摘要：
关键词： 智能汽车 汽车
1人工智能在汽车制造业中的应用
概述制造业是国家的经济命脉，而汽车制造又是战略性支柱产业，它包括了整车、各种零配件厂等生产商，也包括了各地经销企业和销售企业。近年来，我国汽车行业面临着前所未有的挑战，原材料、生产、物流成本上涨、利润下降，以及国际经济形势的影响。因此，汽车企业可以运用具有智能分析功能的商务智能系统，通过分析历史数据快捷、及时地输出各类报告，预测未来的客户需求和销售趋势，在宏观上为企业管理人员提供决策依据。计算机人工智能技术发展到了今天，已经开始使用庞大的知识库来有效地取代人类器官或机构的记忆方法，近些年来很多的专家决策系统在考虑一定规则的基础上对人类的诊断和经验上的分析都能够做出很好的判断，甚至处于主导地位。这个系统可以很好地利用知识库，并从中挖掘出我们想要的问题答案、成功地寻找到其中的关联性，并提取相应的模式等。而实际上，这样的专家系统已经在很多领域都有了非常不错的应用，帮助很多企业在很短的时间内就做出相应的生产计划、调度计划、运输计划等，非常有效率，而且可以大大地增加收益，并很好地控制企业的人力成本。我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步。经过二十年余年的努力已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示中国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0.56%，其中完全国产工业机器人行业内规模比较大的前三家工业机器人企业，行业集中度占30%左右。其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100台左右，年出口额为0.2亿以上。多年来我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位、劳动强度大、作业环境恶劣、焊接质量不易保证，而且生产的柔性也很差，无法适应现代汽车生产的需要。
1.1搬运机器人在汽车制造业中应用
汽车桥箱类零件具有精度高、加工工序多、形状复杂、重量重的特点。为提高其加工精度及生产效率，各重型汽车生产厂家纷纷采用数控加工中心来加工此类零部件。而在使用数控加工中心加工工件时，要求工件在工作台上具有非常高的定位精度，且需要保证每次上料的一致性。由于人工上料此类的工件具有劳动强度高、上料精度不好控制等缺点现在正逐步被工业机器人或专机进行上下料所取代。工业机器人具有重复定位精度高、可靠性高、生产柔性化、自动化程度高等、突出的优势，与人工相比，能够大幅度提高生产效率和产品质量，与专机相比具有可实现生产的柔性化、投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节，虽然已经在国内重型汽车厂内取得成功的应用，但依然尚未普及。在国家经济建设飞速发展的进程中，重型载重汽车的生产能力及生产力水平亟待有一个质的飞跃，而工业机器人即是提升生产力水平的强力推进器。
1.2焊接机器人在汽车制造业中的应用
汽车行业的发展水平，代表了一个国家的综合技术水平，汽车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在日渐激烈的竞争中立于不败之地，必须率先实现焊接自动化。因此，今后除了如汽车、摩托车这样的大批量生产行业。一些产品多样化的企业，为了提高焊接质量，也将会考虑使用焊接机器人，如钢结构等行业，与此同时，对焊接机器人的要求也必然会逐步提高，如说对焊道的自动跟踪系统的需求会逐步加大等。作为焊接机器人和焊接机的专业生产厂家，OTC公司将继续为提高中国的高速、高效、自动化焊机做出自己的贡献。对于在汽车工业中的点焊应用来说，目前已广泛采用电驱动的伺服焊枪。日本丰田公司已决定将这种技术作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。
1.3装配机器人在汽车制造业中的应用
在国内外各大汽车公司装配生产线上被广泛采用的装配机器人。一方面使汽车装配自动化水平大大提高，目前，国外某些大批量生产的轿车的装配自动化程度已达50%~65%。另一方面，有效地减轻了工人的劳动强度，提高了装配质量并明显地提高了生产率。在汽车整车装配中，机器人不仅用于挡风玻璃的密封济涂覆、安装和车轮备胎、仪表盘总成、后悬梁、车门、蓄电池等部件的安装。
1.4喷涂机器人在汽车制造业中的应用
喷涂机器人在汽车制造业中可喷涂形态复杂的汽车工件而且生产效率和很高。多用于汽车车体的喷涂作业，如喷漆、喷釉等。除了上述机器人以外，汽车制造业中应用的机器人还有用于特殊加工的激光加工机器人用于部件形状测量、装配检查和产品缺陷检查的检测机器人，抑制尘埃粒子大小及数量的水切割机器人和净化机器人等。
2人工智能在汽车制造业中的进展分析
随着中国汽车工业的迅猛发展，机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显。机器人的产品应用广泛，覆盖焊接、物料搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、货盘堆垛、机械管理等领域。在汽车行业的应用主要分为以下五大部分。车身系统中，采用虚拟仿真等手段，主要针对车身覆盖件不断开发出新的标准化、模块化解决方案，动力总成系统中，提供了涵盖汽车传动系统核心部件，发动机、变速箱和传动轴的全套装配测试系统。在冲压自动化系统方面从卷材与堆垛到零件的码垛，从提供控制系统到企业ERP，从设计到生产支持与效率优化，拥有全面的工程能力，涂装自动化系统方面，以高柔性高精度的喷涂机器人来帮助客户提升涂装质量，减少生产废料，而在焊接自动化系统中，机器人比较典型的应用是电阻点焊、电弧焊，其最新一代机器人配套提供一系列高度人性化的软件工具。汽车工业的最大特点是产量大，生产节拍快，产品一致化程度高。消费者对汽车质量要求越来越高，是促使机器人应用越来越普遍的一个重要原因。机器人本身只是集装箱里的一个货物，随机器人的设备功能越来越精细，客户的思维在这时候逐渐走向成熟，在采购时不再单单考虑某生产工位的瓶颈，而更多地考虑到长期战略因素，如维护成本加入的高低，长期投资回报是否划算，服务涵盖地域是否广泛，响应是否及时，全球技术支持能力有多强，中期后期不同阶段解决问题的能力有多大等等。这时，产品本身的价格和意义相对弱化而长期的价值越发凸显。
3结束语
人类智能主要包括三个方面——“感知能力”、“思维能力”和“行为能力”。而人工智能是指由人类利用人脑特有的智力表现制造出来的“机器”所表现出来的智能。人工智能主要包括“感知能力”、“思维能力”和“行为能力”。人工智能在汽车制造工业方面的应用体现在问题求解,逻辑推理,自然语言理解,自动程序设计,专家系统等方面,这些方面就体现了自动化的特征,表达了一个共同的主题,即提高机械人类意识能力,强化控制自动化,因此人工智能在汽车制造领域将会大有作为。
作者：韩旭萍单位：陕西职业技术学院
21世纪是创新的时代，随着经济全球化步伐的加快，英语课程在指导思想、教学目标、教学内容、练习、实践、操作方法和手段的选择等方面都必须不断推陈出新。我国为了全面实现工业化和现代化的目标，对汽车技术应用型人才的需要更趋多样化。而良好的外语沟通能力已成为汽车人才的需要具备能力。汽车英语课程设计是各类学校重点关注的课程，如何把知识和能力结合的更好，是体现其创造力和竞争力的重要表现。因此，本文把多元智能理论引入汽车英语课程设计，为探讨其可行性及策略开辟新的视角，提供新的思路和方法。
一、多元智能理论
多元智能理论（MultipleIntelligencesTheory）由美国哈佛大学发展心理学家、教育学家霍华德•加德纳教授于1983年在《智能的结构》一文中提出后，在世界范围内引发了教育的“革命性”变革。我国于20世纪90年代引进多元智能理论，国内有专家认为，多元智能理论无疑是我们长期以来一直在努力推崇的“素质教育的最好全释”；还有人指出：多元智能理论与建构主义理论一道，构成了我国新课程改革的强大理论支撑。多元智能理论指出人类内涵的能力至少有八种：包括语文智能；音乐智能；逻辑—数学智能；空间智能；肢体—运作智能；人际智能；自省智能；自然观察智能。加德纳认为，相对于过去的一元智力理论，多元智能理论能够更全面地描绘和评价人类的智力能力。加德纳还指出，人类智能还包含有次级智能和多种次级构成要素。
二、基于多元智能理论的汽车英语课程设计
（一）汽车英语课程设计的基本条件
Posner（1994）认为，课程设计的基本条件包括：了解学生的需求、兴趣、能力、知识水平等例如：学生需要什么、需要的原因、已有的能力、待补的能力、已有的基础或条件，缺乏什么等等。熟悉课程情况例如，有能力识别和解释该课程的基本概念和技能，全面和细致的有关知识，目前这个课程的开设情况等。擅长听说读写译五项必备能力，具有丰富教学经验，而不是简单的拼凑、复制、模仿依据以上课程设计的基本条件，做好高职英语课程设计就要求教师进行问卷调查或访谈学生已经完成的课程标准或已经具备的语言知识，要求通过参考有关著作、论文、同类课程、教材等，与同行交流，收集积累案例或经验等等。
（二）汽车英语课程设计的标准
根据Furey提出的标准，高职英语课程设计必须把握下列标准：
1.是否有足够的理论依据英语课程设计必须基于什么样的科学理论基础，是否遵照其本身的科学性和社会性？
2.是否适合学生目标在从事高职英语教学中，教师要因材施教。不但熟悉、掌握学生的自身学习情况、学习兴趣，也注重培养学生的实际效果性。
3.是否具有成功实施的可能性和效果的可评性在从事高职英语教学中，教师要不断自评课程设计的真实效果。
（三）汽车英语课程设计的内容
汽车英语课程设计的内容取决于授课的理念。针对英语语言，如果认为语言是符号系统，课程设计就由语音、词汇、语法、句型构成，强调语言形式的正确性；如果视语言为交际工具，课程设计要考虑的是交际的人，交际发生的条件、交际的目的等。英语课程设计关注的不仅是语言形式的正确性，还有社交的适当性。在教学研究过程中，在多元智能理论的指导下，根据调研结果对课程教学内容进行逐步更新，教材从最初的纯英文阅读形式的到单独开发学生的专业英语阅读能力，从听、说、读、写等能力的平行拓展，汽车专业英语校本教材内容新颖，图文并茂，根据主题确定教学内容、重点及难点，融专业英语听、说、读、写训练于一体，重点突出，实用性强，有利于开发学生的多元英语语言智能，改善课堂教学氛围，提高教学效果。
三、多元智能理论下汽车英语课程设计需注意的问题
