АВТОМОБИЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к автомобилестроению, в частности, к электронному оснащению легковых и грузовых автомобилей и может быть использовано в бортовой локально информационно-вычислительной сети автотранспортного средства (АТС).
Уровень техники
Известен автомобильный компьютер Cadias, который базируется на RISC-процессоре с тактовой частотой 166 МГц и комплектуется 64 Мб оперативной и 8Мб видеопамяти. Информация выводится на цветной сенсорный ЖК-дисплей с диагональю 7 дюймов. В качестве операционной системы используется Microsoft: Windows CE for Automotive. В комплект программного обеспечения входят дневник и адресная книга (см. автомобильный компьютер компании Clarion. Япония, Ferra.ru, 2004).
Недостатком данного автомобильного компьютера является высокая стоимость.
Известен автомобильный компьютер, содержащий электронный блок, состоящий из лицевой панели с окном и корпуса с дисплеем, динамиком, печатными платами, элементами фиксации электронного блока в панели автомобиля, многоконтактный электрический соединитель, поддерживаемый интерфейс K-Line в соответствии с ISO 9141 и ISO 14230-1, при этом он снабжен клавиатурой, световодами, фоточувствительными частями фотодатчика и фотоприемника, размещенными на наружной стороне лицевой панели, платой инвертора, и цифровым дисплеем цветного изображения,
установленными на корпусе, главной платой с выступающими в передней части контактными гнездами для совмещения с отверстиями ниши на лицевой стороне панели и выступающими в задней части корпуса многоконтактным электрическим соединителем, гнездом для подключения внешней антенны, внешней активной антенной, миниатюрной видеокамерой заднего вида, устанавливаемой на заднем стекле автомобиля, пультом дистанционного управления, поддерживаемыми интерфейсами USB (Host, Slave), USB-OTG, 1-Ware, CAN 2,0 В (см. пат.на ПМ №39209, кл. G 06 F 15/00, 1/00, опубл. 20.07.2004 г.).
Недостатком данного компьютера является невысокое быстродействие системы.
Известно электронное оснащение автотранспортных средств, представляющее собой комплекс взаимодействующих между собой или совокупность независимых друг от друга электронных устройств и систем разной сложности и назначения, являющихся составными частями АТС или их агрегатов и узлов, при этом электронное оснащение выполнено в виде бортовой локальной информационно-вычислительной сети на базе мультиплексной и информационно - диагностической систем, объединяющей датчики, исполнительные механизмы и электронные блоки (см. Автотранспортные средства. Электронное оснащение. Общие технические требования. ГОСТ Р 50905-96).
Недостатками данного электронного оснащения автотранспортных средств являются ограниченные функциональные возможности и высокая стоимость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип, является автомобильный компьютер Carmani CB 200, содержащий электронный блок, состоящий из корпуса с печатной платой, элементами фиксации электронного блока в панели автомобиля, контактного электрического соединителя, поддерживаемый интерфейс K-Line в соответствии с ISO 9141
и ISO 14230-1 (см. паспорт «Carmani 200», производство Южная Корея).
Недостатком данного автомобильного компьютера являются ограниченные функциональные возможности и высокая стоимость.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к расширению функциональных возможностей, быстродействию системы, оперативному перепрограммированию, адаптированию к легковому автомобилю любой модели, совместимостью с различными электронными периферийными устройствами, повышению надежности.
Технический результат достигается с помощью автомобильного компьютера, содержащего электронный блок, состоящий из крышки и корпуса с лицевой панелью и главной платы с выступающими в передней части корпуса многоконтактным электрическим соединителем, гнездами для подключения внешнего дисплея, GPS - приемника и других периферийных устройств, поддерживаемыми интерфейсами USB (HOST), USB-OTG, CAN 2,0 В и K-Line в соответствии с ISO 9141 и ISO 14230-1, при этом он дополнительно снабжен через электрический соединитель модулем управления, состоящим из индикатора включения, микрофона, инфракрасного приемника для пульта дистанционного управления и излучателем звука.
Микрофон обеспечивает громкую телефонную связь с абонентами и управление функций блока голосовыми сообщениями водителя, что создает дополнительные условия безопасности при движении автомобиля.
