第66屆法蘭克福車展精彩亮相 車聯網科技備受矚目

 

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第66屆法蘭克福車展已於9月17日揭幕,因美國與歐洲地區對於車輛需求成長,加上歐盟地區於2015年上半年銷售成長8.2%,亮眼的銷售成績也讓本次車展更加生氣蓬勃。具IAA主辦單位表示,本屆車展的全球首發之新車,總計將達到210項之多,各家品牌研發重點大都圍繞在節能,許多改裝品牌、上下游供應鏈、售後市場產品等,也都在本屆車展中展現精湛的科技工藝。

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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。

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車用互連傳輸技術標準MirrorLink:連結汽車與手機的鏡像階段

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根據研究機構Juniper Research的報告指出,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作溝通連結;到了2016年,逾九千萬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。換言之,在這資訊大爆炸的年代裡,過去我們透過電腦、電視甚至是智慧型手機來傳遞資訊的方式也將匯流至車用娛樂系統,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。

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車用資訊娛樂系統(In-Vehicle Infotainment system,IVI system):橫跨電腦與行動裝置,超越你對車的想像

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何謂車用資訊娛樂系統

隨著汽車工業與交通運輸的蓬勃發展,車用資訊娛樂系統已然成為一種創新的車載電腦應用,隨時隨地提供最即時的交通資訊與娛樂休閒服務,包括導航、影音串流以及網路互連。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殺手級應用外,勢必成為自家產品差異化特色的一大賣點。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。

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崛起中的新興技術標準(三):Car Connectivity Consortium

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近年來隨著高科技應用逐步導入個人生活領域,智慧型消費電子產品熱潮可謂持續高燒不退,除了已漸趨普及化的消費性電子產品以外,汽車也開始邁向智慧化時代對於汽車市場而言,智慧化汽車(Smart Car)的要求必須更為多元、人性化,並考量到其安全性及方便性,包含車用娛樂及衛星導航的技術導入。在車用環境的互連通訊中,手機是推動智慧化不可或缺的一環,然而,手機與汽車兩個差異甚大的市場,不僅容易產生系統之間的不相容情形,結合多樣技術的手機及汽車產品也容易讓兩方功能不能有效地共同運作。正因為看見了智慧手機和車載顯示器之間的雙向連結需求,使全球創新的組織汽車連線聯盟技術標準 CCC (Car Connectivity Consortium) 應運而生。

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崛起中的車用電子市場與其測試重點 – 以車用系統娛樂資訊vs.藍牙裝置測試為例

隨著更多智慧型可攜式裝置的不斷推陳出新,類似的技術發展也逐漸擴展到車用電子市場,除了我們已知的智慧型手機與智慧型電視外,連汽車也開始出現”Smart Car”這樣的稱呼。新一代的Smart Car強調能帶給使用者(不論駕駛者或乘客)更流暢便利的感受,因此在應用上注重人機介面的易用度、在技術上更著重機電整合,讓新興技術能更順利的被導入應用,以提升我們乘坐與多媒體使用的經驗,也因此車用電子成為目前開始被重視的一塊產品領域。

一般而言,車用電子的涵蓋面向十分廣泛,像是偏向安全方面的胎壓偵測系統(Tire Pressure Monitoring)、電子車身穩定控制系統(Electronic Stability Control),以及偏向節能的智慧電網(Smart Grid)與電動車技術(Electronic Car)等等;至於對一般終端消費者感受最深的,則在於車用娛樂資訊系統(Infotainment)本身以及與個人裝置的資訊傳輸。由於安全與節能所涉範圍較廣而分散,因此我們僅就最後者進行討論。

車用娛樂資訊系統與藍牙技術應用

車用娛樂資訊系統的發展已有數年之久,許多廠商諸如Ford與Toyota、Kia也都各自推出專屬的系統,Ford的”SYNC”結合通訊與娛樂,並結合Microsoft的語音識別技術,讓車子懂得聽令行事,此外也支援多種儲存與音樂播放裝置像是一般的USB儲存裝置與iPhone,目前已經成功打下一片江山;Toyota在今年CES發表的“Entune”更是結合了各大主題網站像是Bing、Pandora、OpenTable、iheartradio等的網路服務,提供乘客透過該系統進行網路搜尋、廣播收聽、餐廳訂位等動作的可能,甚至也可以查詢即時交通路況、天氣、股市、油價等等。至於Kia近期推出的”UVO”也採用類似於SYNC的聲控技術,在安全的設計前提下進行語音系統控制。