首先，汽车英语以提高口语交际能力为本位，突出应用性本课程在对汽车企业英语应用能力需求深入调研的基础上，按确定工作任务模块、同时突出语言技能的要求制订教学大纲和授课计划，明确了教学应达到的知识标准和技能标准。其次，课程体系整合突出全面性、逻辑性、典型性和实用性本课程以国际汽车行业最新的知识体系为基础，以市场为导向，将传统汽车英语课程的以训练专业英语阅读能力为主体的教学内容，整合成为汽车构成的4大部分分别为发动机、底盘、车身、电气设备以及发动机的两大机构五大系统和底盘的传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统等各个任务模块以系统的知识主题构成课程内容体系。最后，教学手段优化，突出多元英语智能培养在教学实践中，注重将互动教学、角色扮演、案例教学、多媒体听力、课件加视频等教学手段相结合，增加学生的学习兴趣，提高其用英语分析和理解专业知识的能力和用英语进行专业领域的交际能力，并结合具体课程内容指导学生进行延伸性思考，以增强学生的创新能力，全面促进学生多元智能的发展。
总结
多元智能理论可以说是治疗教学中片面性的一剂特效药，也是寻求最佳教学策略的一个突破口。它对于激发课堂活力、激活学生智能起着举足轻重的作用，为广大教师改革教学方法、创新教学途径、提高教学质量指明了方向。在汽车英语课程设计方面，还将继续改进整体规划，加强课程结构分析和学习领域设计，优化教材内容、形式和课程考核方式，丰富教学情境设计与课堂教学活动，将专业英语教学改革推向一个新的阶段，全面提高学生多元英语智能培养的实效性。
作者：宋敏 单位：长春汽车工业高等专科学校公共教学部外语教培室
编者按：本文主要从电子技术在现代汽车中的应用；电子技术在现代汽车中的发展趋势；结束语进行论述。其中，主要包括：随着微电子技术的不断发展,车辆中的电子自动化程度越来越高、汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容、把汽车电子产品归纳为两类、在发动机上的应用、现代汽车发动机的基本功能没有根本变化、喷油泵在同一时间射出所有燃油、在底盘上的应用、自动变速器主要由液力变矩器和行星齿轮变速器组成、通用、福特、丰田等等大厂商采用的自动变速器电子控制系统、整车控制技术、集中综合控制、目前汽车电子技术向集中综合控制方向发展、网络化、汽车上的电子电器装置数量急剧增多等，具体请详见。
[摘要]电子技术在现代汽车上应用越来越广泛,电子技术的应用对于改进汽车性能、提高行驶安全、降低污染、节约能源有着非常重要的作用。文章就现代汽车电子技术的应用、发展趋势及应用前景进行了综述。
[关键词]电子技术微处理器电子控制装置汽车传感器
随着微电子技术的不断发展,车辆中的电子自动化程度越来越高。可以说,机械技术构成了现代车辆的筋骨,电子技术则构成了现代车辆的神经中枢。汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型,改进汽车性能最重要的技术措施。增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是汽车制造商夺取未来汽车市场的重要的有效手段。
汽车电子技术主要包括硬件和软件方面的内容:硬件包括微处理器及其接口、执行部件、传感器等;软件主要是以汇编语言及其他高级语言编制的各种数据采集、计算判断、报警、程控、优化控制、监控、自诊断系统等程序。
特别是微处理器的出现给汽车的电子自动化程度带来了革命性的变化,车辆上微处理器的使用数量激增,电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例越来越大。例如,一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到50个左右,电子产品占到整车成本的50%以上,微处理机将更广泛地应用于汽车安全、环保、发动机、传动系统、速度控制和故障诊断中,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。
一、电子技术在现代汽车中的应用
按照对汽车行驶性能作用的影响划分,可以把汽车电子产品归纳为两类:一类是汽车电子控制装置,汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用,即所谓“机电结合”的汽车电子装置;它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等,另一类是车载汽车电子装置,车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置,它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
1.在发动机上的应用
现代汽车发动机的基本功能没有根本变化,但引入了大量的电子控制装置,极大地改进了车辆的排放性能、燃油经济性和耐用性。发动机电子控制系统包括很多电子控制装置,电子燃油喷射和点火装置是其重要组成部分,除此外,还有自适应控制装置、智能控制装置及自诊断操作装置等。
现代汽车上,电子控制燃油喷射装置,因其优越的性能,已得到普及。这种新型燃油喷射装置可以自动保证发动机始终工作在最佳状态;电子点火装置(ElectronicSparkAdvance,ESA)由计算机、传感器及其接口、执行机构等部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断,然后进行点火时刻调节。在输出一定功率的条件下最大限度地节约燃油和净化空气。
各公司相继研制成功了多种新技术,并且投入了使用,取得了很好的效果。例如,由RobertBosch公司制造的计算机控制系统使用嵌入式微处理器技术实时监测发动机运转情况,确保喷射燃油量恰到好处,使燃油喷射量刚好满足要求,对清洁这些发动机大有帮助。
特别是电控直接喷射和共轨燃油系统两项技术的突破,催生了具有优良性能的新型柴油机的出现。这些新型柴油机电控、加速性良好、气味不浓也不产生烟尘、行程大并且耐用。
在通常的柴油机中,喷油泵在同一时间射出所有燃油,其结果就是产生柴油机标志性的乓乓的敲击声。在直接喷射时,燃料射入之前先有一小部分先行射入,这样当燃料射入时产生的敲击声会变得柔和。与此同时也可以降低燃烧温度,减少NOx(氮氧化物)的排放量。
共轨燃油系统的作用则在于它可以更好地控制燃油数量和喷射定时。共轨系统有一个高压泵,当喷油嘴开启时,高压使燃油产生很好的薄雾使得燃烧更加充分,同时还减少了尾气排放。
现代汽车的各种性能(燃油经济性、排放、驾驶性能和功率等)越来越好,而使这一切成为现实的正是电子技术与计算机辅助设计的结合。
2.在底盘上的应用
底盘电子控制系统包括很多电子控制装置,电子控制自动变速器(Electronic-C0ntrolledAutomaticTransmission,ECAT)是其重要组成部分。现在许多轿车的自动变速器是电子控制的,电子控制也就是微处理器控制。
自动变速器主要由液力变矩器和行星齿轮变速器组成,微处理器根据传感器输入信号和开关信号,通过电磁阀控制换档和变矩器锁止这两个工作过程,达到自动变档的最佳控制精度。发动机曲轴与变矩器涡轮之间通过离合器接合的装置也称为变矩器锁止,其作用是减轻变矩器涡轮与叶轮之间的打滑现象,改善燃油经济性。ECAT优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映车辆行驶负荷和道路条件等。
自动变速器的电子控制装置是由信号输入系统、计算系统和控制信号输出系统这三部分组成。信号输入系统有:变速器输入速度传感器、变速器输出速度传感器、发动机冷却温度传感器、节气门位置传感器、发动机曲轴转速传感器、润滑油温度传感器、歧管压力开关、制动开关等信号。这些信号反馈到ECU(在通用汽车上称为PCM-动力传动控制组件),在ECU进行计算然后输出控制信号,通过换档电磁阀、离合器电磁阀等控制换档和锁止动作。微处理器接到传感器反馈信号后,根据程序计算的结果发出控制信号接通变矩器的离合器电磁阀电源,驱使电磁阀启动,使离合器接合;如果切断离合器电磁阀电源则离合器分离。ECU是根据汽车行驶状态来操纵电磁阀通电开关开启或关闭的。当汽车速度比较慢或停止时,ECU不启动电磁阀,当汽车速度达到一定值时,ECU就会启动电磁阀使离合器接合。微处理器接到传感器反馈信号后,根据汽车车速、发动机转速及工作温度、节气门位置、歧管真空度、选档位置等输入信号参数选择换档。ECU根据即时变速杆的位置,对照参数计算选择最佳的档位位置,发出控制信号驱动换档电磁阀,令变速器换档。
通用、福特、丰田等等大厂商采用的自动变速器电子控制系统,根据与其连接的变速器和发动机的不同型号而不同,每个系统中的元件和系统的工作过程也随着不同的变速器而有所变化,但其基本的工作方式及基本部件还是一样的。
除此外,还有电子稳定智能控制装置(ElectronicStabilitvPro-gram,ESP)、电控悬架操作装置等。ESP将多种功能整合在一起,并在此基础上进行了扩展。与其他牵引力控制系统比较,电子稳定控制程序不但控制汽车驱动轮,而且可控制从动轮。通过安装在车辆上的轮速传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器,电子稳定控制程序能对车辆的状态进行实时监控,当感应到轮胎与地面失去附着力,车辆存在侧滑危险时,电子稳定控制程序会快速而有选择地对需要制动的车轮实施独立操作或降低发动机输出,以使车辆行驶方向尽可能保持与驾驶员的预期相一致,从而提升车辆在各种工况下的方向稳定性及可控性。
目前电控悬架,汽车的悬架系统一般是弹簧刚度和减振器阻尼特性不能改变的被动悬架,它不能根据使用工况和路面输入的变化进行控制和调整,故难以满足平顺性和操纵稳定性的更高要求5近年来,随着电控和随动液压技术的发展,弹簧刚度和减振器阻尼特性参数可调的电控主动和半主动悬架,在汽车上逐步得到应用和发展。
3.整车控制技术
整车控制技术包括车身电子控制、驾驶电子控制等系统。汽车车身电子控制技术所涉及的内容很多,主要包括对汽车照明灯和转向信号灯的电子控制、对电动座椅、电动门窗、电动门锁、自动雨刮等的电子控制以及多媒体系统等。目的是保证视野性、方便性、舒适性、娱乐性、通信功能等。目前车身电控技术呈现如下的发展趋势:进一步满足用户个性化的需求;先进的驾驶和乘坐信息系统,如车辆遥控检测、智能型防盗、乘座适应性控制、42V电子系统、环保设计系统等等。
传统的机械和液力驾驶控制系统由于结构的原因(间隙、运动惯量等),从控制指令发出到指令执行会有一定的延迟,这在极限情况下是不能允许的。电控驾驶控制系统是没有机械和液力后备系统的,电控驾驶控制系统主要由三部分组成:控制系统、执行系统、通讯系统。控制系统的功能是根据驾驶员的意图和车辆行驶状况,对执行器给出执行的设定值。执行系统的功能是在控制系统的控制下,完成具体的执行动作(转向、制动等)。驾驶电子控制技术在现代汽车中,已大量使用,完全取代传统的机械和液力驾驶控制系统是必然趋势。
4.主被动安全系统