Электронный блок, имеющий оригинальные электронную схемотехнику и программное обеспечение позволяет осуществлять подключение через USB разъем различных мониторов и телевизионных приемников, на экраны которых воспроизводится видеоизображение всех
функций электронного блока, а также других периферийных устройств. В этом заключается гибкая ценовая политика автомобильного компьютера.
Краткое описание чертежей
На фиг.1, дан автомобильный компьютер, вид спереди.
На фиг.2, то же, вид сзади.
На фиг.3, то же, вид сверху.
На фиг.4, дополнительные устройства.
На фиг.5, структурная схема работы автомобильного компьютера.
На фиг.6, модуль управления, вид спереди.
Осуществление полезной модели
Автомобильный компьютер содержит электронный блок, состоящий из корпуса 1 с лицевой панелью (на фиг. не обозначена) и крышки 2, которые после установки на внутренней нижней стороне корпуса 1 главной платы 3, с помощью соединительных винтов 4, необходимых проверок и выполнения электрических соединений (на фиг. не показаны), соединяются между собой с помощью крепежных винтов. На лицевой панели корпуса 1 размещены отверстия для совмещения с гнездами 5, 6 USB HOST и 7 USB OTG, служащими для введения программного обеспечения, подключения периферийных устройств, гнездом 8, служащим для подключения внешнего модуля управления 9 (фиг.6), содержащего индикатор включения 10, инфракрасный приемник 11, микрофон 12, динамик 13; гнездом 14 (фиг.1) служащим для подключения дисплея 15 (фиг.4), многоконтактным электрическим соединителем 16, к вилочной части которого подсоединяется жгут проводов (выполнения электрических соединений на фиг. не показаны). Главная плата 3, представляет собой многослойную печатную плату с поверхностным и ручным монтажом микрорадиоэлектронных элементов и микроразъемов (на фиг. не показаны). На ней размещены выступающие контактные гнезда 5, 6, 7, 8, 14, 16 для введения программного обеспечения,
подключения модуля управления 9, внешнего дисплея 15 и других периферийных устройств, многоконтактный электрический соединитель 16 (вилочная часть).
При этом на главной плате 3 расположены центральный процессор 17 (фиг.5), взаимодействующий с флеш-памятью 18, динамической памятью SDRAM типа DDR или DDR2 19, посредством шин адреса 20 и данных 21; периферийным процессором 22, посредством шины передачи данных 23, который взаимодействует с блоком питания 24 и с внешними датчиками автомобиля 25; графическим процессором 26, который взаимодействует с внешним дисплеем 15; аудио кодеком 27, который взаимодействует с внешними динамиками 28, установленными на автомобиле, через усилитель звука 29 и внешним аудио коммутатором 30; элементом резервного питания 31; внешними периферийными устройствами (на фиг. не показаны), которые подключаются через контактное гнездо ОТG USB 7, и контактные гнезда 5 USB HOST 1 и 6 USB HOST 2 с помощью разветвителя USB HUB 32.
К электронному блоку прилагаются крепежные элементы 33 для фиксации блока в автомобиле.
Управление автомобильным компьютером производится через модуль управления 9 с помощью пульта дистанционного управления 34.
Автомобильный компьютер обладает объемом динамической памяти 19 не менее 16 Мб, объемом флеш памяти 18 не менее 64 Мб, быстродействие центрального процессора 17 минимум 200 МГц. Применяемые внешние дисплеи должны иметь минимальное разрешение 320×240 или выше.
Автомобильный компьютер работает следующим образом
Принцип работы автомобильного компьютера основан на базе мультиплексной и информационно-диагностической систем, объединяющей датчики, исполнительные механизмы и электронные блоки (на фиг. не
показаны). Интеллектуальные компоненты автомобильного компьютера взаимодействуют на уровне обмена данными между собой, с узлами электрооборудования автомобиля и с внешними автотранспортными региональными и локальными системами связи, контроля, учета и управления (на фиг. не показаны). Поддерживаемые интерфейсы автомобильного компьютера: К-line в соответствии с ISO 9141 и ISO 14230-1; USB (Host, ОТG); CAN 2.0 В.
