一种车载投影装置及其控制方法的设计研究

张 旭，韩 磊，李晓亮，顾俊生，牛欢欢

（浙江吉智新能源汽车科技有限公司，浙江 杭州 518034）

1 引言

假期或者周末带上全家人一起开车出游是现在很多家庭都喜欢的出游方式，不仅可以欣赏沿途的风光，还可以去任何想去的地方。长时间行驶在高速公路上，或者是开进拥堵的市区，千篇一律的风景和嘈杂拥挤的街道，难免会让乘车之人感到无聊，往往不是低头玩起手机，就是在半睡半醒中打盹。

因传感技术和网络技术的进一步发展，车辆不仅仅只是交通工具，还可以是搭载娱乐功能和通信功能的移动终端。不少车辆已经搭载了投影设备，使用户坐在车内即可观赏影音。相比于利用车载显示屏观赏影片，使用专业的投影设备能让用户有更多的功能选择和更好的观赏体验。

因而，实现对车载投影设备的控制成为了亟需解决的主要问题。

2 架构方案设计

本方案已申请发明专利，发明名称：一种车载影音控制系统及方法，专利号：CN202011131061.3，申请公布日：2021-03-16。

本方案涉及一种车载影音控制系统及方法，所述系统包括：车载终端，用于传输影音资料至车载多媒体系统，和/或传输投影指令至控制模块；车载多媒体系统，用于接收投影指令并传输至控制模块，和/或传输影音资料至投影设备以及控制音效设备；投影设备，用于进行车内投影和/或车外投影；传感设备，用于检测内部或外部环境并发送传感信息至控制模块；控制模块，用于接收投影指令和传感信息，并根据投影指令和传感信息控制所述投影设备。车载控制系统原理框图如图1所示。

图1 车载控制系统原理框图

专业术语简写说明：T-BOX——远程车载终端，HMI——车载娱乐显示系统，PCM——投影控制模块。

2.1 投影信号输入

1）人远离车辆时，手机通过4G/5G网络连接云端服务器，云端服务器通过4G/5G网络连接T-BOX，实现手机与车的信号交互。打开手机APP，点击APP内“预约车内/车外投影”按钮，设定预约时间，将信号通过云端发送至T-BOX，T-BOX通过整车CAN网络将信号分别发送给HMI及PCM。

2）人远离车辆，车具备自动驾驶功能时，手机通过4G/5G网络连接云端服务器，云端服务器通过4G/5G网络连接TBOX，实现手机与车的信号交互。打开手机APP，车主或客户输入投影地点，信号通过云端服务器发送给T-BOX。车辆收到指令后根据最新路线及路况通过云端服务器反馈给车主或客户，提供建议投影的时间段，由车主或客户确认投影时间，车主或客户输入预约时间后，车辆自动驾驶到投影地点的合适位置，到达位置后将位置信息及整车状态反馈给车主或客户，同步将预约启动时间信号发送给HMI及PCM。

3）人在车附近或车内，通过手机蓝牙/WIFI连接HMI，打开手机APP，点击APP内“启动车内/车外投影”按钮，信号通过蓝牙/WIFI发送给HMI，HMI通过CAN网络将信号发送给PCM。

4）人在车内，手机通过WIFI/USB线连接HMI，通过Carplay或Carlife，实现手机与HMI互联，点击APP内“启动车内/车外投影”按钮，HMI通过CAN网络将信号发送给PCM。

5）人在车内，通过按下开关控制面板“启动车内/车位投影”按钮，开关信号通过硬线/LIN线发送给HMI，HMI通过CAN网络将信号发送给PCM。

6）人在车内，通过麦克风进行语音控制，HMI接收“启动车内/车外投影”语音信号，通过CAN线将信号发送给PCM。

7）人在车内，通过按下HMI内的“启动车内/车外投影”虚拟按键，HMI通过CAN线将信号发送给PCM。

2.2 启动投影及投影控制

投影设备：投影设备由投影仪、摄像头、旋转电机、翻转电机、旋转轴和翻转轴组成。如图2所示。

图2 投影设备

根据投影的方式可以分成两类场景进行详细说明。

1）车内投影

PCM接收到车内投影信号，通过CAN/LIN/以太网传输给投影设备，启动投影设备，投影设备通过LVDS线接收HMI传递的影像资料，投影仪投影至后窗上，同时车载HMI驱动扬声器系统，可供车内人员观看，如图3所示。

图3 车内投影

若需要进行侧窗投影时，通过PCM驱动旋转步进电机，并控制步进电机的旋转角度，使相关影像资料投射至侧窗上，在侧窗玻璃安装特殊材质的玻璃膜，可供车内或车外人员观看。

可通过手机APP、手机互联、虚拟按键、麦克风、实体按键等操作控制，旋转投影仪，控制投影屏幕大小及投影显示清晰度。可通过阳光光线传感器检测光线强度，自动控制投影仪的亮度。

2）车外投影

PCM接收到车外投影信号，PCM启动翻转电机，通过控制步进电机使投影设备进行翻转，通过控制步进电机的翻转角度或通过车顶传感器感应到投影设备翻转到位后，发出翻转到位的信号给PCM，PCM启动投影设备，投影设备通过LVDS线接收HMI传递的影像资料，将投影图像投射至预先放置的投影屏幕或投影墙，车外音响设备通过蓝牙连接HMI，播放影像资料，可供车外人员观看。

车外投影（图4）过程中，可通过手机APP、手机互联、虚拟按键、麦克风、实体按键等操作控制，旋转投影仪，控制投影屏幕大小及投影显示清晰度。可通过阳光光线传感器检测光线强度，自动控制投影仪的亮度。

图4 车外投影

2.3 关闭投影

按下手机APP、HMI虚拟按键、麦克风、实体按键“关闭投影”按钮，通过整车CAN网络将信号分别发送给HMI及PCM，HMI停止影像资料传输，PCM将关闭信号传递给投影设备，投影设备先关闭投影仪，同步检测旋转步进电机或翻转步进电机位置，若不在初始位置，则启动旋转步进电机或翻转步进电机，使投影仪复原至初始位置。

在车外投影过程中，若在室外遇到下雨等天气时，通过雨量传感器检测天气变化，PCM接收到雨量传感器信号，先关闭投影仪，再驱动翻转步进电机进行翻转，通过控制步进电机的翻转角度或通过车顶传感器感应到投影设备翻转到位，防止设备因进水导致故障。

在投影关闭状态，可利用投影仪上的摄像头做车内监控功能。