Системе широкого радиовещания информации
Система широкого радиовещания информации (RBDS) – расширение системы радиосиравки (RDS), которая появилась
в Европе в 1984 г. Система позволяет станции вешания передавать текстовую информацию со скоростью приблизительно 1200 бит в секунду. Информация передается на частоте 57 кГц с подавлением
поднесущей как часть частотно - модулированного мультиплексированного ( МРХ) сигнала.
RBDS была разработана дли североамериканского рынка Национальным комитетом систем радиосвязи ( NRSC), это объединенный комитет, куда входят члены Ассоциация
отраслей электронной промышленности (EIA) и Национальной
ассоциации радиовещателей ( NAB). Эта технология передачи текст на транспортные средства интересна тем, что может передавать:
♦ название песни и автора:
♦ информацию о состоянии трафика, несчастных случаях и опасностях на дорогах;
♦ информацию об акциях;
♦ сообщения о погоде.
В чрезвычайных ситуациях звуковая система способна прервать прослушивание кассеты, компакт-диска или обычной радиопередач и, чтобы предупредить пользователя.
Цифровое радиовещание
Радиопередача цифровой звукозаписи (DAB) разрабатывается, чтобы обеспечить высококачественное, многофункциональное цифровое радиовещание на стационарные и мобильные приемники. Она проектируется так, чтобы работать на любой частоте до 3 ГГц. Система демонстрируется и экстенсивно тестируется в Европе, Канаде и США. Это мощная радиовещательная система, позволяющая очень эффективно передать звук и информацию.
Система использует цифровые методы, чтобы избавиться от информационной избыточности и ощутимо неуместной информации в звуковом сигнале. Затем на передаваемый сигнал накладывается кол управляемой избыточности для коррекции ошибок. Вся передаваемая информация далее распространяется в частотной и во временной областях (мультиплексируется), в результате приемник получает высококачественный сигнал даже при плохих условиях распространения.
Перераспределение позволит радиовещателям расширять сферу обслуживания фактически безгранично, используя дополнительные передатчики, работающие на одной и той же частоте излучения. Рассматривается общая международная частота в полосе L (приблизительно 1,5 Гц), но некоторые разногласия все еще существуют. Возможности DAB неизбежно приведут к тому,
что система будет внедрена. На рис. 16.21 показана передняя панель системы Clarion, приспособленной к приему сигналов цифровой радиопередачи.
Подавление интерференции
Процесс подавления интерференции в автомобиле
должен уменьшить нежелательный шум, исходящий
от динамиков IСЕ-систсмы. Это, однако,
может оказаться непростой задачей. Для помощи
читателям рассмотрим различные типы интерференции.
На рис. 16.22 показано два сигнала: один
чистый, а другой искаженный вследствие интерференции.
Количественно интерференция может
быть охарактеризована отношением «сигнал/шум».
Это показатель интенсивности полезного сигнала
по отношению к интенсивности сигнала интерференции
в приемнике. Это отношение должно быть
настолько высоким, насколько возможно, но значение
выше 22,1 для радиоприема принимается
как рабочая цифра. Интерференция связана с проблемой
электромагнитной совместимости (electromagnetic
compatibility •— ЕМС) (дальнейшие детали
см. в гл. 4).
Рассмотрим два общих вопроса, снизанных с
подавлением интерференции на транспортном средстве:
1. Ближнее действие - воздействие интерференции
на радиосистему транспортного средства.
2. Дальнее действие — воздействие транспортного
средства на внешние приемники, например,
домашнее телевидение. Проблема
отражена в законодательстве, запрещающем
создание помех для радио или телевизионных
передач при эксплуатации автомобиля.
Помехи, связанные с интерференцией, могут
распространяться одним из четырех путей:
♦ контактная связь - через электрические проводники;
♦ бесконтактная связь - излучением через воздух
к антенне;
♦ емкостная связь с электрическим полем;
♦ индуктивная связь с магнитным полем.
Источники интерференции в автомашине могут
быть в общем случае описаны весьма просто -
это некие схемы, которые внезапно включаются
или выключаются. Таким образом, в число источников
попадают переключатели и процессы коммутации
в электродвигателе, которые приводят к
появлению быстро нарастающих сигналов помех.
Секрет подавления помех состоит в том, чтобы
замедлить скорость роста сигналов помех. Существуют
четыре основные источника помех интерференции
на транспортном средстве, как-то:
♦ система зажигания;
♦ система подзарядки:
♦ электродвигатели и переключатели;
♦ статические разряды.