這些車用娛樂資訊系統通常需要與使用者的個人裝置相接、或者連網使用,除了裝置間的接口相容性必須被詳加驗證外,其中最需關注的便是經常使用的傳輸技術:藍牙(Bluetooth)。不僅在我們日常使用的筆記型電腦、手機與平板電腦隨處可見藍牙規格的蹤影,在藍牙技術逐漸開枝散葉的今天,消費者對於在車內使用藍牙裝置傳輸有越來越多的需求,而多數車用娛樂資訊系統也相當程度的應用了藍牙技術。尤其當安全意識提升、許多國家開始禁止駕駛者在行車過程接聽手機,透過藍牙進行免持接聽將會是藍牙在汽車市場的一大重點應用方向。此外,除了能使用USB插槽將手機或隨身碟中音樂檔案傳輸到車用音響播放,透過藍牙則可以更便利地將音訊串流傳輸,不需透過USB或傳輸線,我們便能即時聆聽彼此手機的音樂內容。

隨著高速藍牙技術的持續發展,在部分車種上也可以透過藍牙技術,執行像是與手機間的簡訊與聯絡人等資料傳輸(像是前面提到的SYNC),或和其他藍牙裝置的資料分享;更可期在不遠的將來,在安全控制與監控的車用系統中,都可運用藍牙進行警示傳遞。當越來越多的車上傳輸(In-Car Communication)與監控(Surveillance)都開始仰賴藍牙時,藍牙功能在車體本身與相關裝置上的功能性與可靠性便顯得更為重要,因此更需確認是否符合藍牙測試驗證規範。

除了藍牙已經被大量運用在車用電子的領域外,其他通訊技術包括Wi-Fi與4G的LTE、WiMax,也分別展現在車用電子領域耕耘的決心,這幾項技術著重車內(In-Car)與車間(Car-to-Car)傳輸的開發,前者可以應用在車內不同裝置間的資料分享、車上熱點的建置;後者則可以用在道路交通狀況回報、意外事件通知等等。

測試案例:車用娛樂資訊系統vs.藍牙手機

為讓相關廠商更進一步瞭解藍牙技術於車用娛樂資訊系統上的可能應用情境,在此百佳泰便以車用系統與手機間的使用情境為例,歸納整理出一些最基本必須被驗證其功能性的重點:

  • 車用系統與手機間的使用情境配對連接能力(Pairing and Connect)
    藍牙裝置間若要進行資料傳輸首先必須要進行裝置間的配對,因此配對功能可說是檢驗藍牙功能的第一步。包括進入配對模式後搜尋其他藍牙裝置的能力、能否正確顯示其他藍牙裝置名稱、GAP(Generic Access Profile)的支援等等。

 

  • 聯絡人資訊傳輸(Contact Information Transfer)
    為了讓駕駛能夠免持接聽與撥打電話,通常會將手機內的聯絡人資訊(也就是俗稱的電話簿)匯入到車上系統,或者讓車上系統能即時讀取手機中的聯絡人資訊,需要驗證的重點包括SAP(SIM Access Profile)的連接處理能力、PBAP(Phone Book Access Profile)與OBEX(Object Push Profile)功能的支援等等,以確認聯絡人資訊能否被正確同步讀取與更新。

 

  • 電話撥接功能(Phone Function)
    這個項目的重點在於確保車用系統能以免持方式確實執行原本直接以手機處理的各種電話功能,因此包括電話的撥打與接聽、三方或多方通話、斷線重連、語音指令、轉接、拒接、以及通話中音訊品質等等,都必須被一一驗證。

 

  • 音訊串流能力(Audio Streaming)
    另一個經常會有的使用情境是使用者想透過車用系統的音樂播放功能來播放手機中所儲存的音樂或其他音訊檔案,因此便需要確保透過藍牙串流的音訊檔案播放表現良好。驗證重點包括A2DP傳輸協定(Advenced Audio Distribution Profile)的功能、播放/暫停/重播/前進/倒退的功能、音訊串流連接與斷線重連的能力、播放是否穩定流暢、以及音樂播放中有來電時的處理能力等等。

 

  • 整體效能表現
    除了前述驗證車用系統與手機透過藍牙傳輸的功能性測試外,另一個重點便是與競爭產品的標竿測試,像是兩個不同品牌的車用系統對各種款式手機的互操作性必然有所不同,而在不同的溫濕度環境下也極可能有不同的表現,這也是確認車用系統品質優劣的一項指標。

 