汽车的操纵稳定性和安全性是衡量汽车性能的重要指标。电子控制技术的引入为汽车的稳定性和安全性提供了保障。
提高汽车的操纵稳定性,过去一直局限于通过改进轮胎、悬架、转向与传动系的性能来实现。随着计算机、传感器和执行机构的迅速发展,研发了各种显著改善操纵稳定性和安全性的电子控制系统如防抱死制动系统(Anti-LockBrakingSystem,简称ABS)、牵引力控制系统(TractionControlSystem,简称TCS,也称ASR)、四轮转向系统(4WS)、车辆动力学控制系统(VehicleDynamicControl,简称VDC,也称VSC、ESP)。其中,VDC是在ABS和TCS的基础上,增加转向行驶时横摆运动的角速度传感器,通过ECU控制各个车轮的驱动力和制动力,确保汽车行驶的横向稳定性,防止转向时车辆被推离弯道或从弯道甩出。
轮胎压力检测系统(TirePressureM0nit0ringSystem,简称TPMS)是在每一个轮眙上安装高灵敏度的传感器,在行车状态下实时监视轮胎的各种数据,通过无线方式发射到接收器,并在显示器上显示各种数据,任何原因(如铁针扎入轮胎、气门芯漏气)等导致的轮胎漏气、温度升高,系统都会自动报警,从而确保行驶中的安全,延长轮胎的使用寿命。
为了保证行车安全,安全气囊和座椅安全带控制系统是必不可少的。安全气囊的合理触发以及座椅安全带的及时束紧,需要安全系统对行驶状况的及时监测和判断。安全气囊和座椅安全带控制系统将采用越来越多的先进电子传感器、控制芯片以及电子控制装置。
二、电子技术在现代汽车中的发展趋势
随着高性能传感器、微处理器的研制成功以及网络、总线技术的完善,汽车电子技术将向集中综合控制和网络化方向发展。
1.集中综合控制
目前汽车电子技术向集中综合控制方向发展。例如,将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。汽车的机械结构还将发生重大的变化,汽车的各种操纵系统向电子化和电动化发展,实现“线操控”。用导线代替原来的机械传动机构,例如“导线制动”、“导线转向”、“电子油门”等。
随着汽车电子装置越来越多,消耗的电能正在大幅度地增加。现有的12伏动力电源,已满足不了汽车上所有电气系统的需要,汽车12伏供电系统需向42伏转化。今后将采用集成起动机-发电机42伏供电系统,发电机最大输出功率将会由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,发电效率将会达到80%以上。42伏汽车电气系统新标准的实施,将会使汽车电器零部件的设计和结构发生重大的变革,机械式的继电器、熔丝式保护电路将被淘汰。
2.网络化
汽车上的电子电器装置数量急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术十分重要。集中综合控制要求有一个庞大而复杂的信息交换与控制系统,车用计算机的容量要求更大,计算速度要求更高。采用高速数据传输网络日益显得必要。光导纤维可为此传输网络提供传输介质,以解决电子控制系统防电磁干扰的问题。通讯线将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其他控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。
三、结束语
汽车电子技术的应用将使汽车更加智能化和舒适。智能汽车装备有多种传感器,能够充分感知驾车者和乘客的状况,交通设施和周边环境的信息,判断乘员是否处于最佳状态,车辆和人是否会发生危险,并及时采取对应措施。今天,社会进入了信息网络时代,汽车已不仅仅是一种代步工具,人们已可以在汽车上收听广播,打电话,上互联网,处理工作。随着数字技术的进步,具有信息处理、通讯、导航、防盗、语言识别、图像显示和娱乐等功能的车载计算机多媒体系统的开发,汽车也将步入多媒体时代。可以预见到的将来,汽车装置自动导航和辅助驾驶系统,驾驶员可把行车的目的地输入到汽车电脑中,汽车就会沿着最佳行车路线行驶到达目的地。人们可以通过语言识别系统操纵着车内的各种设施,一边驾驶着汽车,一边欣赏着音乐电视,还可上网预定饭桌、机票等。
[论文关键词]汽车电子技术汽车智能管理系统智能化集成传感器多通道传输技术
[论文摘要]汽车是当前重要的交通工具，汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式，加快了商品和人员的流通。
随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子化的程度也越来越高。汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势，推动了汽车功能的多元化和便捷化。
一、汽车电子技术
现代电子技术与汽车工业的结合促成了电子汽车概念的诞生和实现，概括地来说当前的汽车电子技术主要包括：智能化集成传感器：提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作坊大处理。同时，他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正，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；嵌入式微处理机已广泛地应用与安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术：随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也相应增加，并可能要求进一步计算机联网。因此，要求使用多种语言，并开发出通用的高水平软件，以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件；多通道传输技术，多通道传输技术的采用，对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以便分享汽车中心计算机的信息。汽车车载电子网络：汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了进一步提高行使的经济性，温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此，以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。集成化技术：汽车电子技术的一个发展趋向是功能集成化，从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。光导纤维：汽车电子技术的进步，已使各系统控制走向集中，形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外，甚至包括多达23个微处理器及大量传感器和执行部件，组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统等。
二、国内汽车电子技术发展
电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破，自20世纪80年代以来，汽车工业的长足发展，也是以电子技术（特别是计算机、集成电路技术）为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。目前，国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。只有少数厂家，主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家，开始将电子控制装置应用在汽车工业中。国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的安全气囊，ABS等领域，而且多数为直接引进国外产品组装，国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS系统等几个方面，在汽车的电子网络化技术、GPRS导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。
三、现代电子技术促进汽车智能管理的发展
随着经济的快速发展和人民群众对汽车工业要求的逐步提高，当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很好较快较好的应用。汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。车辆智能管理仪（以下简称管理仪）硬件构成主要由CPU，数据存储器扩展电路、IC卡接口电路、GPS接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。采用GPS接收机接收卫星的信号，经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据，如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发，将有关数据保存入IC（IntelligentCard）卡中。根据这些数据，车辆管理部门就可以对车辆的历史运行状况进行检查、管理，以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前，每次停车前50秒的所有信息进行详细记录，GPS数据的采集速度受GPS系统的限制，每秒钟记录1次，其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口，可以根据外部触发信号，对车内的情景拍照。
汽车工业是高科技工业，汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。电子技术是21世纪推动经济发展和社会变革的重要技术之一，电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。
现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。
一、汽车电子操控和安全系统谈起
近几年来我国汽车工业增长迅速，发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测：汽车工业有可能超过IT产业，成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实，汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如，虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右，但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%，中、高档轿车中汽车电子已占30%以上，而且这个比例还在、不断地快速增长，预期很快将达到50%。
