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E-Book

Infotainmentsysteme im Kraftfahrzeug

Grundlagen, Komponenten, Systeme und Anwendungen

AutorAnsgar Meroth, Boris Tolg
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl364 Seiten
ISBN9783834894304
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis46,99 EUR
Dieses Fachbuch ist zur Zeit das einzige deutschsprachige Werk, das sich mit Infotainmentanwendungen im Kfz in breiter Ausrichtung befasst und einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik und der weiterführenden Literatur gibt. Dieses Fachbuch eignet sich für Leser in Studium und Praxis, die sich einen tiefgreifenden systematischen Überblick über eine Vielzahl von Aspekten der Kfz-Multimedia verschaffen wollen. Die Besonderheit dieses Buches liegt in der Darstellungsweise, beginnend von den Anwendungen über die Mensch-Maschine-Schnittstelle zu den Grundlagen von Hard- und Softwarearchitekturen moderner Multimediaanwendungen in der Automobiltechnik.

Professor Dr.-Ing. Ansgar Meroth lehrt an der Hochschule Heilbronn Informatik, insbesondere Informationssysteme im Kfz.
Dr.-Ing. Boris Tolg arbeitet seit seiner Promotion in Informatik im Bereich Car Multimedia eines großen Automobilzulieferers.

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Leseprobe
6 Konnektivität (S. 209-210)

Lothar Krank, Andreas Streit Neben die Kapitel über die sehr fahrzeug-spezifischen Technikthemen wollen wir ein weiteres stellen, das die " Verbundenheit" eines Fahrzeugs zu seiner Umwelt zum Thema hat. Umwelt steht hier für alle und alles, mit denen Fahrzeuge, ihre Lenker und ihre Insassen Kontakt aufnehmen können und müssen. Lange Jahrzehnte beschränkte sich dieser Kontakt auf Formen der audio-visuellen Wahrnehmung wie das Hupen, das Blinken, das Anfeuchten der Bremslichter oder die Aufnahme von Informationen über Verkehrsschilder. Es kam die Übertragung von Information und Unterhaltung hinzu in Form eines Autoradios, das sich immer mehr zum zentralen Teil der Informationsbereitstellung im Fahrzeug entwickelte (z.B. Verkehrsfunk).

Heute finden wir im Fahrzeug den Zugang zum Internet, das private Mobiltelefon, die Navigation und – je nach beru.ichem Bedarf – diverse andere Geräte mit Kommunikationsmöglichkeit wie z. B. Tracking-Geräte zur Verfolgung des Fahrzeugs (bei Speditionen). Die Vernetzung mit anderen Stellen ist vielfältig geworden. Immer noch ist der Informationsfluss ins Fahrzeug größer als der nach außen.

Immer noch ist die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen weitgehend auf die oben beschriebenen Funktionen – Hupen, Blinken, Bremslicht – beschr¨ankt. Aber auch hier stehen die Zeichen in Richtung Ver¨anderung. Die automatische Kommunikation zwischen Fahrzeugen wird kommen – früher oder später. Welche Techniken der Kommunikation heute und morgen Anwendung .nden und .nden werden, ist Thema der folgenden Paragraphen.

Aufgrund der Natur der Sache – ein Fahrzeug macht ja nur Sinn, wenn es sich " frei" bewegen kann – werden die Funktechniken in den verschiedenen Bereichen den Schwerpunkt bilden. Draht-gebundene Kommunikation spielt praktisch nur eine Rolle im Fahrzeug selbst. Neben der Technik sollen auch die Anwender und die Anwendungen, die sich der Kommunikation bedienen, eine Rolle in diesem Kapitel spielen.

6.1 Motivation

Kommunikation in und ums Fahrzeug ist nicht Selbstzweck. Dazu ist ihre Realisierung in einem Markt, der bei der Umsetzung von Funktionen mit jedem Eurocent rechnet, zu teuer. Bleibt die Frage: Wer will warum mit wem welche Kommunikation? Die Frage würde noch besser lauten: Wer will warum mit wem wann welche Information austauschen? Denn der Wunsch nach Informationsaustausch treibt das Vorangehen auf diesem Gebiet, die Frage der Kommunikationstechnik stellt sich dabei erst in zweiter Linie. Die " Mitspieler" rund ums Fahrzeug sind vielf¨altig. Da ist zunächst der Fahrer, der aber nicht zwangsläufig der Halter ist, und andere Fahrzeuginsassen. Es folgt der Fahrzeughersteller, der Versicherer, die Bank (Finanzierung), der Flottenbetreiber (Spedition, Taxiunternehmen, Leasing .rma), die Service-Zentren und nicht zuletzt der Staat.