Программное обеспечение автомобильного компьютера, введенное в электронный блок через гнезда 5, 6 USB HOST или 7 USB ОТG, предусматривает работу автомобильного компьютера, подключенного к бортовой сети автомобиля, в семи основных режимах, которые составляют главное «MENU», и выводятся, при подаче напряжения в бортовую сеть автомобиля, в цветном изображении на экран внешнего цифрового дисплея 15, подключаемого к контактному гнезду 14 и являющегося дополнительным оборудованием в виде пиктограмм и обозначения маркировки клавиш пульта дистанционного управления 34, нажатие каждой из которых раскрывает «MENU» в пределах режима. Для удобства пользователя программное обеспечение выполнено в форме обучения.
Основные режимы работы:
1. Маршрут;
2. Навигация;
3. Мультимедиа;
4. Сервис;
5. Настройки;
6. Органайзер;
7. Справка;
Для входа в основной режим работы «Сервис», содержащий все сведения об автомобиле, управлении его устройствами и так далее, предусмотрено введение условного пароля для использования информации только владельцем автомобиля.
К контактному гнезду 8 подключается модуль управления 9, состоящий из индикатора включения 10, инфракрасного приемника 11 для пульта дистанционного управления (ПДУ) 34, микрофона 12, динамика 13.
Микрофон 12 и динамик 13 обеспечивает громкую телефонную связь с абонентами и управление функций блока голосовыми сообщениями водителя, что создает дополнительные условия безопасности при движении автомобиля. Инфракрасный приемник 11 обеспечивает возможность управления всеми функциями работы автомобильного компьютера от пульта дистанционного управления 34. Встроенный динамик 13 издаст звуковые сигналы, предусмотренные режимами работы, например, при превышении установленного ограничения скорости, на заданное время включения будильника и т.д.
Контактные гнезда 5, 6, 7 USB используют для подключения периферийных устройств, обеспечивающих программирование, перепрограммирование, введение аппаратно-программного обеспечения, осуществление функции навигации и другие функции (ноутбук, GPS-приемник, персональный компьютер, флэш-брелок с картами для навигации, принтер и др.).
При включении бортовой информационной системы центральный процессор 17 начинает считывать блок программы, записанные предварительно на заводе-изготовителе, из флеш памяти 18 в динамическую память 19. После этого управление передается считанной программе, которая реализует алгоритм работы бортовой информационной системы. Взаимодействие центрального процессора 17, флеш памяти 18, динамической памяти 19 происходит с помощью шин адреса 20 и данных 21. Периферийный процессор 22 собирает информацию с датчиков автомобиля 25 и передает для обработки центральному процессору 17, через последовательную шину передачи данных 23. Обработанная информация может сохраняться в флеш-памяти 18 и/или выводится на дисплей 15 через графический процессор 26. Бортовая информационная система выводит и
звуковые сообщения. Центральный процессор 17 направляет аудиоинформацию в аудиокодек 27, с выхода которого звук усиливается усилителем мощности звука 29 и поступает на динамики 28 через аудиокоммутатор 30. Обновление программного обеспечения, данных, подключение дополнительных устройств, осуществляется через USB Host 5, 6 или USB ОТG 7. Управление устройством осуществляется с помощью модуля управления 9, подключенного к периферийному процессору 22. Система может находиться в трех основных состояниях:
1. Отсутствие напряжения питания
Все модули системы, кроме часов реального времени, обесточены, а часы питаются энергией от резервного элемента 31.
2. Дежурный режим
Блок питания системы 24 обеспечивает электропитанием только периферийный процессор 22, который следит за состоянием входных сигналов в соответствии с заданной программой. Расход энергии минимален, что сохраняет энергию аккумулятора автомобиля. При наличии необходимых входных условий, периферийный процессор 22 подает сигнал включения на блок питания 24. Блок питания 24 и вся система переходят в рабочий режим.
3. Рабочий режим
Все модули системы находятся под электропитанием. Центральный процессор 17 обрабатывает поступающую информацию с периферийного процессора 22 по заданному в программном обеспечении алгоритму.