Система зажигания автомобиля — основной источник
интерференции, особенно со стороны высокого
напряжения. Напряжения до 30 кВ теперь
стали обычными в автомобилях, и пиковый ток в
доли секунды, когда свеча зажигания дает вспышку,
может достигать более 100 А. Интерференционные
помехи, вызываемые системой зажигания, расположены,
главным образом, на диапазоне частот выше
30 МГц, а максимальная мгновенная мощность в
момент разряда может достигать порядка 500 кВт.
Система подзарядки производит шум из-за искрения
в щетках. Электронные регуляторы не создают
больших проблем, но регуляторы с виброконтактами
могут приводить к неприятностям.
Любой электродвигатель или переключатель,
включая реле, обязательно создаст некоторые интерференционные
помехи. Самые распространенные
источники» мотор очистителя и мотор нагревателя. Стартер не рассматривается по причине короткого времени его использования.
Накопление статического электричества обусловлено
трением между автомобилем и воздухом,
а также между шинами и дорогой. Если статический
заряд, скажем на капоте, становится больше,
чем на крыле, тогда искра может проскочить между
частями автомобиля. Использование металлических
лент для электрического контакта между
деталями автомобиля может гарантировать, что
все панели будут иметь одинаковый потенциал,
это предотвращает искрение. Из-за трения шин
может появиться разность потенциалов между
ободами колес и шасси, если не установлены соответствующие
соединительные ленты. Искра от корпуса на землю может проскочить при напряжении не менее 10 кВ.
Используется пять основных приспособлений
для подавления радиоинтерференции:
♦ резисторы:
♦ соединение металлическими лентами;
♦ экранирование;
♦ конденсаторы;
♦ катушки индуктивности.
Сопротивление используется исключительно в
целях высокого напряжения системы зажигания,
максимум до 20 кОм на провод. Сопротивление
ограничивает пиковый ток, что, в свою очередь, ограничивает
всплеск электромагнитного излучения
во время образования искры. Чрезмерно большое
сопротивление не используется. На качество искры
сопротивление не влияет. Эти резисторы эффективно
заглушают волны интерференции.
Соединение металлическими лентами, упомянутое
ранее, служит гарантией того, что все части
транспортного средства находятся под одним
и тем же электрическим потенциалом, чтобы предотвратить
искрение между ними из-за накопления
статических зарядов.
Экранирование, как правило, используется только
в специальных случаях, например, в чрезвычайных
службах и вооруженных силах. Оно подразумевает
полный охват системы воспламенения и других
основных источников шума проводящим экраном,
который связан с шасси транспортного средства,
играющим роль заземления. Экранирование предотвращает
распространение волн интерференции;
это очень эффективный способ, но дорогой. Обычно
же ограниченное экранирование — металлические
покрытия на разъемах, например - может использоваться, чтобы получить приемлемый эффект.
Конденсаторы и катушки индуктивности используются
в составе фильтров. Подавление помех
обуславливается изменяющимся значением
«сопротивления» переменному сигналу по мере
увеличения частоты. Правильный термин для этого
сопротивления - емкостной или индуктивный
реактанс.
Подбирая подходящие значения показателей
фильтра параллельным соединением конденсаторов
и/или последовательным соединением катушек
индуктивности, можно отфильтровать нежелательные
сигналы определенных частот.
На данном этапе стоит упомянуть антенну. Для
применения в автомобиле подходят несколько типов
антенн, но самой популярной все еще остается
антенна в виде прута, которая часто выполняется
телескопической. Преимущества такой антенны
состоит в том, что она выдвигается вне области
интерференции транспортного средства. Для приема
в АМ-диапазонах антенна представляет собой
емкость 80 пФ с шунтирующим сопротивлением
приблизительно 1 МОм. Приемник обычно будет
включать подстроенный конденсатор, чтобы гарантировать
согласование антенны с приемником.
Контактное сопротивление между всеми частями
антенны должно быть меньше 20 мОм. Это особенно
важно для цепи заземления.
