《电子技术应用》

汽车上的蓝牙技术应用

EEworld 作者:EEworld
2011/7/17 12:33:25

关键字:汽车 蓝牙技术

  自20世纪90年代末诞生以来,蓝牙技术为语音和数据包的传输提供了可靠的无线连接,从而彻底改变了移动电话、电脑、汽车和消费电子产品等领域。

  早期,蓝牙技术被权威人士认为是一种应用范围很小的“线缆替代”技术。如今,蓝牙技术已经成为许多手机设计中不可分割的特点。市场调查机构Forrester的数字也重点地指出:蓝牙技术的应用正从单一的移动电话领域向其他应用领域转移,包括家庭娱乐、博彩和车载应用领域。事实上,市场分析公司ABI预期:2008年全球将出现2500万辆装备蓝牙技术的汽车。随着在车载应用领域的发展,蓝牙技术将如何更好地适用于汽车、有哪些具体的用途、有哪些技术发展将进一步扩大这种应用?本文主要探讨当前和将来蓝牙技术的某些应用实例,以及蓝牙标准的最新发展情况。在这些发展当中,一部分使无线技术按照驾驶室环境的严格要求来细调其性能;还有一部分将为蓝牙技术打开新的应用领域。

  在车载应用领域中,配有蓝牙技术的无线电装置、电话、信息娱乐和导航系统市场必将迅速发展。不久前,这个领域中上市的蓝牙产品还只有汽车生产商在其豪华车型上内置的电话系统。这些系统中,一部分是利用司机的移动电话通过蓝牙技术实现通讯,还有一部分是利用供乘客使用的蓝牙手机取代了早期的DECT电话。现在,越来越多提供蓝牙连接的车载产品在汽车零配件市场有售,销售者包括专业系统安装商和主要零售商。

  欧洲、美国和亚洲许多地区有关免提设备的立法导致了各种蓝牙耳机的产生,使正在驾驶的司机能够通过蓝牙移动电话的语音命令来拨打和接听电话。这些耳机价格便宜,无须安装,只须在需要充电的时候接插到点烟器插座上即可。但是,它们无法构成综合车载通讯系统的其中一个组成部分。随后又出现了车载免提听筒,使司机能够利用蓝牙移动电话通过连接在控制箱上的麦克风进行通讯。车载免提听筒包括:从可以接插到点烟器插座上配备扬声器的单一模件,到利用汽车立体声系统作为扩音器的各种综合机型,其中某些机型需要专业安装。但是在拨打电话的时候,不是所有插入式机型都能够使汽车内的收音机或立体声系统静音,这就意味着司机仍然需要进行手动控制。支持蓝牙免提和耳机框架协议的车载CD/MP3播放器是第一批脱离单一电话模式的产品,可以通过蓝牙移动电话的免提语音控制进行车载娱乐。

  要在汽车中置入蓝牙技术,需要解决某些问题。蓝牙技术最初的开发目的是适应严酷的应用环境,如汽车驾驶室。这正是某些世界领先的汽车生产商迅速采用蓝牙技术的原因。举例来说,CSR公司的BlueCore芯片超越了驾驶室应用所要求的温度范围-40℃~+85℃,并可以在-40℃~+105℃的温度范围内运行。

  除了温度以外,其他车载射频设备,如汽车立体声装置、GPS导航设备、卫星数字音频无线电服务(SDARS)装置、GSM无线电收发器以及其他电器设备,均可能造成干扰或受到干扰。一辆汽车实际上就是一个可以反射的“罐头盒”,无线电波就在汽车驾驶室内进行反射,从而造成周相移动,重叠的周相移动可消除或破坏所需的信号。

  这些射频信号对于汽车无线系统的数据流量构成不利影响。随着蓝牙应用扩展到信息娱乐、互联网诊断以及其他有关领域,汽车将越来越广泛地配备各种蓝牙装置,从而进一步增加潜在的干扰风险。