當各種技術逐漸滲透到車用電子領域時,廠商更應重視這些技術的功能能否良好發揮作用,除了一些基本的手機接聽、音樂播放等娛樂功能外,一些進階警示功能也必須詳加驗證。手機可以在當機後重新開啟或重刷韌體,但車用系統的瑕疵卻不像這些消費性產品一樣有重來的可能,一旦涉及到導航、警示與車身安全等面向時,有任何環節出錯,均有可能對車上的駕駛與乘客造成嚴重的威脅。

作為各種技術標準與多樣化電子產品的專業測試實驗機構,百佳泰也針對車用電子開發了包括藍牙裝置互操作性以及車用娛樂資訊系統像是導航、數位訊號接收等測試解決方案,藍牙對於現階段各級車種的開發廠商來說,幾乎已成為必載的技術,許多車內裝置間的互通操作都導入了藍牙的應用,因此詳加驗證已是時勢所趨。此外,並能針對不同的需求量身打造、設計出最合適的測試計劃,提供汽車內裝置製造商最完整與可靠的驗證方向。現階段對於各級車種的開發廠商而言,已經成為本文僅提出從消費者使用面來看,車用電子在現階段值得被詳加驗證的技術與產品,並以藍牙手機連接的使用情境作為參考案例。我們也相信更多新技術的移植,只要能被良好正確的應用、並仔細做好品質驗證,都能帶給我們更流暢便利的乘車經驗。

由車用電子市場來看汽車音響測試標準之發展

依據拓墣產業研究所的報告顯示,2009年CES展所展示車用科技(Car Tech),已將愈來愈多的消費性電子科技整合於汽車中,使人們可以在汽車行進中,同時享受消費性電子所帶來的音樂、影片及衛星電視等數位娛樂科技。消費性電子科技的應用,使汽車娛樂更加豐富並且揭露了車用科技三大核心趨勢-分享訊息、無線連接及功能整合。未來汽車將會成為一個移動式的娛樂環境,讓娛樂無所不在,而這些娛樂多媒體功能被設置於汽車中控台的車用影音娛樂導航資訊系統中。 


圖一 2009年CES展車用科技三大核心趨勢   資料來源:拓墣產業研究所,2009/03  

汽車音響朝向多媒體娛樂導航資訊系統發展

汽車音響從1950年來發展至今,從傳統早期的收音機加上喇叭,而後有了卡式錄音帶,再漸漸演變至有CD、VCD、DVD、MP3,到最近幾年甚至內建了衛星導航、數位電視、iPod支援、內建藍牙、內建USB插槽等….邁向了娛樂數位化與多元化的發展趨勢。 
而這波發展趨勢便可從2009年的CES展中看出。在廠商方面,不僅有傳統汽車音響製造商如Alpine、Sony、Pioneer、JVC等日本汽車音響製造商及Blaupunkt德國音響製造商,更有日本Fujitsu子公司Eclipse車用DVD導航製造商及一些提供服務的廠商也參與合作。 
也由於消費者的使用習慣不斷在改變,過去十幾年來最普及的音樂儲存媒體-CD已因數位音樂的普及,逐漸被體積小、可攜式、儲存量大的MP3播放器而取代。目前汽車音響興起內建USB插槽來與MP3播放器作結合的風潮,相信USB插槽的介面將是日後汽車音響不可或缺的基本配備。

雖然汽車音響內建USB插槽的普遍性漸增,但是大部分的駕駛朋友還是鮮少使用USB插槽來連接USB大拇哥或是 USB MP3 Player來聆聽音樂。原因是汽車音響的USB插槽相容性不佳,常常使用者興高采烈拿了MP3播放器到車上連接USB插槽後,汽車音響卻一點反應都沒有,完全無法辨識MP3播放器;或是好不容易找到汽車音響可以抓到的MP3播放器,音樂讀取的時候卻發生問題。導致即使汽車音響配備了USB插槽,使用者卻是在操作使用上問題重重而最後興趣缺缺,還是以CD/DVD Player來聽音樂。

超過30%的車用音響與MP3 Player有相互連結的問題

MP3 Player與車用音響連接後,有些功能無法正常使用

圖二  常見的汽車音響與多媒體裝置間的連接問題

車用音響與多媒體裝置的統一標準

許多MP3廠商與汽車音響製造商已經注意到了這樣的問題,也了解要達到真正的4C世界,數位產品和車用產品間的相容性問題便須要克服。讓開車族可以享受隨插即用的音樂環境或許也能進一步的刺激MP3 Player等可攜式影音產品的銷量或市占比率。

