車用資訊娛樂系統(In-Vehicle Infotainment system,IVI system)開發智慧駕駛無限可能,駛向未來新科技

想像一下,當你準備開車上路的時候,汽車內建的相機辨識出駕駛和乘客的身份,座椅自動調整好以符合乘客最舒適的姿勢,導航和娛樂系統也一起轉換成您的喜好,並自動無縫與您的智慧型手機和平板電腦做連結,下載音樂或是TV節目。無需觸碰手持裝置螢幕,只需運用車上的現有設備就能控制手機上的應用程式,例如接聽電話、看影片、聽手機音樂。行駛在道路上時,導航系統能提供即時路況與路徑指引,並且隨時監控車況診斷,預防潛在的安全疑慮;當汽油或電瓶電量減少時,汽車則會搜尋最近的(甚至是最划算的)加油站,而這一切也是因為車用資訊娛樂系統的優越效能,才能使智慧駕駛真正上路。

車用資訊娛樂系統(In-Vehicle Infotainment system,IVI system)儼然成為一種創新的車載電腦應用,讓運輸不再只是單純生物體間的流動遷徙,如影隨形的資訊洪流更將滲透人類生活的各種脈絡。許多知名汽車廠商不但意識到車用資訊娛樂系統將會是未來汽車工業發展的關鍵應用外,也清楚明白具特色又高度易用的車用資訊娛樂系統勢必將成為自家產品差異化的一大賣點。不同以往只能在車內收聽廣播、音樂與觀看電視,創新應用的發展也間接意謂著技術整合的挑戰,未來全球汽車工業所搭載的車用娛樂系統將逐漸與智慧型手機及其他行動裝置作溝通連結。根據研究機構Juniper Research的報告指出,到了2016年,逾九千萬輛的汽車除了可隨車上網外,更能進一步與手機的應用程式搭配,全面提升汽車的附加價值。

表一:車用資訊娛樂系統的歷史演變

車機演變歷史

IVI系統蓄勢待發商機無限

IHS Automotive Research在今年三月的研究中指出,隨著使用者從一開始對IVI系統抱持著「可有可無」的心態逐漸轉變成希望車輛均能內建IVI系統,到2018年時全球車用IVI半導體營收將會超過85億美元的規模;其中,未來最重要的IVI系統市場之一,中國,估計到2018年時將會擁有53億美元的市場,占據全球市場一半以上的營收。IHS在四月份的研究中更預測全球車用有線和無線網路及連網技術相關半導體的營收會從2011年的4.3億美元增加至2018年時的8.4億美元。除此之外,因為IVI系統的興起,也間接帶動了相關產業的熱潮,例如:2012年全年度售出的汽車中只有2%搭載抬頭顯示器(Head-Up Display;HUD),但預計到2020年時將會增加至9%,也就是約莫有9百萬台汽車會搭載HUD。

此外,造成IVI系統利潤增加的最主要兩個因素分別是:(一)全球搭載IVI系統的汽車銷售數量預計到2018年時會是現在的兩倍,其中中國輕型商用車(Light Commercial Vehicle;LCV)需求的增加更是一大助力;(二)2018年時,平均一套車用資訊娛樂系統的利潤將會超過200美元。面對著商機無限的市場,相關廠商除了關注此一技術最新發展應用之外,更需具備無懈可擊的產品迎戰對手,才能在這波競爭中脫穎而出。

當一輛汽車不再只是提供交通運輸的功能,而是透過IVI作為中介與各式電子裝置互連溝通,成為一種新時代的人工智慧產品時,相關的硬體、軟體兼容性和互操作性驗證就會需求漸增與相形重要,如此一來才能確保車用資訊娛樂系統的功能、品質以及效能的完美上路。為了使上述的汽車應用能有最佳的品質與效能,相關智慧型手機、應用程式、資訊內容以及車用娛樂系統間的技術協定、網路連結功能就必須被縝密的規範與認證,才能讓使用者藉由智慧型手機來與汽車進行有效的溝通。

IVI系統驗證計劃 確保完整連線功能性

在車用資訊娛樂系統的發展越卓越同時,其所搭載的功能也越趨複雜,除了基本的導航系統、影音串流、應用軟體和儲存技術之外,車機能透過不同聯盟所開發出來的技術整合終端設備,不同品牌、類型裝置間的互操作性及應用程式的相容性更是影響IVI系統整體的表現,左右消費者的購買意願。百佳泰身為專業測試實驗室,近日來也接觸到許多相關的測試驗證需求,確保IVI系統是否能與其他品牌的軟、硬體設備協同運作。因此,在此篇文章中,我們將介紹三個串連起不同手持裝置和車機的主流技術規格,也因為針對車用規格產品的認證要求和安全標準相較於一般電子產品嚴格許多,尤其是車用儲存產品都必須通過機械和物理測試確保其穩定性,例如對壓力、溫度、濕度的表現,因此也會特別介紹車用規格專用的環境測試。