电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车（机动车）的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是，必须指出的是，除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件（包括传感器、执行器、微电路等）到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器（智能执行器、智能变送器）。
实际上，汽车电子已经经历了几个发展阶段：从分立电子元器件搭建的电路监测控制，经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统，现在已经进入了采用高速总线（目前至少有5种以上总线已开发使用），统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据，实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，可以独立操控，同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态，就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始，再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量，同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度，确定发动机的工况，进而控制，调整最佳喷油量，最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速，最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合，构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化，而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。
还可以举一个安全驾驶方面的例子，出于平稳、安全驾驶的需要，仅只针对四个轮子的操控上，除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置（ABS）外，许多轿车，包括国产车，已增设了电子动力分配系统（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在，国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统（EBA），该系统在发生紧急情况时，自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度，并判断紧急制动的力度是否足够，如果需要，就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间（例如百万分之一秒级）内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速，进而为每个车轮平衡分配动力，保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”（ETC）系统等。
从以上列举的两个例子可以清楚看到，汽车发展对汽车电子的一些基本要求：
1．电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器（+调理电路）+微处理器，然后再通过微处理器（+功率放大电路）+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求，需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路，并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。
2．现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制，但汽车车体内的空间有限，构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是，电子控制单元应与受控制部件紧密结合，形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。
3．电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例，它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力，不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保动作的“万无一失”。
4．汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性，并且，对电子产品而言，大多处于非常恶劣的运行环境中，而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低温，高浓度的油蒸汽和活性（毒性）气体，以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此，电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。
5．与上述要求同样重要，甚至有时是关键性的条件是，汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产，生产成本较低（几美元至十几或几十美元），所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。
二、智能传感器：微传感器与集成电路融合的新一代电子器件
微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混，仍然笼统地称之为传感器，或者含糊地归纳为汽车半导体器件，也有将智能传感器（或智能执行器、智能变送器）与微系统、MEMS等都归入了MEMS（微机电系统）名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。
首先必须说明的是，在绝大多数情况下，本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件：将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器；将电学信号转换成非电学参量输出的执行器；以及既能用作传感器又能用作执行器，其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说，关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器（或执行器、或变送器）的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物，而是基于半导体工艺技术的新一代器件：应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。
它由两块芯片组成，一是具有自检测能力的加速度计单元（微加速度传感器），另一块则是微传感器与微处理器（MCU）间的接口电路和MCU。这是一种较早期（1996年前后）的，但已相当实用的器件，可用于汽车的自动制动和悬挂系统中，并且因微加速度计具有自检能力，还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到，微传感器的优势不仅是体积的缩小，更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是，采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说，单芯片的解决方案显然更可取，生产成本更低，应用价值更高。
智能传感器（SmartSensor）、智能执行器和智能变送器-微传感器（或微执行器，或微变送器）和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件（例如上述的微加速度计的单芯片解决方案）。因此智能传感器具有一定的仿生能力，如模糊逻辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境的能力，自诊断、自维护等。显然，出于规模生产和降低生产成本的要求，智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前，或流程中，或工艺完成后增加一些特殊需要的工序，但也不应太多。
在一个封装中，把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器（SAR）、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器和串行接口（SPI）等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前，亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟，已广泛用于汽车（机动车）所需的各式各样的压力测量和控制单元中，诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广，不局限于汽车工业。目前，生产智能压力传感器的厂商已不少，市售商品的品种也很多，已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小，随之控制单元所需的接插件和分立元件越来越少，但功能和性能却越来越强，而且生产成本降低很快（现在约为几美元一只）。