  蓝牙技术拥有各种抗干扰的防线。蓝牙无线电技术规范中给出的第一道防线是跳频,要求接收器和发射器按照预先确定的模式,将79个不同信道中的一个信道每秒钟调整1600次。这样就在很大程度上提高了抗干扰水平,但即使有了跳频,汽车驾驶室内大量的射频信号仍然可能对数据流量和链接可靠性造成不利影响。

  蓝牙技术规范还包含一些抵抗任意射频干扰源的方法,这些方法在汽车驾驶室中可有效地运用。这种称为CQDDR(信道质量数据驱动率)的技术可以监控环境中的噪音,使蓝牙装置能够测量有多少数据在传输中被损坏,然后动态地调整蓝牙数据包类型,从而达到最好地适应环境的目的。这样,就可以实现最高的有效数据速率。如果汽车驾驶室的射频环境比较差,那么为汽车应用所选择的芯片就应该融合CQDDR,以保证实现最高的数据速率。在拨号上网等数据应用情况下尤其如此,因为不是所有的蓝牙系统都融合了CQDDR。

  目前,将汽车娱乐系统与蓝牙耳机免提控制融为一体的蓝牙链接仅用于带宽相对比较低的音频数据。但是,最近许多设备制造商已经在市场上推出了首批蓝牙立体声耳机,这些产品采用了专门用于立体声音质的流媒体的新型蓝牙芯片。以CSR公司的BlueCore3多媒体芯片为例,它整合了一个芯片电池充电器和一个数字信号处理器(DSP),以提高音频质量并延长电池使用时间。这个技术的发展意味着未来的播放器能够让乘客在无须打扰司机的情况下收听音乐。

        市场上的另一蓝牙产品是一个由导航系统、无线电以及CD/MP3播放器构成的组合体,这个产品采用蓝牙技术来链接移动电话,拥有语音控制功能,能够存储地址和电话簿,而这些地址和电话可以通过蓝牙链接与移动电话中的地址和电话进行交流。这个独特的产品采用了CSR公司的BlueCore单芯片蓝牙技术。CSR公司还提供硬件和软件的整合支持,以帮助加快产品上市。车载语音通讯方面最重大的技术进展,也许就是新版蓝牙技术规范支持eSCO(延伸同步连接导向)语音信道。在语音包丢失的情况下,这些容错信道能够实现语音数据的自动续传,并容许对数据传输速率进行安排,从而保持高服务质量。于2006年推出的免提协议1.5版充分利用eSCO技术,以提供一个非常强大的通讯链接,它是蓝牙汽车工作组积极推广适用于电致杂讯环境的理想解决方案。

        乘客娱乐是蓝牙技术的另外一个增长领域。目前,所有后座娱乐系统,如游戏机和DVD播放器,其立体声耳机均采用有线或红外链接。前者经常被导线弄得一团糟,而后者容易受到太阳光的影响而发出嘶嘶声甚至连接中断。这两个应用领域显然都是蓝牙技术的发展目标。

  CSR公司的BlueCore4芯片所具备的EDR(增强型数据速率)性能有望成为这个特殊应用领域的关键因素。EDR带宽增加后,数据传输速率可达到2.1Mbps,比蓝牙v1.2标准速率快三倍,是同时处理一对立体声耳机中不同立体声音频流的理想选择。此外,CSR公司在其提供BlueCore主控软件(BCHS)资料库中增加了一个主机端人机界面设备(HID)框架协议,使游戏机可以使用蓝牙操纵杆,CSR公司还实施并发展了适用于音频流媒体的先进音频传输协议(A2DP)。A2DP管理音频设备的“发射”和“接收”功能,使移动电话、车载信息娱乐系统、PDA、MP3播放器以及耳机这些设备能够建立或停止音频流。包含A2DP的应用程序也包含AV遥控框架协议(AVRCP),AVRCP可以在接收和发射设备之间建立起一个控制链接。用户将很快可以从MP3播放器这类设备向汽车中央娱乐系统上载音乐,届时用户将能够通过汽车音频系统来欣赏他们预先编排的播放曲目,并使用这个系统来控制MP3播放器的操作。

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