  •  Wi-Fi Miracast™

Wi-Fi聯盟以Wi-Fi Display技術規格為基礎開發了Wi-Fi Miracast™技術,並推出Wi-Fi CERTIFIED Miracast™認證計劃,確保支援此技術之產品都能保有Wi-Fi CERTIFIED產品共有的易用性、互操作性以及安全性,使用者能夠透過車用娛樂系統欣賞手機上的影片或是音樂,即時串連影音產品內容。如圖一所示,採用此技術的產品無需再外接任何Wi-Fi網路或連接器,就能達成連線;換言之,Wi-Fi CERTIFIED Miracast™認證的裝置中已具備Wi-Fi直接連結的功能,無需使用現有的網路AP。使用者可以透過手機將拍攝的照片、影片或是網路上的影音媒體串流服務完整地播放在汽車的螢幕上。

圖一:Miracast™拓撲學

Miracast™拓撲學

根據Wi-Fi聯盟指出:「Wi-Fi CERTIFIED Miracast™採用許多著名且受信賴的Wi-Fi技術,包括Wi-Fi CERTIFIED n(提高吞吐量及覆蓋範圍)、Wi-Fi Direct™(設備到設備的連接)、Wi-Fi Protected Access®2(WPA2™,安全保護)、Wi-Fi Multimedia™(WMM®,流量管理)及Protected Setup™等。」由於Wi-Fi CERTIFIED Miracast™的認證計畫是建構在上述技術標準之上,所以當廠商的Wi-Fi產品想獲得Wi-Fi CERTIFIED Miracast ™認證時,就必須先通過Wi-Fi CERTIFIED n、Wi-Fi Protected Access®2以及Wi-Fi Direct™的標準測試。

  •  Bluetooth

根據ABI Research的統計,預計到2017年時,預計會有六千萬輛汽車搭載藍牙技術,和2013年相比市場成長率增加了47%。藍牙協會制定的藍牙技術一開始是以免持通訊為目的創立的,也是目前於全球被廣泛應用的短距離無線傳輸標準之一。透過藍牙技術,手機電話簿的連絡人資料會與車機同步,能夠在車內免持撥打、接通來電並傳送訊息,也能透過手機連網功能利用IVI的大螢幕瀏覽網頁及播放音樂。然而對競爭激烈的智慧型手機市場來說,大約半年至1年會推出新機迎合消費者,手機的操作系統(Operating System;OS)則大約3到6個月會更新軟體版本,但是IVI系統需要大約3年的開發時間,市場生命週期則長達10年,因此,廠商在開發IVI產品時要確保手持裝置和車機間的藍牙相容性,尤其是新舊版本之間的互通性,以免日後產品產生相容性問題會有更高的回收成本與客訴問題。舉例來說,手機和汽車常見的相容性問題都發生在以下幾種狀況下:三方通話、聲控、電話簿讀取、對話紀錄重撥…等,這些行為都很有可能因為裝置間藍牙版本及支援的Profile的不同,而導致相容性問題、並影響消費者的購買意願。

廠商在開發搭載藍牙技術產品時,除了得通過Bluetooth Qualification Conformance Test外,不同類別產品間的互通互用性和相容性也是藍牙技術得以興起的最重要一點,因此需要一套完整的驗證方案,例如與其他產品如:相機、筆記型電腦、智慧型手機…等的配對測試。蘊含多年的經驗與技術實力,百佳泰定期收集採購最新的相容性周邊裝置與測試環境,能提供最專業的藍牙品質認證測試服務,協助業者驗證產品在特定的環境下是否可與業界其他廠牌的軟體或硬體正常運作,確保藍牙技術的完整功能性。

  •  MirrorLink

由於車用娛樂系統的蓬勃發展,由消費電子裝置大廠(Nokia、Samsung、LG)、汽車業龍頭(Daimler、General Motors、Honda、Hyundai、Toyota、Volkswagen)以及系統供應商(Alpine、Panasonic)所共同成立的組織─汽車連線聯盟(Car Connectivity Consortium;CCC)應運而生。MirrorLink™是CCC所推出的商標,是針對車內互連傳輸所開發的新興技術標準,目的讓各式行動裝置都能透過統一的連結標準,便捷且迅速地與IVI系統互連使用,打造無縫隙的車內通訊環境、以提供使用者最簡單而直覺的使用經驗。

MirrorLink™目的是讓使用者能透過手機的USB、Wi-Fi、藍牙或是透過通用隨插即用(Universal Plug and Play,UPnP)、遠端遙控(Virtual Network Computing,VNC)以及即時串流協定(Real-Time Protocol,RTP)等技術標準,即可與IVI系統建立連接和資訊串流,提高IVI系統的連網能力。目前市面上也已經有幾家車廠採用自家開發的IVI技術,例如BMW的ConnectedDrive、Ford的SYNC與Toyota的Entune。未來使用者在開車時,無須分心觀看手機螢幕,就能在車載螢幕上照映出簡單易用的使用者介面,也能透過方向盤或是儀表板上的按鍵或語音來操作來控制手機並進行與手機相對應的操控功能,例如撥接電話、影音播放、導航以及應用程式等等。