К многоконтактному электрическому соединителю 16 (вилочная часть) присоединяется розеточная часть многоконтактного электрического соединителя с замковым устройством (на фиг. не показаны) жгута (на фиг. не показан), подключающего автомобильный компьютер к бортовой сети автомобиля. Элементы крепления 33 электронного блока автомобильного компьютера служат для установки и фиксации электронного блока в панели автомобиля.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническим решениями имеет следующие преимущества:
повышение надежности;
снижение стоимости;
широкий спектр подключения периферийных и дополнительных устройств;
широкие функциональные возможности, а именно:
- следит за исправностью электронных устройств автомобиля и состоянием датчиков, обеспечивает взаимный обмен информацией;
- выполняет звуковые функции;
- располагает диагностической системой со встроенной информацией по ремонту, интервалами сервисного обслуживания, адресами и телефонами сервисных центров;
- GPS спутниковая навигационная система с возможностью распечатки цветных карт на любом малогабаритном струйном принтере с выделением маршрута до заданного пункта;
- мультимедийные возможности;
- функции медиаплеера;
- распознавание голосовых команд
- интеллектуальная система климат-контроля (опция);
- временные функции;
- дистанционное управление;
- USB-шина;
- CAN-сеть;
- быстродействие системы;
- оперативное перепрограммирование;
- адаптированно к легковому автомобилю любой модели;
совместимость с различными электронными периферийными устройствами.
Сравнительные характеристики параметров известных фирм Японии,
Южной Кореи, России с предлагаемой полезной моделью приведены в таблице.
Таблица
Япония
Южная Корея
Южная Корея
Россия
Россия
Параметры и характеристики
Компьютер Cadias фирма Clarion
Компьютер Carmani фирма Nextech
Компьютер Carmani СВ200 фирма Nextech
Компьютер Вираж «Престиж V10», компания «Микролайн» г.Нижний Новгород
Предлагаемое изобретение
Операционная система (программа)
Microsoft Windows CE for Automotive
Windows СЕ 3,0
Windows СЕ NET for Automotive
Собств.
собств. или Linux, Windows
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство)
64 Мб
64 Мб
64 Мб
128 б
16 Мб или более
Видео ОЗУ
8 Мб
нет сведений
отсутствует
отсутствует
4 Мб
Flash ПЗУ
нет сведений
32 Мб
32 Мб
2 Кб
64 Мб или более
Быстродействие главного процессора
166 МГц
167 Мгц
200 Мгц
1 МГц
300 МГц
Главный процессор
RISC
SH 4
ARM 9
Infineon С 51
MIPS
Дисплей
цветной, сенсорный, ЖК, диагональ 17,8 см.
цветной, сенсорный, ЖК, разрешение 410×240 пикселей
подключение RGB монитора, авто. телевизора - разрешение экрана 234×480
монохромный графический, ЖК, диагональ 6,1 см, разрешение 122×32 пикселей
внешний, RGB выход, TV выход, минимальное разрешение 320×240 пикселей
Конструктивное исполнение
выносное
Комбиниро ванное (на компьютере автомобиля выносная приставка)
встраиваемое
встраиваемое
Комбинированное - встраиваемое или выносное
Функции диагностики и управления электронными системами автомобиля
нет
выполняет компьютер автомобиля
нет
да
да
Навигационная система
да
да (выполняет приставка)
да
нет
да
Продолжение таблицы
Япония
Южная Корея
Южная Корея
Россия
Россия
Параметры и характеристики
Компьютер Cadias фирма Clarion
Компьютер Carman 1 фирма Nextech
Компьютер Carmani СВ200 фирма Nextech
Компьютер Вираж «Престиж V10», компания «Микролайн» г.Нижний Новгород
Предлагаемое изобретение
Возможность подключения периферийных устройств
да
да
да
нет
да
Режим приема телевизионных передач
нет
да (выполняет приставка)
нет
нет
да
Автоматическое регулирование яркости индикации и экрана дисплея
да
да
нет
нет
да
Управление климат-контролем
да
да
нет
нет
опция
Видеокамера заднего вида
нет
нет
Возможно подключение
нет
да
Дистанционное управление
да
да
да
нет
да
Поддерживаемые интерфейсы:
K-Line
да
да
нет
да
да
USB (Host)
нет сведений
нет сведений
нет
нет
480 Мб/сек.
1-Ware
нет сведений
нет сведений
нет
нет
нет
CAN 2.0 B
да
да
нет
нет
да