Der möchte z.B. wissen, welche mautpflichtige Strecke ein entsprechendes Fahrzeug genutzt hat und in Zukunft – so wird jedenfalls in den USA die nächste Abgasvorschrift OBD3 diskutiert [Rok06] – die Funktionstüchtigkeit der abgasrelevanten Systeme im Fahrzeug individuell und online überwachen. Bei soviel Interesse liegt schon jetzt der Verdacht nahe, dass zum guten Schluss bei der Findung der Anforderungen an Kommunikation das größte gemeinsame Vielfache als Resultat auf dem Tisch liegen wird – möglichst viel Information, möglichst schnell und möglichst zu jeder Zeit. Dass darin eine gewisse Herausforderung bei der Realisierung steckt, ist später noch ein Thema. Bei der Finanzierung der Anforderungen spielt dann eher der kleinste gemeinsame Nenner eine Rolle: wenn es geht, noch günstiger.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Autorenverzeichnis8
Beiträge und Mitarbeiter10
Inhaltsverzeichnis12
1 Einführung17
1.1 Anwendungen18
1.1.1 Entertainment18
1.1.2 Information18
1.1.3 Assistenz19
1.1.4 Kommunikation21
2 Akustik und Audiotechnik23
2.1 Schall und Hören24
2.1.1 Grundgrößen der Akustik25
2.1.2 Schallausbreitung im Raum27
2.1.3 Hören30
2.1.4 Raumwahrnehmung32
2.1.5 Maskierung und Störgeräusche33
2.2 Signale und Systeme34
2.2.1 Lineare zeitinvariante Systeme34
2.2.2 Faltung35
2.2.3 Signale im Frequenzbereich36
2.2.4 Filter40
2.2.5 Rauschen43
2.3 Digitale Audioelektronik44
2.3.1 Digitale Zahlendarstellung45
2.3.2 Abtastung und Digitalisierung46
2.3.3 D/A-Wandlung53
2.3.4 Deltamodulation54
2.3.5 Sigma-Deltamodulation55
2.3.6 Pulsweitenmodulation57
2.3.7 Diskrete Transformationen58
2.3.8 Digitale Filter60
2.3.9 Darstellung von Audiosignalen bei Speicherung und Übertragung62
2.4 Verstärker63
2.4.1 Stetige Endstufen64
2.4.2 Geschaltete Endstufen66
2.5 Wiedergabe von akustischen Signalen68
2.5.1 Eigenschaften69
2.5.2 Weitere Wandlerprinzipien74
2.5.3 Bauformen und Ausführungen von Lautsprechern75
2.5.4 Einbau und Gehäuse76
2.5.5 Frequenzweichen78
2.5.6 Anforderungen an Audiosysteme im Automobil80
2.5.7 Integration ins Fahrzeug81
2.6 Mikrophone82
2.6.1 Wirkung und Bauformen83
2.7 Sprachverarbeitung87
2.7.1 Sprachausgabe87
2.7.2 Spracheingabe89
2.8 Zum Weiterlesen90
2.9 Literatur zu Audiotechnik92
3 Anzeigetechnik95
3.1 Licht und Sehen97
3.1.1 Sehen97
3.1.2 Lichtmessung100
3.1.3 Räumliches Sehen101
3.1.4 Material und Farbe101
3.1.5 Farbmessung und Farbsynthese103
3.2 Displaytechnik106
3.2.1 Aufbau von Bildern106
3.2.4 Flüssigkristallanzeigen113
3.2.5 Emissive Anzeigen120
3.2.6 Flat Panel Monitore123
3.3 Einsatz von Anzeigen im Fahrzeug124
3.3.1 Kombiinstrument124
3.3.2 Displays am Fahrerarbeitsplatz126
3.3.3 Weitere Displays127
3.4 Zum Weiterlesen128
3.5 Literatur zu Anzeigetechnik129
4 Haptische Bedienschnittstellen131
4.1 Einführung132
4.1.1 Grundlagen zur Haptik132
4.1.2 Betätigungshaptik137
4.2 Analyse existierender Bedienelemente137
4.2.1 Bedienelemente im Markt138
4.2.2 Technische Beschreibung von Bedienelementen143
4.2.3 Schaltgeräusch151
4.2.4 Funktionsprinzipien von Touchscreen-Displays152
4.3 Haptisches Design155
4.3.1 Haptische Grundlagenuntersuchungen155
4.3.2 Stand der Forschung156
4.4 Ausblick158
4.5 Zum Weiterlesen158
4.6 Literatur zur Haptik159
5 Netzwerke im Fahrzeug163
5.1 Schichtenmodell der Kommunikationstechnik166
