电子技术在车载信息系统的应用

电子技术在车载信息系统的应用未来的车载信息系统平台将全面超越传统汽车仪表的现有功能,系统主要功能包括:全图形化数字仪表、ＧPＳ导航、车载多媒体影音娱乐、整车状态显示、远程故障诊断、无线通信、网络办公、信息处理、智能交通辅助驾驶等等。

未来的车载信息平台是人、车、环境的充分交互,集电子、通信、网络、嵌入式等技术为一体的高端车载综合信息显示平台。

车载信息系统平台的主要功能至少应该包括以下方面：1.仪表显示主要包含传统仪表的所有功能。

以液晶屏（LCD)作为显示终端，所需的大量、复杂的信息能够以图形方式，灵活、准确地显示在LCD屏幕上。

基本的要求是高亮度显示图形,高实时性响应，能够接收来自CAN 总线和传感器的信号。

2．车辆监控及远程故障诊断通过收集的信息进行车辆信息的诊断和分析，更加智能的监控车辆的性能和状况，并给予用户提示,同时通过车载信息平台的ＧＰRS模块将诊断分析数据与诊断服务中心实时双向传递。

通过外连GPＳ模块和通讯模块，并通过监控中心，进行车辆防盗监控和远程控制。

3．无线上网通过覆盖全国的GSM／CDMA／GPRS信号,随时随地无线上网，最高速率可达15３.6Ｋbpｓ,可实现E-M ａil、FＴP、网上聊天、浏览信息、网络游戏、图片下载、移动办公、电子商务等网络功能。

速度快、性能稳定、安全可靠。

4.导航信息实现完善的导航功能。

通过GＰS全球定位系统,无论用户在世界的任何角落,都能即时定位和连续定位,除了提供自主导航、信息查询、最佳行车路径计算、轨迹记录和回放等功能之外,还提供交通堵塞预测、停车场停车向导、可与网络连接的地图数据实时更新等高级功能。

导航信息系统的显示限于局部区域，应不影响仪表系统的同时显示。

5.车载电话采用CＤMＡ无线通信或VOIＰ网络电话，车载免提与无线耳机无缝切换,保证车主在通话过程中的驾驶安全。

6.车载娱乐车载娱乐系统已经由以前的收音机和一个卡带机或CＤ机进化成可以通过用户和其它车辆通讯,拥有多种娱乐和信息的系统。

比许多其它的音频/视频应用，如家电的Ａ／Ｖ系统应用要求更丰富。

满足人们对汽车娱乐性、舒适性的要求,可进行卫星数字广播接收、车载数字电视接收、CＤ/DＶD播放等，并具有MP３／MP4／IPOD/USB等多媒体播放功能。

音视频文件可以通过无线下载,彻底免去使用碟片的种种麻烦。

前置中控台或头枕式真彩显示屏和高保真车载音响，更是为用户提供了专业级视听享受。

７.辅助安全驾驶主要包括:驾驶员疲劳监视,前、后方测距雷达系统,碰撞分析、刹车控制、安全报警系统以及辅助倒车后视系统。

驾驶员监视器安置于方向盘下方，用于拍摄驾驶员的面部，并自动分析眼皮开度，经分析后如果发现有疲劳驾驶，会自动发出警报;同时，前方测距雷达和车后的测距雷达系统会自动测量前、后方车距，并将此信息发送至碰撞分析单元。

如果有碰撞危险，会发出警报,同时自动刹车或控制安全带的驱动电机,使乘员在碰撞发生前处在一个提前设计的最佳姿势,使事故的后果减小到最低。

其辅助倒车后视功能主要是通过拨倒档,便可从高清晰液晶显示屏上看到车后的全彩影像,辅助倒车、后视摄像头具备防眩和夜视的功能，便于保证车主夜间倒车的安全。

8.新型智能交通系统的车载信息采集系统获得实时、可靠的交通信息一直是智能交通系统发展的瓶颈问题,建立智能交通车载信息采集系统,可以为智能交通系统中驾驶行为特性的研究、交通数据采集、现场测试等提供良好的辅助测试、验证平台,还可以作为一个辅助检测手段，为我国智能交通系统多功能实验车的建设和发展提供强有力的技术支持,从而加速我国智能交通系统相关技术的研究和开发。