Microsoft便要求汽車音響的製造商,在產品製造時需依照其所訂定的標準,讓其推出的 Zune MP3 Player能順利的跟汽車音響連結運作。此一規範稱為ZCCP(Zune Connectivity Certification Program)。在今年CES展會及其他音響展覽中,Microsoft皆展示了此一認證計劃的概念和成果。依據ZCCP的規範,首先 Microsoft會要求音響廠商依據其所規範的規格界面開發產品並取得憑證(Certificate),接著便會透過三個步驟來驗證此憑證的正確性,這個動作則稱為Hand Shake,如果音響無法通過憑證的驗證,則表示音響與Zune MP3 Player是無法順利連結的。在通過第一步的確認後,還需要驗證Audio, Source Switching, Power, Disconnect, Content Enumeration 和Stress的功能運作,才算測試通過。

在微軟的推波助燃下,Zune MP3 Player與汽車音響間的統一平台有了測試的方向和標準,但其他品牌或是其他類型的Media Player要如何確保可與汽車音響連結,則還需進一步的規範。

如何透過測試確保產品的互通?

為了提升車用音響與其他數位多媒體產品之間的互容性,測試實驗室百佳泰與Microsoft合作,針對了MP3 Player, Mobile Phone, Stereo和車用音響的連接界面以及通訊協定訂定了一個測試方案(Allion Connect),以期能推動一個統一的標準。

圖三  Allion Connect的測試概念 

測試範圍涵蓋以下:

  • 電氣特性測試(Electrical Test)
    1. 壓降測試(Drop Test)。以USB embedded Host而言,是將所有USB連接埠插滿USB裝置後,量測DUT在USB裝置滿載下的電壓壓降值。壓降值必須小於500毫伏 (500mV)。
    2. 訊號信號品質(Signal quality)量測。訊號品質包含眼圖測試 (Eye-diagram)、信號速率、封包結束寬度(EOP width)、交叉電壓範圍(Crossover voltage range)、成對的JK抖動(Paired JK jitter range)、成對的KJ抖動(Paired KJ jitter range)、連續資料串的抖動(Consecutive jitter range)與上升及下降時間等。


USB Signal waveform data訊號波形測試結果 (圖片來源:百佳泰)


USB Signal Eye測試結果 (圖片來源:百佳泰)

  • 通訊協定測試(Protocol Test)
    規格書初期定義汽車音響與USB MP3 Player必須支援媒體傳輸協定(Media Transfer Protocol, MTP),而MTP是微軟以PTP (Picture Transfer Protocol) 為基礎開發出來媒體傳輸協定,期望能與Apple iPod產品匹敵。Allion開發了完整的測試工具用以來驗證MTP protocol這部份是否按規格書來設計。
  • Enumeration Test
    模擬真實的使用情境,透過以下各種不同的方式連接USB MP3 Player到汽車音響,汽車音響必須能正確偵測到USB MP3 Player並且播放音樂。
    1. 將汽車音響的輸入源切換至USB模式,再將USB MP3 Player連接到汽車音響。
    2. 當汽車音響正在使用CD, AUX, Radio或其他輸入源時,將USB MP3 Player接到汽車音響。
    3. 當汽車音響關機的情況下將USB MP3 Player接到汽車音響。
    4. USB MP3 Player 已連接上汽車音響,播放音樂中將USB MP3 Player移除,再將USB MP3 Player連接到汽車音響。
    5. 汽車尚未啟動前先將USB MP3 Player接到汽車音響,之後再啟動汽車與音響。
    6.USB MP3 Player 已連接上汽車音響,將汽車引擎關閉,之後再啟動汽車與音響。
    7. USB MP3 Player 已連接上汽車音響,將汽車音響關機,之後再啟動汽車音響。
  • 音樂播放測試Audio Playback Test
    汽車音響需支援MP3和WMA這兩種音樂格式,並且可以正常播放。對於讀取到有保護的音樂格式,當汽車音響不支援的時候必須顯示出適當的訊息讓使用者可以了解。
  • 輸入源切換測試Source Switch Test
    汽車音響在播放USB MP3 Player時切換到其他的輸入源,比如說AM/FM、CD/DVD、iPod,汽車音響必須可以再切回到USB MP3 Player並且正常播放音樂。
  • 穩定度測試Stress Test

    汽車音響必須可以連續播放音樂24小時,不能出現當機等不正常的狀況

未來,隨著USB儲存裝置與USB MP3 Player的普及,USB插槽成為未來汽車音響的標準配備,已成為必然的趨勢,在音響開發的初期便導入統一的介面平台和標準的測試步驟,才能讓消費者真正享受到車用電子產品所帶來的便捷以及隨插即用(plug-n-play)的娛樂享受。