При приеме в диапазоне FM очень важна длина
антенны. Идеальная длина антенны-прута для приема
FM — одна четверть длины волны. В середине
диапазона FM (94 М Гц) это около 80 см. Вследствие
магнитного и электрического полей самого
транспортного средства и эффекта коаксиального
кабеля оптимальная длина антенны составляет
приблизительно 1 м. Применимы и несколько
меньшие антенны, но, хотя они и могут быть более
удобными на практике, они создают во время приема
сигнал меньшей амплитуды. Антенны, встраиваемые
в окна автомобиля или использующие нагревательный
элемент заднего стекла, хороши в плане
предотвращения повреждения и нечувствительности к влаге, ко они создают более слабый сигнал, часто требуя включения антенного усилителя. Заметим, что такие антенны также усиливают интерференцию. Некоторые автомобили высшего класса
используют антенну-прут и антенну-экран, причем
приемник в состоянии обнаружить и использовать
наибольший сигнал. Это уменьшает эффект отраженных
сигналов и приводит к меньшему влиянию
эффекта замираний.
Рассмотрим вопрос о положении внешней антенны.
Это положение определяется компромиссом
между различными вариантами, при выборе
которого принимаются во внимание следующие
факторы:
♦ длина прута — 1 м, если возможно;
♦ длина коаксиального кабеля - более длинный
кабель уменьшает силу сигнала;
♦ положение — настолько далеко от системы
зажигания, насколько это возможно;
♦ потенциальная опасность вандализма - исключить
легкую досягаемость;
♦ эстетичный вид - соответствие стилю автомобиля;
♦ угол установки — вертикально лучше для AM ,
горизонтально - для FM.
Большинство качественных радиоприемников
включают систему, известную как поглотитель интерференции.
Эта схема встроена в приемник и состоит из высококачественных фильтров.
На рис. 16.23 показана схема типичной IСЕ-системы. В нее включена электрически выдвигаемая антенна, а также связь с ченджером компакт-дисков через шину данных.
Мобильные коммуникации
Успехи сотовой связи показывают, сколь много полезного
мы можем получить от мобильного телефона,
но будущее сулит нам еще большие достижения.
Сотовая связь начала развиваться в 1980-х гг. И
до сих пор стремительно совершенствуется!
Потребность и желание поддерживать контакт
друг с другом, которые мы ощущаем, настолько велики,
что деловые люди теперь все чаще имеют до
пяти номеров телефона: дом, офис, пейджер, факс
и сотовый. Но в обозримом будущем высокотехнологичная
цифровая радиосвязь и сложные толекоммуникационные системы позволят обрабатывать все коммуникации через единственный номер.
При персональной нумерации человек, имеющий
в кармане телефон, будет нуждаться только в
одном телефонном номере. Люди будут вызывать
не места, где могут находиться другие люди, а самих
людей - мы не будем привязаны ни к какому
специфическому месту. Персональная нумерация
повысит производительность труда деловых людей,
потому что они будут в состоянии соединиться и
быть соединенными с коллегами и клиентами в
любом месте и в любое время, в закрытом помещении
и на открытом воздухе. При путешествии от
дома до офиса или от одной встречи к следующей,
будет возможно общаться с любым человеком всякий
раз, когда возникает потребность.
Но где здесь остается место для систем коммуникаций,
относящихся к транспортным средствам?
По моему мнению, оборудование связи «в автомобиле» для нормального делового и личного пользования
будет ограничено простым мобильным телефоном
карманного размера, и не существует никакого
другого рынка для автомобильного телефона.
Правда, все еще будут иметь значения варианты
оборудования, оставляющие свободными руки водителя.
Системы персональной радиосвязи и двухстороннего
обмена на КВ-диапазоне, типа используемых
в фирмах такси и сферы услуг, определенное
время еще будут существовать. Однако даже
они могут исчезнуть по мере того, как сотовая сеть
становится более дешевой и более удобной для
использования.
Авто PC
Революция в использовании информационных технологий
в транспортных средствах - налицо! Современные
разработки в области вычислений, связи и
навигации внедряются даже в самые простые транспортные
средства. На рис. 16.24 показана система
автомобиля AutoPC/Multimedia. Однако на пути
к широкому распространению новой технологии
пришлось преодолеть несколько барьеров:
♦ не слишком понятно, зачем она;
♦ довольно дорогая;
♦ трудно устанавливаемая;
♦ на нее отсутствуют стандарты;
♦ ею сложно управлять.
Большинство этих проблем или были решены,
или их решение вот-вот будет найдено, к тому же
существует заметный прогресс в смежных областях:
♦ компьютеры стали меньше в размерах;
♦ цены понизились;
♦ качество возросло:
♦ разрабатываются общие стандарты.