车载信息平台包括多方面技术,下面仅将其中涉及到的几项关键技术简单介绍如下：基于嵌入式技术的Telematｉcｓ系统Ｔeｌematics是一个由通信和信息科学组成的合成词,通常称为车载远程信息处理。

它综合了汽车制造和IT技术，包括计算机、移动通信、数字广播等;同时，又依托于IＴＳ的“3S”，从而迅速发展成为融合技术与服务的新业务。

Teｌemａtics通过无线信道连接车载终端机与服务中心,以构成提供信息服务的通信链路。

通过安装于车内的终端系统,分析汽车内与车外发生的各种状况,收集驾驶和行车所必需的各种信息，同时执行一系列的必要控制,为驾驶员和乘客提供方便、安全和娱乐。

Teｌａmatics的技术特征充分表现了现代科技的大融合。

它应用5种主要技术：卫星定位技术（GＰS);无线接入技术;蜂窝通信技术(2G/3G）；专用短程通信的窄带网络技术（DS ＲＣ);数字广播和多媒体广播技术(DMB),融合成为4类主要功能：（1）基于卫星定位技术(GPS+ＧIS)的地面导航。

根据道路状态引导车辆以最佳路线抵达目的地。

(2)基于ITS数字广播(GPS+GIS＋LBS+CDMＢ）的智能交通。

典型应用为对路面实时状况的领航。

它不同于以地理信息为基础的导航，而是在导航的基础上,以路面上发生的实时位置信息（Ｌoｃation BaseｄSeｒvicｅs，LBS),引导车辆不仅选择最佳地理路由,而且选择所需时间最短的优化路由。

通过ＩＴＳ信息中心发布的路面状况实时多媒体信息，以广播形式传送语音、分析和测算处理的结果,以数据形式将遥感测量的地理数据合成为引导实时驾驶的领航图，及时提醒驾驶员避开交通堵塞或突发事件的路段，给出最佳修改行车路线,以最短时间到达目的地。

(３)基于无线移动通信技术（２ G/３G+DＳRC+ＷLAN)的远程信息服务。

一方面以WLＡＮ形式构建车内的微微网,以通用的信息平台实现网络化通信和信息服务,这与手机通信和无线上网的功能基本一致;另一方面以RFＩD沟通标签与读取器,再以DSRC互联服务中心,以信息平台方式,既将ECＵ收集的发动机温度、尾气、轮胎、汽油及行车状况等的汽车信息送到服务中心的维修站，以实现远程车辆故障诊断和求助;将过路的计费信息和服务的费用信息送到服务中心的结算站,服务中心可据此分析和判断车辆有无故障、有无可能出现的失控、失盗等紧急情况，既能及时告知驾驶员,又能指令汽车减速、停止运行或无法启动。

同时,准确记账并自动收费。

（4)基于数字广播技术(CDMＢ-Ｔ/CMMB＋ＩTS)的车载文化娱乐。

它不仅要在车上显示电视节目、路面状况、MTV、电子游戏等,还要显示和管理个人节目信息资源（数据广播）,并随时经广播宽带下载地理、地貌、地图等信息，还能显示如Ｅ-Mａil接收的互联网信息。

随着更加先进的传感器、快速响应的执行器、高性能EＣU、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第３代移动通讯技术在汽车上的广泛应用,现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化产品方向发展，以达到“人―汽车―环境”的完美协调。

2.1传感器随着汽车电子化发展，自动化越高,对传感器的依赖程度也就越大。

汽车用传感器的种类多样化和使用数量的增加，使得传感器朝着多功能化、集成化、智能化和微型化方向发展。

这些将使未来的智能化集成传感器不仅能提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作放大等处理;同时它还能自动进行时漂、温漂和非线性的自校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响，即使在特别严酷的使用条件下仍能保持较高的精度；另外,它还具有结构紧凑、安装方便的优点，从而免受机械特性的影响。

