘车人员提供导航、通信、无线上网、位置共享、即时交流、影音播放、行车记录、可视化倒车等功能。后视镜导航的产品有两类：一种安装时用支架卡在原车后视镜上；另一种利用专用支架替换原车后视镜。由于车载导航市场竞争加剧，运营成本高，利润低，产品同质化严重，因此为追求差异化路线，产生了后视镜导航的产品形态。相对于车载导航产品，后视镜导航产品成本低、利润较高。对产品制造商而言，后视镜导航产品模具数量少，模具简单，研发生产人员所产生的人工成本及产品的运营成本相对较低。目前后视镜导航产品大部分采用Android操作系统，带有联网功能，且功能人性化、方便升级、可扩展性强。后视镜导航基本都内置行车记录仪，也符合当下消费者的需求。后视镜导航产品安装简单方便、通用性好，不改变原车线路，能保持原车完整性。由于后视镜导航的通用性好，因此其产品形态适合各种车型。对经销商、代理商而言，经营后视镜导航产品无须针对某个车型备货，不会因为车型的销量问题而导致库存积压，这样减少了库存，大大降低了专车专用车型繁多、需要大量后视镜导航产品库存的风险。

4.定位终端

汽车定位终端是安装在汽车内部隐蔽处，集成了卫星定位技术和无线通信技术，具备实时查看车辆位置和状态、监控车辆、远程监听、电子围栏、防盗报警、远程控制车辆等功能的电子设备。在乘用车市场，定位终端主要应用于车辆的防盗。服务提供商针对乘用车的服务主要包括即时查询车辆位置、车辆的跟踪定位、网上查车、一键求助、远程断油断电、防劫紧急报警、远程监听、自主/远程遥控设防/撤防、车门非法打开报警、非法启动报警、车门未关提示、遥控开关车门、遥控紧急报警、中控锁自动化（制动锁门、熄火开锁）、车载全免提通话等。在商用车（出租车、公交车、长途客运车、危险品运输车等）市场，定位终端主要应用于道路交通管理，规范道路运输经营行为；另一方面，对于企业而言，通过对车辆的实时在线调度，提高了车辆的利用率，减少了车辆的空驶率，降低了企业的运营成本。

5.车辆追踪器

车辆追踪器是放在汽车内部隐蔽处，集成了卫星定位技术和无线通信技术，具备实时查看车辆位置和状态、监控车辆、远程监听、电子围栏、移动报警等功能的电子设备（见图2-11）。和汽车定位终端不同，车辆追踪器通过自带电池给终端供电。

图2-11 车辆追踪器

6.车载诊断系统（OBD）

OBD是具备对车辆进行故障诊断、异常监控、车况数据上传、油耗分析、里程统计等功能的车载设备。早期的OBD与车联网没有任何关系，主要用来监控尾气排放和诊断车辆故障。OBD通过各种与排放有关的部件信息连接到电子控制单元（ECU），ECU具备检测和分析与排放相关的故障的功能。当出现排放故障时，ECU记录故障信息和相关代码，并通过故障灯发出警告，告知驾驶员。

ECU通过标准数据接口保证对故障信息的访问和处理。维修人员通过标准的诊断仪器以故障码的形式读取相关信息。根据故障码的提示，维修人员能迅速、准确地确定故障的性质和部位。移动互联网的快速发展和UBI车险（基于车主驾驶行为及使用车辆相关数据可量化的保险）的出现，促使OBD产品登上车联网这一舞台。目前OBD有三种产品形态：第一种是基于保险车联网的OBD终端，这种终端目前都是内置2G/3G/LTE的无线通信模块；第二种产品形态是通过蓝牙的方式与手机APP连接，从而实现对车辆的故障诊断等功能；第三种是基于串行通信的OBD终端，这种终端主要作为一个传感器或外部设备与车载导航终端、后视镜导航终端、HUD等产品连接，实现车辆的故障诊断、油耗分析等功能。

目前国内汽车厂商也推出了类似于OBD车载诊断系统的相关产品，称作TBOX。和OBD车载诊断系统所不同的是，T-BOX实现了与CAN总线的高度集成，用户可对车辆进行远程控制，如远程启动车辆、远程打开空调等。

7.平视显示器（HUD）

HUD是一种已经成熟应用于飞机的显示技术，其成像原理如图2-12所示。

图2-12 平视显示器成像原理

HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关信息投射在一片玻璃上。这片玻璃位于座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远处，飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态，降低抬头与低头之间忽略外界环境的快速变化及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。HUD的方便性，可避免飞行员注意力中断及丧失对状态意识的掌握，大大提高了飞行安全性。

目前汽车后装市场也以类似的原理推出了相应的车载设备（见图2-13）。这类车载设备，通过外接TPMS（胎压监测系统）、OBD等多种传感器，可实现对车辆进行实时故障诊断、胎压监测等功能；根据直接投影显示到汽车前风窗玻璃的原理，降低了车辆高速行驶中驾驶员低头查看中控屏幕而引发事故的风险。

目前市场上的HUD有两种产品形态：一种是内置2G/3G/LTE的无线通信模块和卫星定位模块，可实现联网功能；另一种没有内置通信模块和卫星定位模块，只有显示功能。

8.驾驶安全预警仪

驾驶安全预警仪又称电子狗，是一种集成了雷达探测器、卫星定位模块、中央处理器和智能测速预警系统的车载装置（见图2-14）。

图2-13 HUD在汽车上的应用

电子狗有固定测速和移动测速两种工作方式。固定测速通过卫星定位接收模块获取车辆当前的位置信息，与储存在设备中的固定测速电子眼位置数据进行对比，从而提前提醒驾驶员前方有测速电子眼。移动测速通过设备中的雷达探测器进行探测，当设备接收到雷达信号后，马上报警，提前提醒驾驶员前方有电子眼或测速雷达等测速设备，防止驾驶员因为超速等违规而被罚款或扣分。

图2-14 驾驶安全预警仪

驾驶安全预警仪（电子狗）按是否具备无线通信功能分为普通驾驶安全预警仪（普通电子狗）和云驾驶安全预警仪（云电子狗）等。云驾驶安全预警仪内置无线通信模块，可与云端进行联网。通过移动通信网络，可实时更新固定测速电子眼的位置数据，并可实现电子眼数据的分享、车辆的定位、行车轨迹查询。此外，驾驶员可采集缺漏的固定测速数据，并自动上传至云端等。