MirrorLink™除了與手機、汽車業者進行策略合作發展聯盟之外,也積極與手機應用程式開發商接洽,因為涉及行車安全,所以MirrorLink™針對應用程式(APP)的規範也相對的嚴格,在開發規格上分為兩大重點:(一)顯示相容性(Display interoperability),規定應用程式的圖像大小、解析度、適用性都要符合要求,(二)使用者界面控制(User interface control),包含像是面板上的單一觸碰以及旋轉/切換扭的界面設計都要遵守協會的規範。

此外,應用程式所提供的資訊也不能影響到行車安全,畫面上的文字大小也規定至少要高於5乘7(寬高比)矩陣,避免造成辨識困難;也禁止應用程式搭載自動或是手動滑動選單功能,且在合理情況下駕駛要能從被切斷的畫面中,回復到原始的系統狀態,以免使用上造成危險。因此相關廠商在開發MirrorLink™專用APP時,不能直接移植手持行動裝置上的內容,必須要根據聯盟規定以符合標準,增加IVI系統的功能,在未來涵括的應用類別不僅限於娛樂、影音方面,更能為行車安全與路況通報等類別創造新的應用服務。

  •  車用規格環境測試

車用規格產品驗證分為氣候環境測試(Climatic Environment Test)、機械環境測試(Mechanical Environment Test)、化學環境測試(Chemical Environment Test)與電子環境測試(Electronic Environment Test)。在此依序介紹這四種不同的環境測試。

1. 氣候環境測試(Climatic Environment Test

汽車不同於一般的消費性電子產品,有更多的機會在不同溫變條件下存在,像是行駛於酷熱的沙漠中或是冰天雪地裡,因此對於IVI系統的儲存設備會進行一連串的溫度測試,常見的像是:(一)溫度衝擊測試(Temperature Shock Test)包含-40°C到90°C以及90°C到25°C等不同溫差的測試。(二)溫度梯度測試(Temperature Gradient Test),根據各車廠嚴謹程度要求而設計25°C到-30°C或是-30°C到85°C的溫度過渡環境測試。(三)動力熱循環測試(Power Thermal Cycle Endurance;PTCE),執行汽車行進間所產生的熱能對車機效能影響的測試。(四)高海拔環境測試(Altitude Environment Test),能夠測出汽車在不同海拔地勢間,儲存設備對於不同溫度和壓力情況下的表現。

2. 機械環境測試(Mechanical Environment Test

馬路上處處險象環生,很難確保不會遭受外力撞擊,因此需要機械衝擊方案(Mechanical Shock Solution)模擬車體遭遇到70G和120G等不同重力加速度撞擊時,能否維持車體的完整性和安全性。

3. 化學環境測試(Chemical Environment Test

暴露在外的汽車,除了遭受空氣污染外,酸雨也會影響車體,更有可能會間接侵蝕車內的管線,因此需要腐蝕性氣體試驗,讓車體、儲存設備和連接的線路接受二氧化氮(NO2)、氯氣(CL2)和二氧化硫(SO2)等不同化學氣體長達數天的測試。

4. 電子環境測試(Electronic Environment Test

電壓降測試(Voltage Drop Test)能夠測試在恆流狀態下受測物電壓耗損之情況,能夠檢視一般開關觸點、繼電器、線材線束、壓接線端子、連接器等相關產品在實際使用環境下是否會出現各種電性能故障。另外,因為IVI系統採用Wi-Fi、Bluetooth及手機連網功能,為確保高頻間彼此不會互相干擾,需要電磁兼容性測試(Electro Magnetic Compatibility Test;EMC Test)驗證車機的儲存設備和這些高頻介面在運作過程中彼此之間的噪訊(noise)並不會互相干擾(interference),影響性能表現。

圖二:統整多元技術平台的IVI系統勢必需要跨平台的驗證,確保功能完整性

image 除了上述的技術需要完整驗證之外,對於用戶來說,使用便利性(User Convenience)和使用者經驗(User Experience;UX)是使用者對於「智慧汽車」最直接的體驗,因此更需要專業的技術團隊針對使用者經驗設計(User Experience Design;UXD)及提供跨平台的驗證,確保IVI系統能夠真實呈現消費者所期待的表現。

觀察目前車廠所開放之應用程式,可分為以下三種類別服務:音樂廣播、生活資訊及內容整合,但是我們相信隨著市場越成熟的發展,將會吸引更多的消費者,而屆時車廠將會開放系統標準,合作模式也會更為開放,預計內容服務業者進入車用市場門檻將會降低,吸引更多的車廠和開發商相繼投入市場,形成雙贏的局面。依照汽車廠商的要求與產品特點,精準地設計最適宜的測試計劃、整合所有的解決方案,便能針對車用資訊娛樂系統細節、其相關技術標準、發覺潛在的風險評估與問題肇因。隨著市場效應的加溫,車用資訊娛樂系統的可擴展性和互操作性絕對是未來成功推廣的關鍵因素,為了確保您的車用資訊娛樂系統能迅速發展,百佳泰所設計的測試與解決方案絕對是您的最佳選擇。