２.2微处理器(EＣU）自从１976美国通用汽车公司成功的将ＥCU应用到汽车发动机的控制系统中后，汽车电子控制系统进入到了新的高速发展阶段，随后EＣU被应用到动力传动、车身、安全等控制系统中。

由于汽车用ＥC Ｕ对可靠性、信息处理能力、实时控制能力及成本上的特殊要求，基于通用芯片开发出的ECU已经很难满足汽车电子控制系统的要求，因此，开发出具有多路同步实时控制、自带A/Ｄ与D/Ａ、自我诊断、高输入/输出等功能的汽车专用ECU系统具有很高的现实意义。

随着汽车电子控制日趋集中化,ECU需要处理的信息量不断增加,因此,16位和3２位ECU将成为未来汽车用ECU的首选,预计在今后几年内需求量将增加５０％以上，逐步成为车用ＥＣU的主流。

2.3执行器目前汽车上所使用的执行器主要有电磁式、电动式和气动/液动式。

电磁和电动式的执行器是以电为动力的操作机构，具有体积小、重量轻、响应速度快、耗能小的特点，但是,与气动/液动式执行器相比，输出驱动能力则不足,无法满足未来汽车控制领域大驱动输出的需要。

但是，随着新材料、新工艺、新机构设计的采用,电磁和电动式执行器将逐渐取代气动/液动执行器，尤其是在未来汽车普遍更换４2V新型电源系统之后,输出驱动能力将大幅度提升，完全可以取代传统的气动/液动系统。

2.４控制策略目前在汽车电子控制系统中广泛采用的是ＰID控制理论，是一种使用于单输入/输出、线性定常系统的经典控制理论,但是,由于汽车中需要控制的对象往往具有很强的时变和非线性，控制系统的输入和输出参数也越来越多,采用以状态空间为基础、适用于多输入/输出、非线性时变系统的现代控制理论已成必然,如最优控制、自适应控制、模糊控制等。

2.5总线技术利用总线技术将汽车中各种电控单元、智能传感器、智能仪表等联接起来，从而构成汽车内部局域网,实现各系统间的信息资源共享。

其优点主要有:①大大减少线束数量、连接点及体积,提高系统的可靠性和可维护性；⑦采用通用传感器,达到数据信息共享的目的;③改善系统的灵活性，即通过系统的软件可实现系统功能的变化。

根据侧重功能的不同,SAE将总线划分为A、Ｂ、Ｃ三大类:A类是面向传感器和执行器的一种低速网络,主要用于后视镜调整、灯光照明控制、电动车窗等控制等，目前A类的主流是ＬIN；B类是应用于独立模块间的数据共享中速网络,主要用于汽车舒适性、故障诊断、仪表显示及四门中央控制等,其目前主流是低速CAＮ(又称动力ＣAN)；C类是面向高速、实时闭环控制的多路传输网络,主要用于发动机、ＡBS和自动变速器、安全气囊等的控制,目前C类主流是高速CAN(又称动力CAN),但是随着下一代高速、具有容错能力的时间触发方式的“XbｙWｉre’’线控技术的发展，将逐渐代替高速CAＮ在C类网中的位置,力求在未来5―10年之内使传统的汽车机械系统变成通过高速容错通讯总线与高性能CPＵ相连的百分之百的电控系统，完全不需要后备机械系统的支持,其主要代表有ＴTＰ/C和FlexRａy。

而在多媒体与通讯系统中，MＯST、ＩDB１3９4和“蓝牙”技术成为了今后的发展主流。

另外,光纤凭借其高传输速率和抗干扰能力,越来越广泛的用作高速信号传输介质。

２．６新型42V供电电源随着汽车电控技术的不断发展,使汽车电子装置在整车中所占比例和相应的耗电量不断提高，使现有的12V电源系统供电能力趋于饱和或不足，无法满足下一代汽车设计中新增电子设备的需求，如无凸轮轴电磁式电控配气相位机构、飞轮复合式起动―发电机系统、电加热三效催化转化器以及新型电力制动和电力转向系统等，它们在传统的12Ｖ电源系统中难于实现，而这些新技术又是公认的未来汽车技术发展的重要方向。