汽車中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)論文
時(shí)間:2022-04-30 05:08:00
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21世紀(jì)是信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)的用途是非常廣泛的,對社會的影響也是巨大的。由于網(wǎng)絡(luò)的建立為信息和資源共享開辟了道路,所以形成了新型的“網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)”行業(yè),例如提供遠(yuǎn)程商品購置、新聞需求、電子郵政、幾遠(yuǎn)程醫(yī)療診所、遠(yuǎn)程教育和訓(xùn)練,以及電子金融等各種服務(wù)。對每個(gè)人來說,都可以方便地坐在家里看電影,玩游戲,聽音樂,網(wǎng)上購物和查資料(如查北京大學(xué)或世界上任何有名大學(xué)的學(xué)術(shù)資料等),更方便更便宜的是在幾分鐘內(nèi)甚至幾秒鐘內(nèi)就可以把信(E-mail)送到世界任何角落中去,還可以通可視電話等。因此,人們對汽車的要求不再滿足于它是一種代步的工具,更希望它是生活及工作范圍的一種延伸。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,以數(shù)字現(xiàn)場總線為代表的現(xiàn)場儀表、設(shè)備大量應(yīng)用;繁瑣的現(xiàn)場連線被單一簡潔的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)代替,汽車也開始步入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。
汽車電子技術(shù)的飛速發(fā)展,為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用提供了條件。目前汽車電子技術(shù)已發(fā)展到第四代,即包括電子技術(shù)(含微機(jī)技術(shù)戶優(yōu)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)電一體化耦合交叉技術(shù)等的綜合技術(shù)的小系統(tǒng),并且早已從科研階段進(jìn)入了商品生產(chǎn)的成熟階段。汽車電子技術(shù)主要包括硬件和軟件方面的內(nèi)容:硬件包括微機(jī)及其接口、執(zhí)行部件、傳感器等;軟件主要是以匯編語言及其他高級語言編制的各種數(shù)據(jù)采集、計(jì)算判斷、報(bào)警、程控、優(yōu)化控制、監(jiān)控和自診斷系統(tǒng)等程序。
微機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)指揮其他設(shè)備工作。目前汽車上用的微機(jī)以通用單片機(jī)和高抗干擾及耐振的汽車專用微機(jī)為主,其速度和精度要求不像計(jì)算用微機(jī)高,但抗干擾性能較強(qiáng),能適應(yīng)汽車振動大等惡劣的工作環(huán)境。微機(jī)控制由單機(jī)控制(即一個(gè)微機(jī)控制一個(gè)項(xiàng)目,如控制點(diǎn)火)向集中控制發(fā)展,而汽車集中控制也由原來的多個(gè)微機(jī)控制向網(wǎng)絡(luò)化管理過渡。
一、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車內(nèi)部的應(yīng)用
比較高級的汽車上裝有幾十個(gè)微機(jī),上百個(gè)傳感器,這就給汽車進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理提供了條件,而且解決了汽車一直存在集中控制和分散控制的矛盾。所謂分散控制就是汽車上的一個(gè)系統(tǒng)如點(diǎn)火或燃油供給系統(tǒng),用一個(gè)微機(jī)進(jìn)行控制,這是微機(jī)在汽車上應(yīng)用的起始,后來它又發(fā)展到汽車集中控制系統(tǒng)。汽車集中控制系統(tǒng)則有下述3種類型。
(1)完全集中控制系統(tǒng),如美國的通用汽車公司采用一個(gè)微機(jī)控制汽車防滑制動、牽引力控制、優(yōu)化點(diǎn)火、超速報(bào)警、自動門鎖和防盜等系統(tǒng)。
(2)分級控制系統(tǒng),如日產(chǎn)公司的分級控制系統(tǒng),它用1個(gè)微機(jī)(中央控制單元)指揮4個(gè)微機(jī),而這4個(gè)微機(jī)則分別控制防滑制動、優(yōu)化點(diǎn)火、燃油供給和數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)。
(3)分塊集中控制。它是按汽車的各大部分(如發(fā)動機(jī)、底盤、信息、顯示和報(bào)警等)分別進(jìn)行分塊集中控制,如日本五十鈴汽車上ITEC系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火、燃油供給、怠速及廢氣再循環(huán)進(jìn)行集中控制。