顺便需要说说的是，在一些中文资料中，尤其是一些产品宣传性材料中，笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor（或device）都称之为智能传感器，但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为，Smart（智能型）传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然，知识型的内涵也在不断进化，但那些只能简单响应环境变化，作一些相应补偿、调整工作状态的，特别是不需要集成处理器的器件，其知识等级太低，一般不应归入智能器件范畴。
相信大多数读者能经常接触到的，最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况，因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱，必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的，在中、高档长焦距（IOX）光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统，特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪，通过它监测机身的抖动，并换算成镜头的各轴向位移量，进而驱动镜头中可变角度透镜的移动，使光学系统的折射光路保持稳定。
微系统（Microsystem）和MEMS（微机电系统）-由微传感器、微电子学电路（信号处理、控制电路、通信接品等）和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。
MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显，MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程，也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法，其中也包括微机械结构件的制作。
微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器，智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS，MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令，进而能独立、正确动作的微机械（Micromachines）。现在，开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少，涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。
通过控制芯片上的微反射镜阵列，实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路，开关转换时间约为20ms。
微机械（也称为纳米机械）则尚处于开发试验阶段，但已有许多很重要的实验室产品涌现，如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为，它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。
1.GSM的软件编程
发送短信常用Text和PDU(Protocol-DataUnit，协议数据单元)模式。使用Text模式收发短信代码简单，但是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。系统中主要使用Text模式和PDU模式。1)Text模式主要用来传送GPS信息。2)PDU模式主要用来发送汽车的状态和控制信息。由于PDU模式的纯英文短消息解码不方便，因此收发纯英文字符和数字字符时，采用Text模式。GSM的控制指令都是通过AT指令达到的，如表1列出几个常用的AT指令。
2.GSM模块的控制及短消息处理
上位机软件要处理的任务是将初次的定位信息、目标手机号码、要发送的短信内容发送给单片机，让单片机将这些信息存储起来，软件上面能显示初次的地理信息。单片机软件要实现与PC、GPS、TC35的通信，与PC之间的通信只有一次，就是最开始设置目标手机号码、短信内容、传输基座标。单片机可以通过AT指令来控制GSM模块TC35i，发送短信常用TEXT和PDU模式，使用TEXT模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但缺点是不支持中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。根据GSM的定义，短信息的发送和接收模式共有3种：Block模式、基于AT命令的Text模式和基于AT命令的PDU模式。两种模式的选择由AT+CMGF来决定，当AT+CMGF=0时为PDU模式，当AT+CMGF=1时为TEXT模式，当需要发送的短信中含有汉字时，首先应把发送模式设置为PDU模式，再把汉字转换为16位的Unicode代码然后进行发送，而对于数字则在其ASCII码之前补8位二进制0，凑足16位后发送。当手机收到短信时，通过程序判断收到的短信是否有汉字，再决定用何种模式来读取短信。单片机主要通过GSM模块传输两类信息：一类是接收用户的设置及请求命令，并在处理后给予回复；另一类是当单片机判断出在被保护对象离开了安全区域而发送给用户的提醒及位置信息。用户设置及请求信息的格式如下所示。单片机主程序流程图如图2所示。当用户收到定位短信时，即可确定被保护对象的位置。用户可以通过智能手机或计算机通过谷歌地图查询经纬度数据对应的地理位置。
3.系统程序流程
防盗系统控制软件主要完成GPS定位信息、收发短信、对汽车上传感器信息进行采集以及主要部件的控制功能。在完成初始化时钟、端口、串口和开中断以后，系统进入低功耗状态，以节省能源。当有外部的传感器被触发，则结束低功耗状态，进入报警状态，同时发送报警短信给车主；当接收到车主获取GPS短信时，则采集GPS信息，发送给用户，控制部件则根据用户的指令完成断油、锁门等动作。整体程序流程图如图3所示。
4.测试结果及分析
经测试，本系统可实现10m精度以内的定位，并能根据用户的设置向用户提供定位服务。系统操作方便，保护汽车的安全，有较好的实用价值。汽车定位的精度以及系统的反应时间是影响系统性能的主要因素，针对这2个指标，测试结果如下表所示。从表2所示中可以看出，在没有高大建筑物影响的情况下，定位精度很高，并且海拔越高，定位精度越准确。在建筑物下方，GPS接收不到信号，但是可以利用GSM的基站定位弥补这一不足，尽管定位的精度不高，但是足以使车主找回丢失汽车。报警时间指传感器采集到报警信号到用户接收到报警短信的时间间隔，获取GPS时间指发送获取GPS短信到获取到GPS短信的时间间隔，控制时间指发送控制短信到汽车执行控制指令的时间。当然，在重大节日这些时间会适当增加。各项指令的成功率在99%以上。表2中所示测试结果表明，系统定位精度高，无死角，反应迅速，同时功耗低，启动快，性能可靠。与同类系统相比，特色明显，整体性能优越。
5.结束语
GSM和GPS的快速发展和日趋成熟，为本监控报警系统的开发提供了有力的技术支持。该系统体积为90mm×60mm×20mm，价格便宜，使用方便。测试结果表明，监控距离为100m时，在GSM信号正常的情况下，响应时间不足1min，误报率<1%，能够实现物品安全的实时监控，人们将不再担心外出时重要物品遗失，具有很好的市场前景。该文的主要创新体现于利用GSM手机模块的移动通信技术，与当今流行的GPS全球定位技术相结合，配合传统的单片机控制技术，完成了汽车防盗定位系统的设计，在实验室阶段的测试中获得了较理想的效果。进一步改进后，能与手机定位系统软件相结合，简洁直观，方便用户使用，适合批量生产和推广应用。系统的最大优点是利用了公用的移动通信网资源，能够快速建网，通信可靠，投资少，应用前景良好；其次，定位准确，采用免费的GPS技术进行定位，可以满足广大汽车用户的需求，是一种值得推广的车辆防盗系统。
作者：郭萧 祝玲 单位：北方民族大学
1汽车避障原理
汽车避障研究的目的是使得汽车能够在未知环境中通过不断学习前述环境中感知的知识，不断增加自我学习的能力，增加学习方法的经验改善而具备高度自主避障的能力。常用的汽车避障方法主要有模糊逻辑算法、环境地图法和神经网络法和机器学习法。1)模糊逻辑法:模糊逻辑算法采用模糊逻辑控制的思想来实现汽车的自主避障控制，采用外界传感器采集一定量的外界数据，在采集数据分析的基础上，通过多个关键特征的提取，输入到模糊逻辑控制单元，模糊逻辑控制单元综合考虑多个输入因素的特征分布，给出当前的避障方法，控制汽车避障运动。2)环境地图法:环境地图法事先将地图信息植入到汽车存储系统中，在汽车避障行驶的过程中，不断采集外界信息，并且与地图信息进行实时的比对分析，通过分析结果控制汽车安全避障，但此种方法对于新的环境不具有适应性，并且对地图匹配和识别的要求很高，且避障的精度严重受限于图像匹配的精度。3)神经网络法:神经网络法与模糊逻辑法的控制思想基本相同，采用神经网络融合系统的大量信息，然后综合给出神经网络的输出避障控制方法，实现避障。但是神经网络系统存在一定的不稳定性，有时甚至出现发散的现象，作为安全要求性很高的汽车避障系统，是不允许这种不安全因素发生的。4)机器学习法:机器学习法是一种复杂环境中的知识获取新途径。机器学习法与已有的监督学习法和无监督学习法不同，通过增强学习可以利用与环境的交互而获得的评价性反馈信号来实现避障算法优化的性能，在避障中，是一种试错学习的方式。但算法存在一定局限性，主要是因为算法复杂度过高，无法实时应用。综上而言，当前的汽车避障方法的弊端主要体现在算法模型的完整性不够好，不能完整的构建系统的避障模型，所以分析效果较差;另一方面，算法的稳定性差，甚至不收敛，复杂度高，可行性差，这些因素严重限制了避障方法的应用。
2复杂障点分布模型
复杂障点分布模型是一种对复杂障点的状态和量度进行标定的模型建设方法，以纯数学的方式建立模型，用于微分方程求解。复杂障点模型可以解释为障点信号在分析平面内绕原点旋转任意角度后构成的复杂障点模型域上的表示。其定义式如下。从上述定义可以发现，复杂障点模型的输入可以看作是将输入分解在复杂障点模型域的一组完备正交基上，通过改变旋转角度α便可以得到不同的基，使复杂障点模型的信号在某个基上达到最佳的能量聚集特性，从而对复杂障点模型的检测信号具有很好的作用。工程应用中需要计算复杂障点模型的分数阶，目前已有不同的复杂障点模型快速算法，使得复杂障点模型可用于工程实践中。本文采用直接将连续复杂障点模型离散化的方法来获得离散复杂障点模型的核矩阵。此种方法在改变分数阶幂p时不需要重新计算整个过程，只需计算一个对角矩阵即可，较大的提高了实时计算的效率。而且与复杂障点模型有非常相近的输出结果。复杂障点模型变换时，分数阶复杂障点模型变换的性质则说明了信号改变引起其在分数阶复杂障点模型变换域的变换关系。设x(t)是一个复杂障点模型的抽象信号，Xp(u)表示x(t)在阶数为p值的分数阶复杂障点模型变换，定义up轴为p阶分数阶复杂障点模型域。up和up+1是正交的，而up+1和up－1是共线的且彼此反向。另up和up''''是任意两个非正交的分数阶复杂障点模型变换域，复杂障点模型相关信号在它们之间表示为。