5.2 Schicht 1: Physikalische Bitübertragung168
5.2.1 Leitungen168
5.2.2 Transceiver171
5.2.3 Optische Übertragungstechnik174
5.2.4 Netzwerktopologien176
5.2.5 Synchronisation, Leitungscodierung und Modulation177
5.3 Schicht 2: Sicherungsschicht180
5.3.1 Rahmenbildung180
5.3.2 Medienzugri.– MAC182
5.3.3 Kommunikationssteuerung183
5.3.4 Zeitverhalten184
5.3.5 Fehlerbehandlung185
5.4 Schicht 3: Vermittlungsschicht187
5.5 Schicht 4: Transportschicht189
5.6 Quality of Service (Dienstg ute)190
5.7 TCP/IP Stack191
5.7.1 IPv4191
5.7.2 IPv6192
5.7.3 TCP und UDP194
5.8 Höhere Protokollschichten196
5.9 Fahrzeuginterne Netzwerke197
5.9.1 LIN197
5.9.2 CAN199
5.9.3 Zeitgesteuerte Bussysteme201
5.9.4 Integration ins Fahrzeug202
5.10 MOSTR – Media Oriented Systems Transport203
5.10.1 Netzwerkkonzept203
5.10.2 Protokollstruktur205
5.10.3 Power- und Netzwerk-Management209
5.11 IEEE 1394 FireWire210
5.12 Speicherung von Daten im Kfz216
5.12.1 Flash-Speicher217
5.12.2 Optische Medien217
5.12.3 Anwendungen220
5.13 Zum Weiterlesen220
5.14 Literatur zu Netzwerken im Fahrzeug222
6 Konnektivität225
6.1 Motivation225
6.2 Kommunikationsbereiche226
6.3 Allgemeine Grundlagen227
6.4 Modulationsverfahren229
6.4.1 Grundlagen230
6.4.2 Phase Shift Keying – PSK230
6.4.3 Quadrature Amplitude Modulation – QAM231
6.4.4 Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM231
6.4.5 UltraWideBand – UWB233
6.4.6 Scrambling233
6.5 Kompression und Verschlüsselung234
6.5.1 Datenkompression234
6.5.2 Verschlüsselungstechnologien234
6.6 Mobilfunknetze – Kommunikation weltweit235
6.6.1 Grundsätzlicher Aufbau von Mobilfunknetzen235
6.6.2 Eingesetzte Technik an der Luftschnittstelle239
6.6.3 Mobilfunknetze der 2. Generation241
6.6.4 Mobilfunknetze der 3. Generation247
6.6.5 WiMAX253
6.6.6 Zusammenfassung Mobilfunknetze255
6.7 Broadcast-Netze255
6.7.1 Digitales Fernsehen (DVB)255
6.7.2 Digitaler Rundfunk und Multimedia (DAB, DMB)257
6.7.3 Positionierung258
6.8 Kommunikation im Nahbereich262
6.8.1 WLAN262
6.8.2 DSRC265
6.9 Kommunikation im Auto und ums Auto herum268
6.9.1 Bluetooth268
6.9.2 Universal Serial Bus (USB)276
6.9.3 RFID278
6.10 Vereinheitlichung279
6.10.1 CALM280
6.11 Zum Weiterlesen281
7 Plattform-Software283
7.1 Softwarearchitekturen283
7.1.1 Notation284
7.3 Betriebssysteme310
7.3.1 Parallelisierung311
7.3.2 Prozesskommunikation312
7.3.3 Prozessplanung – Scheduling313
7.3.4 Speichermanagement315
7.4 System- & Powermanagement317
7.4.1 Beispielarchitektur320
7.5 Diagnose324
7.5.1 Beispielarchitektur325
7.6 Ressourcenmanagement328
7.6.1 Beispielarchitektur330
7.7 Zum Weiterlesen334
7.8 Literatur zur Plattformsoftware335
8 Usability – Der Mensch im Fahrzeug337
8.1 Benutzerzentrierte Gestaltung von Benutzungsschnittstellen337
8.1.1 Usability337
8.1.2 Benutzerzentrierte Gestaltung339
8.1.3 Nutzungskontextanalyse342
8.1.4 Entwurf345
8.1.5 Prototyping347
8.1.6 Evaluation348
8.1.7 Dokumentation351
8.1.8 Gestaltungsziele jenseits von Usability352
8.2 Informationsverarbeitung beim Menschen353
8.2.1 Usability in dynamischen Kontexten353
8.2.2 Informationsverarbeitungsmodell und Situation Awareness354
8.2.3 Psychologische Konstrukte und Prozesse356
8.2.4 Zwei Anwendungsbeispiele362
8.3 Fahrsimulation364
8.4 Zum Weiterlesen366
8.5 Literatur zu Usability367
Sachwortverzeichnis373

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