Многие ведущие компьютерные компании, включая
Microsoft, IBM и Intel определили автомобили
как свой следующий большой рынок. Объявлены
планы создания автомобильных компьютеров с набором
интегрированных функций. Auto PC Microsoft,
например, использует операционную систему
Windows СЕ, сокращенную версию Windows 95/98/2000.
Многие из поставщиков программ под Windows
теперь перешли к предложению версий своих программ
под Windows СЕ для использования в автомобильных
компьютерах и переносных персональных компьютерах. Точно так же, как и настольный PC, автомобильный компьютер поддерживает определенный набор программ. Реальным станет со временем автомобильный компьютер, который дает водителю устные указания в то время, как пассажиры гуляют по Интернету или смотрят футбол.
Auto PC будет постоянно управлять привычными
программами для настольных компьютеров,
обеспечивая при этом дополнительно следующие
возможности:
♦ устная навигация поворотов;
♦ база цифровых карт, на которой отмечены
такие полезные цели, как, например, бензозаправочные
станции и кинотеатры;
♦ система голосовой справки;
♦ программа диагностики транспортного средства;
♦ система безопасности и слежения за автомобилем;
♦ службы помощи на дороге при чрезвычайных ситуациях.
Оборудование могло бы включать еще и высококачественную
стереосистему, способную воспроизводить
компакт-диски и принимать радиопередачи
в диапазоне FM. Опциональный интерфейс связи
позволит с помощью устных инструкций управлять
сотовыми телефонами и транспортными новостями,
полученными по пейджеру или сотовой связи.
Компания Intel, крупнейший изготовитель компьютерных
микросхем, планирует, выпуск автомобильного
компьютера, который еще более адаптирован
для автомобиля, нежели Auto PC Microsoft.
Автомобильный компьютер компании Intel имеет
полную операционную систему Windows. Обеспечивая
для водителя функциональные возможности,
аналогичные Auto PC, он еще и предоставляет
пассажирам доступ к монитору для входа в Интернет
или просмотра телевизионных программ. IBM
сотрудничает с производителями автомобилей,
чтобы помочь им создать на транспортных средствах
сеть с большими возможностями.
Преуспеют ли, в конечном счете, создатели автомобильных
компьютеров или нет, — остается
вопросом, но существует мало сомнений относительно
того, что в будущем нас ожидает много
большая степень интеграции всех электронных
систем автомобиля. В Европе, Японии и Соединенных
Штатах предприняты усилия, чтобы разработать
систему стандартной шины данных,
объединяющей и обеспечивающей питанием не
связанные с безопасностью автомобиля электронные
системы, такие как плееры компакт-дисков.
системы позиционирования, кондиционирования
воздуха и электрические стеклоподъемники.
Добавление новых электронных систем происходило
бы по принципу plug-and-play.
Еще больше возможностей открывает объединение
компьютера с системой мобильной связи,
которая может обеспечить превосходную возможность
слежения за транспортным средством. Телефонные
операторы делят страну на отдельные
ячейки и контролируют телефоны по мере того, как
они движутся между ячейками, чтобы гарантировать.
что каждый телефон общается через оптимальный
узел связи. Системы мобильной связи
окажут глубокое воздействие на то, как будут использоваться
транспортные средства. Разработка по
обмену информацией между транспортными средствами
и дорожной инфраструктурой уже ведется.
Безопасность
Введение
Кражи автомобилей и воровство из автомобилей
составляют около четверти всего объема официально
регистрируемых преступлений. Огромное
число автомобилей угоняется каждый год, и более
20% из них никогда не возвращаются. И даже
если и возвращаются, то многие в поврежденном
виде. Для большинства автомобильных воров даже
простая сигнальная система может служить средством
отпугивания.
Производители автомобилей и сигнализаций
ведут постоянную борьбу за повышение безопасности.
На пути построения сигнальной системы в
качестве неотъемлемой части электронных средств
автомобиля уже имеются существенные достижения.
Но даже в этом случае могут все еще оставаться
весьма - эффективными модификации ныне существующих
систем. Используются три основных
типа систем охраны от злоумышленников:
♦ выключатели, установленные во всех точках
проникновения;
♦ датчик напряжения батареи;
♦ датчик объема.
Существуют три главных способа обездвижить
транспортное средство:
♦ отключить схему зажигания;
♦ отключить схему стартера;
♦ заблокировать кодом блок управления двигателем.
Отдельный выключатель или инфракрасный передатчик
могут использоваться, чтобы установить
сигнальную систему в рабочее состояние. Обычно
охранные системы приводятся в действие автоматически
при запирании дверей.