3基于复杂障点凝聚的汽车智能避障方法
汽车智能避障方法的复杂障点凝聚技术是指通过对多个汽车智能避障信号进行提取，形成障点分析的原始数据，然后同时对多个障点信息进行深度分析，提取出信号的有用信息和特征，最后融合输出障点信息。一个汽车智能避障数据的障点信号形式为定义:。复杂障点分析的小波峰脊轨迹表明，对于复杂障点分析的障点信号，理论推导结果正确，对于复杂障点分析的信号，在靠近1的尺度附近，其小波峰脊具有与障点特性类似的直线轨迹特性，事实上，如果将障点信号的瞬分析率进行级数展开，可以得到:通过上面基于复杂障点凝聚的汽车智能避障算法，可以很好的实现障点凝聚分析，从而大大改进避障的效果。避障中，通过最近障点与其余所有障点数据的有效凝聚，可以很好的实现信息融合，从而最终给出最佳的避障方案。
4仿真与结果分析
为了测试基于复杂障点凝聚的汽车智能避障方法对于复杂障点环境下的避障性能，采用一组低复杂的多障点进行实际的测试实验，原始障点分布如图2所示。从图2可以看出，原始障点散布在仿真平面的各个部分，杂乱无章，无法看出有效的避障路径来实现避障，所以，面对上述实验环境，如果采用传统的避障方法，则系统计算避障路径的难度会非常大，因为系统障点数目的增多。
作者：王崇单位：齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院
1.智能教学在技校汽车维修专业教学中的实施目标
通过智能教学的实施，在技校汽车维修专业教学中的主要实施目标分为知识、技能、能力等目标。目标的实施对汽车维修专业教学有着重大的作用，制定合理的教学目标可以更好的提高学生汽车维修专业知识的学习和掌握能力。知识目标，主要针对汽车维修的各个部件、系统、结构等理论知识进行教学；技能目标，主要是掌握汽车电气的各个系统、汽车设备的组装和拆卸、各个部件信息等，通过对各个技能的理解，在汽车维修中也便于理解和处理；能力目标，对能力的目标来说主要是以培养为主，通过不断培养学生的各个能力作为提升学生维修的主要能力，例如，汽车电气的各个设备掌握的能力、对电气各个系统的掌握能力等。通过智能教学在技校汽车维修专业教学中的应用，可以对学生进行针对性的教学，主要以实践教学为主，突出教学的实用性，另外，可以加强对学生电路、电气故障的分析、诊断和排除的能力，使得学生能更有效的掌握解决汽车故障的技能，而且智能教学可以充分体现出“举一反三”的教学，发挥学生主动分析和动手的能力，充分提高技校汽车维修专业的教学效果。
2.智能教学在技校汽车维修专业教学中应用的过程
汽车维修是一项非常繁琐的工作，当然，如果采用传统的教学模式教学比较简单，只需照本宣科的方式将教材上的理论知识传输给学生既可，然而，这种过分依赖理论性教学的方式却不利于学生学习效率的提高，而采用智能教学的方式则会凸显出汽车维修工作的实用性和实践性。尤其是在应用到技校汽车维修专业教学的过程中，显得教学过程非常详细，如，汽车维修基础知识介绍、现场教学、实训等，而且涉及到的教学工具也非常多，如，汽车维修中应用的各个部件、汽车设备、蓄电池、万能表、发动机台架、整车等，但教学效果还是很好的，相比于传统简单的教学方式，智能教学更有提高学生汽车维修专业技能的优势。具体教学过程如下：
2.1对学生做好汽车维修基础知识的了解教师主要通过有效的方式来引导学生通过观察汽车维修间的工作、在平时多翻阅一些汽车维修资料或观看一些汽车维修视频等方式，以此来提高学生对汽车维修的了解，掌握汽车维修的定义以及基本知识，而学生在教师的引导下，通过以上几种方式来收集汽车维修的相关资料，可以利用直观的方式来加深自己对汽车部件、结构以及设备的理解，如，通过一些图片、实物、文字等方式，通过智能教学的第一个过程，学生在教师的正确引导下，可以提高自主动手、动脑的能力，通过这种方式来提高学生学习汽车维修专业技能的兴趣，正所谓“兴趣是学习最好的老师”，有了学习兴趣才能增加学生的学习效率。
2.2对学生掌握的汽车维修专业水平进行分组教学这个过程主要是对学生学习的专业水平进行调查和分析，再根据学生的学习情况将其分为诺干个小组，通过分组实践实训来指导学生掌握汽车维修的基本技能，而学生在这个过程中所能掌握的汽车技能主要有：零件、设备、部件的拆卸；各个零部件以及结构的功能；掌握各个结构的组成，以及组成汽车各个零部件的形状；对汽车各个零部件的安装位置进行了解和掌握；掌握汽车的各个零部件、结构的工作原理等。通过智能教学的第二过程，可以有效培养学生对汽车维修知识的归纳、总结的能力，并锻炼学生的语言表达能力，在此过程中让学生收获成果，获得成功的喜悦来提高学生学习的兴趣，并培养学生之间的合作意识，对技校汽车维修专业教学有着重大的作用。
2.3组织学生讨论，增加学生的总结能力在这个过程中主要是针对上一个实训过程进行总结，教师可以组织学生之间进行有效的讨论，通过讨论的过程来发现汽车维修实训中的问题，并作出相应的总结，而在此过程中，每组学生都有机会发表自己的见解，通过学生的共同讨论来进行总结，在这个过程中可以让学生学会如何分析问题、表达问题、解决问题，为学生在今后汽车维修专业学习提供有力的保障。
2.4对汽车维修实训的提问在实训总结的过程中，充分锻炼了学生的阅读能力、自学能力、归纳能力等，而在这个过程中教师需要发挥引导作用。教师可以通过观察学生汽车维修的实训状况对学生展开关键知识的提问，如，汽车大致分为几个系统？每个系统都有着什么样的作用？每个系统的工作原理以及组成部件等。而学生在实训中是按照自己的思维能力去学习、去操作、去理解，可能会存在一些偏差或对汽车维修知识理解不全面等问题，教师对学生进行提问，通过回答教师提出的问题来发现自己掌握知识的不足之处以及偏差之处，有效提高了学生学习汽车维修专业技术的效率。
2.5总结再实训通过教师提出的问题，学生明确知道自己学习中哪里出现误区、哪里掌握不全，通过翻阅一些资料、同学之间的探讨、观看一些视频等方式来完善自身理论性知识，然后教师再对学生组织实训，通过再次实训来巩固所掌握的知识，在这个过程中与上一个实训过程不同之处是在于知识的掌握面以及实训的目的性，上一个实训过程是学生自主的发挥，通过自己的理解来进行实训操作，而这个实训过程是在原有的基础上再次完善操作的过程，对学生汽车维修整体操作性都有着一定的意义。
2.6布置汽车维修专业技能课后作业教师通过在课堂上对学生进行智能教学以后，充分提高了学生对汽车维修技能的掌握，为了提高学生汽车维修技能，要将智能教学发展到课后作业，通过留取课后作业的形式，让学生在课下自主的去翻阅资料、自主去学习，促进学生学习的进步，激发学生的求知欲，智能教学主要体现在实践的教学形式，而学生可以在课下的时间去走访一些车间、企业等方式来提高自身的专业水平。
3.结束语
本文主要针对于智能教学在技校汽车维修专业教学中的应用进行了具体的分析和探讨，通过本文的研究，我们了解到，在技校汽车维修专业的教学中，教师通过利用智能化的教学手段，有助于提高课堂教学的效果，提高学生的专业能力，促进学生的长远发展。
作者：陈纳新单位：桂林市第二技工学校
摘要：由于如今在人们的生活当中，汽车是一个特别重要的工具，发明汽车与逐步发展相关汽车技术则将人们出行方式呈现跨越式改变，使得人员与商品的流通加快，而汽车的智能化水平也越来越高，本文正是在这一背景下，研究汽车智能管理系统当中应用现代电子技术的情况，以便能够为相关课题研究提供借鉴。
关键词：汽车智能管理系统；现代电子技术；车辆智能管理仪；电子汽车
1汽车电子技术分析
通过有效结合汽车工业和现代电子技术，这就为诞生与实现电子汽车概念起到有效的促进作用，将如今的汽车电子技术简单予以概括，其主要为以下几点：一是智能化集成传感器，可以提供实施处理与模拟的信号。另外在这一过程当中，还能够自动的实施校正时漂、温漂和非线性，所存在的抵抗外部电磁干扰能力显得十分强，确保不会影响传感器信号质量。控制速度、发动机、安全、诊断故障、传动系、环保等领域已经广泛应用嵌入式微处理机。二是软件技术，由于当前逐步增加应用汽车电子技术，这也就相应的会增加有关控制软件需求，另外也会存在可能做好进一步联网要求。针对这样的情况，这就必须通过多种使用，另外开发出来具备一定通用效果的高水平软件，以便可以将多种硬件要求满足。轿车当中多通道传输网络势必会对软件极大的依赖。通过多通道传输技术的使用，这也就会存在特别的有效与必要来实现电子控制集成化。借助于多通道传输技术，这也就可以将各个数据线连接成一个网络，将汽车中心计算机信息予以分享。三是汽车车载电子网络，通过比较多微处理机的应用来讲汽车性能改善，这是当前一个汽车电子设备发展的十分重要的趋势。由于在汽车上更多的应用电控期间，这也就导致车载电子设计相互之间的数据显得特别重要。要想将汽车所具备的性能要求进一步提升，这就应该处于不同控制单元相互之间交换车速、温度等信息。那么十分有必要选取分布式控制系统当成基础做好汽车车载电子网络系统构造。四是集成化技术，功能集成化这是一个汽车电子技术的发展趋势，以便能够做到更为有效、能够诊断、经济的数据中心实现。五是光导纤维，由于随着汽车电子技术的发展，这也就导致各个系统控制更为集中，从而可以做到整车控制系统。在这样的系统当中，除了中心电脑之外，甚至还存在着二十三个微处理器与数目繁多的执行部件与传感器，这些就构成一个复杂并且庞大的信息控制和交换系统等。
2当前我国汽车电子技术发展分析
随着在汽车工业当中应用电子技术，这也会对汽车技术的升级与突破起到加快作用，汽车工业在二十世纪八十年代之后呈现迅猛发展的态势，而实现这一态势则是将电子技术尤其是集成电路技术、计算机技术当成动力。根据在汽车当中所存在的各种类型的技术问题，为了将其解决，采取的最佳方案则是借助电子技术。针对这样的情况，一个国家具备的电子产业发展水平与汽车工业领域范围内应用电子产业的基本情况，往往可以决定这一国家在未来国际汽车行业竞争当中所拥有的影响力与地位。从当前的情况来看，我国的国产汽车绝大多数应用电子技术还只是停留在初级阶段。仅仅只是存在寥寥数家汽车厂家，其主要是集中在部分国内显得比较先进与中外合资的汽车生产厂家，逐步相继实施在汽车工业领域应用电子控制装置。我国的国内如今实施的电子装置主要包含的是汽车安全性方面的安全气囊、发动机的燃油喷射、防抱死制动系统、电子点火控制等领域，另外绝大多数则是直接引进国外的相关产品进行组装，我国国内的相关科研院所如今研究相关汽车电子技术应用其主要精力则是放在防抱死制动系统、电控悬架、发动机控制等这几个领域范围之内，通过与国外进行比较，依然还是存在着不小的差距在研究汽车的智能交通系统、GPRS导航、电子网络化技术等领域。