上述各種類型的集中控制都有優(yōu)缺點(diǎn),但網(wǎng)絡(luò)在汽車上應(yīng)用后,就可發(fā)揮各種類型集中控制的優(yōu)點(diǎn),克服它們的缺點(diǎn)。例如,集中控制和分散控制的最大問題是可靠性問題,如完全集中控制系統(tǒng)中的微機(jī)出現(xiàn)故障,全車就會癱瘓。采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后,不但共用所有傳感器,還可以共用其他設(shè)備。進(jìn)行環(huán)形網(wǎng)控制的幾十個(gè)微機(jī)中,即使個(gè)別微機(jī)出現(xiàn)了問題,整車還可以正常運(yùn)行。所以網(wǎng)絡(luò)在汽車上的應(yīng)用不但增加了許多功能,而且提高了可靠性,這是汽車控制中的最重要的問題之一。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò),除了應(yīng)具有一般網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)外,還應(yīng)具有以下特點(diǎn)。
(l)組成結(jié)構(gòu)靈活,即針對不同的汽車電子設(shè)備配置,無需對整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),而只需對其相應(yīng)部分進(jìn)行調(diào)整。
(2)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成容易,即所用的軟、硬件均是普遍流行的,使設(shè)計(jì)人員容易進(jìn)行開發(fā)和升級。
(3)使用同一資料。所有子系統(tǒng)均使用同一資料,不僅可減少傳感器的使用,而且還可提高子系統(tǒng)的控制精度,解除子系統(tǒng)采集、轉(zhuǎn)換資料所帶來的負(fù)擔(dān),也可提高其工作效率。
(4)生產(chǎn)成本低
(5)在不增加硬件的情況下可以提高、擴(kuò)充子系統(tǒng)的功能。
(6)能進(jìn)行車載電子設(shè)備的故障自診斷。
二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車外部的應(yīng)用
汽車上網(wǎng)系統(tǒng),是一種無線的上網(wǎng)系統(tǒng)。通過它,在駕駛汽車時(shí)就可以像在家一樣進(jìn)行上網(wǎng)和發(fā)送電子郵件等所有網(wǎng)上活動。目前不少公司在進(jìn)行這方面的工作,如IBM公司和Motorola公司已合作開發(fā)車用無線Internet技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)使駕駛?cè)撕统藛T能夠在車上發(fā)送電子郵件以及從事網(wǎng)上各種活動,如電子商務(wù)和網(wǎng)上購物、查看股市行情和天氣預(yù)報(bào)幾等。另外,Microsoft公司新推出了專門為“車上網(wǎng)”設(shè)計(jì)的AutoPC軟件(采用WindowsCE操作系統(tǒng))。它具有交互式語言識別等各種多媒體功能。這種功能能夠有效地保障汽車行車安全,因?yàn)樗梢宰屍囻{駛?cè)嗽谑植浑x轉(zhuǎn)向盤、眼不離汽車前方的情況下,與PC機(jī)系統(tǒng)交換各種信息,例如行車幾前方的交通狀況;也可以通過它在車上收發(fā)電子郵件、打網(wǎng)絡(luò)電話和進(jìn)行其他網(wǎng)上活動。通用公司不但開發(fā)了“車上網(wǎng)”系統(tǒng),而且還裝有車載自動化辦公系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)采用了超高速光纖串行數(shù)據(jù)通道(MML),因此具有多路的數(shù)字式影音能力,可以有效地調(diào)控多信道大容量的輸入、輸出信號,例如CD、DVD、顯示器、電視接收天線、音響和全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)等都可以和該系統(tǒng)交換信息。
現(xiàn)代汽車是一個(gè)智能化網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺。汽車網(wǎng)絡(luò)貫穿整車的每個(gè)單元,即控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、駕駛系統(tǒng)和傳感執(zhí)行系統(tǒng)均由控制局域網(wǎng)CAN-BUS互聯(lián)。將車內(nèi)的控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò),如故障信息檢測系統(tǒng)、車況自動紀(jì)錄系統(tǒng)幾、實(shí)時(shí)駕駛信息顯示系統(tǒng)(智能化數(shù)字儀表),與嵌入式因特網(wǎng)互聯(lián)(支持IPv4及IPv6),使每輛汽車都有一個(gè)Web網(wǎng)頁,將會是今后汽車計(jì)算平臺的關(guān)鍵技術(shù)。