一種車載投影裝置及其控制方法的設(shè)計(jì)研究

張 旭，韓 磊，李曉亮，顧俊生，牛歡歡

（浙江吉智新能源汽車科技有限公司，浙江 杭州 518034）

1 引言

假期或者周末帶上全家人一起開(kāi)車出游是現(xiàn)在很多家庭都喜歡的出游方式，不僅可以欣賞沿途的風(fēng)光，還可以去任何想去的地方。長(zhǎng)時(shí)間行駛在高速公路上，或者是開(kāi)進(jìn)擁堵的市區(qū)，千篇一律的風(fēng)景和嘈雜擁擠的街道，難免會(huì)讓乘車之人感到無(wú)聊，往往不是低頭玩起手機(jī)，就是在半睡半醒中打盹。

因傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，車輛不僅僅只是交通工具，還可以是搭載娛樂(lè)功能和通信功能的移動(dòng)終端。不少車輛已經(jīng)搭載了投影設(shè)備，使用戶坐在車內(nèi)即可觀賞影音。相比于利用車載顯示屏觀賞影片，使用專業(yè)的投影設(shè)備能讓用戶有更多的功能選擇和更好的觀賞體驗(yàn)。

因而，實(shí)現(xiàn)對(duì)車載投影設(shè)備的控制成為了亟需解決的主要問(wèn)題。

2 架構(gòu)方案設(shè)計(jì)

本方案已申請(qǐng)發(fā)明專利，發(fā)明名稱：一種車載影音控制系統(tǒng)及方法，專利號(hào)：CN202011131061.3，申請(qǐng)公布日：2021-03-16。

本方案涉及一種車載影音控制系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括：車載終端，用于傳輸影音資料至車載多媒體系統(tǒng)，和/或傳輸投影指令至控制模塊；車載多媒體系統(tǒng)，用于接收投影指令并傳輸至控制模塊，和/或傳輸影音資料至投影設(shè)備以及控制音效設(shè)備；投影設(shè)備，用于進(jìn)行車內(nèi)投影和/或車外投影；傳感設(shè)備，用于檢測(cè)內(nèi)部或外部環(huán)境并發(fā)送傳感信息至控制模塊；控制模塊，用于接收投影指令和傳感信息，并根據(jù)投影指令和傳感信息控制所述投影設(shè)備。車載控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 車載控制系統(tǒng)原理框圖

專業(yè)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)寫(xiě)說(shuō)明：T-BOX——遠(yuǎn)程車載終端，HMI——車載娛樂(lè)顯示系統(tǒng)，PCM——投影控制模塊。

2.1 投影信號(hào)輸入

1）人遠(yuǎn)離車輛時(shí)，手機(jī)通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)連接云端服務(wù)器，云端服務(wù)器通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)連接T-BOX，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與車的信號(hào)交互。打開(kāi)手機(jī)APP，點(diǎn)擊APP內(nèi)“預(yù)約車內(nèi)/車外投影”按鈕，設(shè)定預(yù)約時(shí)間，將信號(hào)通過(guò)云端發(fā)送至T-BOX，T-BOX通過(guò)整車CAN網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)分別發(fā)送給HMI及PCM。

2）人遠(yuǎn)離車輛，車具備自動(dòng)駕駛功能時(shí)，手機(jī)通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)連接云端服務(wù)器，云端服務(wù)器通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)連接TBOX，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與車的信號(hào)交互。打開(kāi)手機(jī)APP，車主或客戶輸入投影地點(diǎn)，信號(hào)通過(guò)云端服務(wù)器發(fā)送給T-BOX。車輛收到指令后根據(jù)最新路線及路況通過(guò)云端服務(wù)器反饋給車主或客戶，提供建議投影的時(shí)間段，由車主或客戶確認(rèn)投影時(shí)間，車主或客戶輸入預(yù)約時(shí)間后，車輛自動(dòng)駕駛到投影地點(diǎn)的合適位置，到達(dá)位置后將位置信息及整車狀態(tài)反饋給車主或客戶，同步將預(yù)約啟動(dòng)時(shí)間信號(hào)發(fā)送給HMI及PCM。

3）人在車附近或車內(nèi)，通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙/WIFI連接HMI，打開(kāi)手機(jī)APP，點(diǎn)擊APP內(nèi)“啟動(dòng)車內(nèi)/車外投影”按鈕，信號(hào)通過(guò)藍(lán)牙/WIFI發(fā)送給HMI，HMI通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)送給PCM。

4）人在車內(nèi)，手機(jī)通過(guò)WIFI/USB線連接HMI，通過(guò)Carplay或Carlife，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與HMI互聯(lián)，點(diǎn)擊APP內(nèi)“啟動(dòng)車內(nèi)/車外投影”按鈕，HMI通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)送給PCM。