3现代技术为发展汽车智能起到有效的促进作用
由于如今经济的迅猛发展，相应也会使得人民群众逐步提升针对汽车的相关要求，如今在汽车工业领域范围内得到比较好、比较快的应用电子技术。针对这一应用的一个十分重要的体现则是汽车的智能管理系统。电源部分、指示灯、输出电路、GPS接收电路、数据存储器扩展电路、蜂鸣器、数码相机控制电路、光电隔离的输入、IC卡接口电路、CPU等这些部件组成车辆智能管理仪（以下简称管理仪）硬件。采用GPS接收机接收卫星的信号，经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据，如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发，将有关数据保存入I（CIntelligentCard）卡中。根据这些数据，车辆管理部门就可以对车辆的运行状况进行检查、管理，以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前，每次停车前50秒的所有信息进行详细记录，GPS数据的采集速度受GPS系统的限制，每秒钟记录1次，其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口，可以根据外部触发信号，对车内的情景拍照。
4结束语
总而言之，根据我们队汽车工业所进行的分析就能够发现，汽车工业从本质上来说这是属于一种高科技的工业，不管是在哪一步过程当中提升汽车的性能水平，这往往都是相应的进行运用新的技术与新的工艺。电子技术这是在二十一世纪推动整个经济发展与变革的一项特别重要的技术，随着电子技术的迅猛发展，并且在汽车工业领域范围内广泛应用电子技术，势必会将汽车工业的发展水平有效的提升。
作者:冉建光 单位:贵州航天南海科技有限责任公司
一、电子节气门控制系统的重要组成部件
电子节气门控制系统的组成：节气门体位置传感器（TP），油门踏板行程位置传感器（APP），节气门作动器，节气门控制模块，发动机控制电脑板ECU。节气门体位置传感器（TP）：一般情况下，节气门体内装有两对电位计，节气门体内的两对电刷根据节气门的移动量来接触可变电阻器，触点上的变化的电压信号被发送到ECU。也就是说节气门体总成设有2个节气门位置传感器。一个传感器用于向ECU发送信号，使ECU确定实际的节气门开度，而另一个则用于检测控制传感器的异常，以确保传感器的可靠性。通过节气门的开启和关闭，可以对发动机进气量进行控制。油门踏板行程位置传感器（APP）：当油门踏板被驾驶员踩下时，电阻发生改变，从而导致信号电压发生变化，用于监控加速踏板的开度。此传感器将改变的电压值发送到ECU，一个电位计用于向ECU发送驾驶员所操纵的加速踏板行程，而另外一个则用于监视传感器值是否正常，以确保传感器的可靠性。两个传感器具有不同的可变电阻范围，传感器支架上还设置有限位器，其设置有限位器，其设计意图是如果连杆转动超过一定量时，则油门踏板拉线连杆将撞击到限位器上。节气门控制模块与作动器：节气门控制模块是受到ECU控制，然后节气门控制模块控制作动器。在节气门控制单元不向电机提供电源时，节气门在节气门体内的缺省弹簧力的作用下，从其全闭位置稍微开启一点；当向电机供电时，电机将通过中间齿轮，实现节气门的开启和关闭；开启和关闭节气门的力矩采用负荷控制；当断定驾驶员要求快速加速时，施加到电机的电流量将增大，从而加大转动力矩，以迅速作出反应；当力矩水平达到能够满足目标节气门开度的水平时，负荷率即受到控制，以保持节气门的位置；在关闭方向上，当使负荷系数小于被保持的恒定值时，节气门即在节气门回位弹簧力的作用下回位；当需要快速减速时，如驾驶员突然松开加速踏板时，电机的极性将被反转，以完全关闭节气门。发动机控制单元（ECU)：接收踏板位置传感器信号，根据输入电压信号计算得知所需动力。并根据其他如急加速，空调，自动变速器起步的扭矩信号，计算出实际的节气门开度。同时还监控节气门系统。
二、电子节气门控制系统的控制策略
发动机实际扭矩是通过发动机转速、点火提前角和发动机负荷信号等求得。ECU将实际扭矩与理论扭矩进行对比，电子节气门系统（ETCS）的节气门开启角度并不完全由油门踏板位置决定，而是ECU根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求，计算出节气门的最佳开度，从而控制节气门控制模块驱动节气门电机使节气门到达相应的开度，发动机电控系统将通过对节气门适当的调节使实际扭矩值和理论扭矩值一致。传统油门的节气门开度完全取决于驾驶员脚的操作动作。
三、电子节气门控制系统的主要特点
1.电子节气门控制系统的最大优点是使实际扭矩与理论扭矩实现最大重叠，从而实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。2.ETCS系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生,改善了车辆的排放性能，3.节气门位置传感器与油门踏板位置传感器采用了冗余设计，可使两个传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识别，在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车的安全性，具有更高的车辆行驶可靠性。4.驾驶员可根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式，通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。5.电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气门开度进行补偿，保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定。6.精确控制节气门开度。首先由ECU对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理，接着计算出最佳的节气门开度，再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。除了以上这些优点外，电子控制节气门系统还存在一些缺点：1.成本高；2.汽车在起步时会产生油门迟滞；3.非线性影响。
四、电子节气门控制系统的故障案例分析
故障一：故障现象：一辆广本自动挡车辆，已行驶里程113000KM，曾出过事故，现在出现行驶时升档很晚（换挡迟滞）的故障，在其他修理厂已经修过自动变速箱，清洗过油路，检测过变速箱各个传感器与控制单元工况，完全正常，但故障仍然存在。分析：自动变速箱换挡除了变速箱自身原因，主要和车速、节气门位置传感器、发动机转速信号等有关。通过检测发现发动机转速与车速信号完全正常。最后检查节气门位置传感器，发现节气门位置传感器插座外壳断裂，可能是由于事故造成的，更换节气门总成，故障排除。结论：节气门位置传感器外壳断裂，引起电路接触不良，传给ECU的位置信号不是很准确，造成换挡点不准确，加速缓慢或换挡不畅。故障二：故障现象：一辆广本自动挡车辆，按照正常操作，起动发动机，踩刹车，手拨换挡杆，不能从P档移出换挡杆。分析：换挡联锁电路故障，节气门位置传感器故障。按照维修手册检查，换挡联锁电路正常，怠速时检查节气门位置传感器信号TPS数值大于0.5V，更换节气门体，故障排除。结论：车辆怠速时，如果TPS数值大于0.5V，ECU就会认为此时发动机不是处于怠速状态，此时挂档会有危险，而且对发动机和变速箱寿命不利，所以ECU不给换挡锁电磁阀信号，使其不工作，换挡杆不能移出P当。
目前，ETCS已经向集成化和集中控制方向发展，如将怠速控制、巡航控制、减小换档冲击控制、节气门回位控制及车辆稳定性控制等多种功能集成；或者是将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统及驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。随着ETC等电控系统在汽车上越来越多的应用，各种传感器和电子控制单元急剧增多，造成了整车控制电路复杂、车辆上导线的数量增加。采取多种控制策略相结合，可以提高ETC的控制精度及反应速度。此外，各个系统的信息资源要能够共享。这些都对汽车的综合布线和信息共享提出了更高要求。
本文作者：姜国华工作单位：无锡南洋职业技术学院汽车工程与管理学院实训室
现代汽车电子从所应用的电子元器件到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器。
一、汽车电子操控和安全系统谈起
近几年来我国汽车工业增长迅速，发展势头很猛。因此评论界出现了一些专家的预测：汽车工业有可能超过IT产业，成为中国国民经济最重要的支柱产业之一。其实，汽车工业的增长必将包含与汽车产业相关的IT产业的增长。例如，虽然目前在我国一汽的产品中电子产品和技术的价值含量只占10%—15%左右，但国外汽车中电子产品和技术的价值含量平均约为22%，中、高档轿车中汽车电子已占30%以上，而且这个比例还在、不断地快速增长，预期很快将达到50%。
电子信息技术已经成为新一代汽车发展方向的主导因素，汽车（机动车）的动力性能、操控性能、安全性能和舒适性能等各个方面的改进和提高，都将依赖于机械系统及结构和电子产品、信息技术间的完美结合。汽车工程界专家指出：电子技术的发展已使汽车产品的概念发生了深刻的变化。这也是最近电子信息产业界对汽车电子空前关注的原因之一。但是，必须指出的是，除了一些车内音响、视频装备，车用通信、导航系统，以及车载办公系统、网络系统等车内电子设备的本质改变较少外，现代汽车电子从所应用的电子元器件（包括传感器、执行器、微电路等）到车内电子系统的架构均已进入了一个有本质性提高的新阶段。其中最有代表性的核心器件之一就是智能传感器（智能执行器、智能变送器）。
实际上，汽车电子已经经历了几个发展阶段：从分立电子元器件搭建的电路监测控制，经过了电子元器件或组件加微处理器构筑的各自独立的、专用的、半自动和自动的操控系统，现在已经进入了采用高速总线（目前至少有5种以上总线已开发使用），统一交换汽车运行中的各种电子装备和系统的数据，实现综合、智能调控的新阶段。新的汽车电子系统由各个电子控制单元（ECU）组成，可以独立操控，同时又能协调到整体运行的最佳状态。例如为使发动机处于最佳工作状态，就需要从吸入汽缸的空气流量、进气压力的测定开始，再根据水温、空气温度等工作环境参数计算出基本喷油量，同时还要通过节气门位置传感器检测节气门的开度，确定发动机的工况，进而控制，调整最佳喷油量，最后还需要通过曲轴的角速度传感器监测曲轴转角和发动机转速，最终计算出并发出最佳点火时机的指令。这个发动机燃油喷射系统和点火综合控制系统还可以与废气排放的监控系统和起动系统等组合，构筑成可使汽车发动机功率和扭矩最大化，而同时燃油消耗和废气排放最低化的智能系统。