5）人在車內(nèi)，通過(guò)按下開(kāi)關(guān)控制面板“啟動(dòng)車內(nèi)/車位投影”按鈕，開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)硬線/LIN線發(fā)送給HMI，HMI通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)發(fā)送給PCM。

6）人在車內(nèi)，通過(guò)麥克風(fēng)進(jìn)行語(yǔ)音控制，HMI接收“啟動(dòng)車內(nèi)/車外投影”語(yǔ)音信號(hào)，通過(guò)CAN線將信號(hào)發(fā)送給PCM。

7）人在車內(nèi)，通過(guò)按下HMI內(nèi)的“啟動(dòng)車內(nèi)/車外投影”虛擬按鍵，HMI通過(guò)CAN線將信號(hào)發(fā)送給PCM。

2.2 啟動(dòng)投影及投影控制

投影設(shè)備：投影設(shè)備由投影儀、攝像頭、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、翻轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸和翻轉(zhuǎn)軸組成。如圖2所示。

圖2 投影設(shè)備

根據(jù)投影的方式可以分成兩類場(chǎng)景進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1）車內(nèi)投影

PCM接收到車內(nèi)投影信號(hào)，通過(guò)CAN/LIN/以太網(wǎng)傳輸給投影設(shè)備，啟動(dòng)投影設(shè)備，投影設(shè)備通過(guò)LVDS線接收HMI傳遞的影像資料，投影儀投影至后窗上，同時(shí)車載HMI驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)，可供車內(nèi)人員觀看，如圖3所示。

圖3 車內(nèi)投影

若需要進(jìn)行側(cè)窗投影時(shí)，通過(guò)PCM驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，并控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，使相關(guān)影像資料投射至側(cè)窗上，在側(cè)窗玻璃安裝特殊材質(zhì)的玻璃膜，可供車內(nèi)或車外人員觀看。

可通過(guò)手機(jī)APP、手機(jī)互聯(lián)、虛擬按鍵、麥克風(fēng)、實(shí)體按鍵等操作控制，旋轉(zhuǎn)投影儀，控制投影屏幕大小及投影顯示清晰度?？赏ㄟ^(guò)陽(yáng)光光線傳感器檢測(cè)光線強(qiáng)度，自動(dòng)控制投影儀的亮度。

2）車外投影

PCM接收到車外投影信號(hào)，PCM啟動(dòng)翻轉(zhuǎn)電機(jī)，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)使投影設(shè)備進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的翻轉(zhuǎn)角度或通過(guò)車頂傳感器感應(yīng)到投影設(shè)備翻轉(zhuǎn)到位后，發(fā)出翻轉(zhuǎn)到位的信號(hào)給PCM，PCM啟動(dòng)投影設(shè)備，投影設(shè)備通過(guò)LVDS線接收HMI傳遞的影像資料，將投影圖像投射至預(yù)先放置的投影屏幕或投影墻，車外音響設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙連接HMI，播放影像資料，可供車外人員觀看。

車外投影（圖4）過(guò)程中，可通過(guò)手機(jī)APP、手機(jī)互聯(lián)、虛擬按鍵、麥克風(fēng)、實(shí)體按鍵等操作控制，旋轉(zhuǎn)投影儀，控制投影屏幕大小及投影顯示清晰度?？赏ㄟ^(guò)陽(yáng)光光線傳感器檢測(cè)光線強(qiáng)度，自動(dòng)控制投影儀的亮度。

圖4 車外投影

2.3 關(guān)閉投影

按下手機(jī)APP、HMI虛擬按鍵、麥克風(fēng)、實(shí)體按鍵“關(guān)閉投影”按鈕，通過(guò)整車CAN網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)分別發(fā)送給HMI及PCM，HMI停止影像資料傳輸，PCM將關(guān)閉信號(hào)傳遞給投影設(shè)備，投影設(shè)備先關(guān)閉投影儀，同步檢測(cè)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)或翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)位置，若不在初始位置，則啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)或翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，使投影儀復(fù)原至初始位置。

在車外投影過(guò)程中，若在室外遇到下雨等天氣時(shí)，通過(guò)雨量傳感器檢測(cè)天氣變化，PCM接收到雨量傳感器信號(hào)，先關(guān)閉投影儀，再驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的翻轉(zhuǎn)角度或通過(guò)車頂傳感器感應(yīng)到投影設(shè)備翻轉(zhuǎn)到位，防止設(shè)備因進(jìn)水導(dǎo)致故障。

在投影關(guān)閉狀態(tài)，可利用投影儀上的攝像頭做車內(nèi)監(jiān)控功能。