还可以举一个安全驾驶方面的例子，出于平稳、安全驾驶的需要，仅只针对四个轮子的操控上，除了应用大量压力传感器并普遍安装了刹车防抱死装置（ABS）外，许多轿车，包括国产车，已增设了电子动力分配系统（EBD），ABS+EBD可以最大限度的保障雨雪天气驾驶时的稳定性。现在，国内外的一些汽车进一步加装了紧急刹车辅助系统（EBA），该系统在发生紧急情况时，自动检测驾驶者踩制动踏板时的速度和力度，并判断紧急制动的力度是否足够，如果需要，就会自动增大制动力。EBA的自控动作必须在极短时间（例如百万分之一秒级）内完成。这个系统能使200km/h高速行驶车辆的制动滑行距离缩短极其宝贵的20多米。针对车轮的还有分别监测各个车轮相对于车速的转速，进而为每个车轮平衡分配动力，保证在恶劣路面条件下各轮间具有良好的均衡抓地能力的“电子牵引力控制”（ETC）系统等。
从以上列举的两个例子可以清楚看到，汽车发展对汽车电子的一些基本要求：
1．电子操控系统的动作必须快速、正确、可靠。传感器（+调理电路）+微处理器，然后再通过微处理器（+功率放大电路）+执行器的技术途径已经不再能满足现代汽车的要求，需要通过硬件集成、直接交换数据和简化电路，并提高智能化程度来确保控制单元动作的正确性、可靠性和适时性。
2．现在几乎所有的汽车的机械结构部件都已受电子装置控制，但汽车车体内的空间有限，构件系统的空间更是极其有限。理想的情况当然是，电子控制单元应与受控制部件紧密结合，形成一个整体。因此器件和电路的微型化、集成化是不可回避的道路。
3．电子控制单元必须具有足够的智能化程度。以安全气囊为例，它在关键时刻必须要能及时、正确地瞬时打开，但在极大多数时间内气囊是处在待命状态，因此安全气囊的ECU必须具有自检、自维护能力，不断确认气囊系统的可正常运作的可靠性，确保动作的“万无一失”。
4．汽车的各种功能部件都有各自的运动、操控特性，并且，对电子产品而言，大多处于非常恶劣的运行环境中，而且各不相同。诸如工作状态时的高温，静止待命时的低温，高浓度的油蒸汽和活性（毒性）气体，以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此，电子元器件和电路必须要有高稳定、抗环境和自适应、自补偿调整的能力。
5．与上述要求同样重要，甚至有时是关键性的条件是，汽车电子控制单元用的电子元器件、模块必须要能大规模工业生产，并能将成本降低到可接受的程度。一些微传感器和智能传感器就是这方面的典范。例如智能加速度传感器，它不仅能较好地满足现代汽车的各项需要，而且因为可以在集成电路标准硅工艺线上批量生产，生产成本较低（几美元至十几或几十美元），所以在汽车工业中找到了自己最大的应用市场，反过来也有力地促进了汽车工业的电子信息化。
二、智能传感器：微传感器与集成电路融合的新一代电子器件
微传感器、智能传感器是近几年才开始迅速发展起来的新兴技术。在我国的报刊杂志上目前所使用的技术名称还比较含混，仍然笼统地称之为传感器，或者含糊地归纳为汽车半导体器件，也有将智能传感器（或智能执行器、智能变送器）与微系统、MEMS等都归入了MEMS（微机电系统）名称下的。这里介绍当前一些欧美专著中常用的技术名词的定义和技术内涵。
首先必须说明的是，在绝大多数情况下，本文大小标题及全文中所说的传感器其实是泛指了三大类器件：将非电学输入参量转换成电磁学信号输出的传感器；将电学信号转换成非电学参量输出的执行器；以及既能用作传感器又能用作执行器，其中较多的是将一种电磁学参量形式转变成另一种电磁学参量形态输出的变送器。就是说，关于微传感器、智能传感器的技术特性可以扩大类推到微执行器、微变送器-传感器（或执行器、或变送器）的物理尺度中至少有一个物理尺寸等于或小于亚毫米量级的。微传感器不是传统传感器简单的物理缩小的产物，而是基于半导体工艺技术的新一代器件：应用新的工作机制和物化效应，采用与标准半导体工艺兼容的材料，用微细加工技术制备的。因此有时也称为硅传感器。可以用类似的定义和技术特征类推描述微执行器和微变送器。
它由两块芯片组成，一是具有自检测能力的加速度计单元（微加速度传感器），另一块则是微传感器与微处理器（MCU）间的接口电路和MCU。这是一种较早期（1996年前后）的，但已相当实用的器件，可用于汽车的自动制动和悬挂系统中，并且因微加速度计具有自检能力，还可用于安全气囊。从此例中可以清楚看到，微传感器的优势不仅是体积的缩小，更在于能方便地与集成电路组合和规模生产。应该指的是，采用这种两片的解决方案可以缩短设计周期、降低开发前期小批量试产的成本。但对实际应用和市场来说，单芯片的解决方案显然更可取，生产成本更低，应用价值更高。
智能传感器（SmartSensor）、智能执行器和智能变送器-微传感器（或微执行器，或微变送器）和它的部分或全部处理器件、处理电路集成在一个芯片上的器件（例如上述的微加速度计的单芯片解决方案）。因此智能传感器具有一定的仿生能力，如模糊逻辑运算、主动鉴别环境，自动调整和补偿适应环境的能力，自诊断、自维护等。显然，出于规模生产和降低生产成本的要求，智能传感器的设计思想、材料选择和生产工艺必须要尽可能地和集成电路的标准硅平面工艺一致。可以在正常工艺流程的投片前，或流程中，或工艺完成后增加一些特殊需要的工序，但也不应太多。
在一个封装中，把一只微机械压力传感器与模拟用户接口、8位模-数转换器（SAR）、微处理器（摩托罗拉69HC08）、存储器和串行接口（SPI）等集成在一个芯片上。其前端的硅压力传感器是采用体硅微细加工技术制作的。制备硅压力传感器的工序既可安排在集成CMOS电路工艺流程之前，亦可在后。这种智能压力传感器的技术和市场都已成熟，已广泛用于汽车（机动车）所需的各式各样的压力测量和控制单元中，诸如各种气压计、喷嘴前集流腔压力、废气排气管、燃油、轮胎、液压传动装置等。智能压力传感器的应用很广，不局限于汽车工业。目前，生产智能压力传感器的厂商已不少，市售商品的品种也很多，已经出现激烈的竞争。结果是智能压力传感器体积越来越小，随之控制单元所需的接插件和分立元件越来越少，但功能和性能却越来越强，而且生产成本降低很快（现在约为几美元一只）。
顺便需要说说的是，在一些中文资料中，尤其是一些产品宣传性材料中，笼统地将SmartSensor(或device)和Intelligentsensor（或device）都称之为智能传感器，但在欧美文献中是有所差别的。西方专家和公众通常认为，Smart（智能型）传感器比Intelligent(知识型)的智慧层次和能力更高。当然，知识型的内涵也在不断进化，但那些只能简单响应环境变化，作一些相应补偿、调整工作状态的，特别是不需要集成处理器的器件，其知识等级太低，一般不应归入智能器件范畴。
相信大多数读者能经常接触到的，最贴近生活的智能传感器可能要算是用于摄像头、数码相机、摄像机、手机摄像中的CCD图像传感器了。这是一种非智能型传感器莫属的情况，因为CCD阵列中每个硅单元由光转换成的电信号极弱，必须直接和及时移位寄存、并处理转换成标准的图像格式信号。还有更复杂一些的，在中、高档长焦距（IOX）光学放大数码相机和摄像机上装备的电子和光学防抖系统，特别是高端产品中的真正光学防抖系统。它的核心是双轴向或3轴向的微加速度计或微陀螺仪，通过它监测机身的抖动，并换算成镜头的各轴向位移量，进而驱动镜头中可变角度透镜的移动，使光学系统的折射光路保持稳定。
微系统（Microsystem）和MEMS（微机电系统）-由微传感器、微电子学电路（信号处理、控制电路、通信接品等）和微执行器构成一个三级级联系统、集成在一个芯片上的器件称之为微系统。如果其中拥有机械联动或机械执行机构等微机械部件的器械则称之为MEMS。
MEMS芯片的左侧给出的是制备MEMS芯片需要的基本工艺技术。它的右侧则为主要应用领域列举。很明显，MEMS的最好解决方案也是选用与硅工艺兼容的材料及物理效应、设计理念和工艺流程，也即采用常规标准的CMOS工艺与二维、三维微细加工技术相结合的方法，其中也包括微机械结构件的制作。
微传感器合乎逻辑的发展延伸是智能传感器，智能传感器自然延伸则是微系统和MEMS，MEMS的进一步发展则是能够自主接收、分辨外界信号和指令，进而能独立、正确动作的微机械（Micromachines）。现在，开发成功、并已有商业产品的MEMS品种已不少，涵盖图4所示的各大领域。其中包括全光光通信和全光计算机的关键部件之一的二维、三维MEMS光开关。
通过控制芯片上的微反射镜阵列，实现光输入/输出的交叉互联。这是目前全光交换技术的成熟的最佳方案。市场上可买到的MEMS光开关已达1296路，开关转换时间约为20ms。
微机械（也称为纳米机械）则尚处于开发试验阶段，但已有许多很重要的实验室产品涌现，如著名的纳米电机、微昆虫、微直升机和潜水艇等。技术产业界普遍认为，它们的开发成功和投入实际应用将对工业技术和生活质量产生深远的影响。
摘要 开发出一种智能型的设备应用于汽车用开关类产品的检测，以满足汽车工业飞速发展、汽车用开关样式、功能日趋多样化的需求。该设备主体由多套伺服电机系统组合而成，具有结构紧凑、装夹柔性、操作便捷等诸多特点，并且能够适用于绝大多数汽车用开关的疲劳性试验的需求。
关键词 智能机械手臂；汽车用开关疲劳试验；伺服控制系统；柔性装夹
1 概述
2001年中国加入了WTO，中国的汽车工业发展显著加速，汽车产量在2003和2004年相继突破了300万、400万辆，并于2005年产量达到了507.4万辆，其中轿车234.1万辆。目前汽车工业已经成为中国的支柱产业，2009年我国汽车工业取得了全球瞩目的成绩，首次超过美国，成为全球产销量第一的国家。2010年中国共生产了1826.47万辆汽车，中国成为世界第一大汽车生产国。汽车工业的飞速发展为汽车零部件的发展带来了空前的机遇，而浙江作为重要的汽车零部件输出大省其产业也取得了显著的成绩。
作为汽车重要零部件的汽车开关包括：仪表灯开关、点火开关、翘板开关、组合开关、电源开关、车灯开关、转向锁开关等。目前已经有一些开关测试设备，但是它们只针对其中一种或有限的几种开关进行检测。因此对于汽车各种开关耐久性试验方法的研究具有非常重要的意义。
为了克服现有技术中存在的上述问题，本研究项目在于提供一种检测汽车各种开关耐久性的机器人装置，是由人机界面进行工业机器人初始化以及程序的编写和输出，下载到机器人控制器，通过机器人控制组合开关动作，工业机器人的操作代替人工劳作，经过电参数仪表采集组合开关各点的电阻参数，通过RS-485通信实时的在检测柜上显示，从而实现汽车组合开关耐久性试验的自动化操作和控制。
2项目研究方案
2.1确立方案研究的依据
本科研项目的研究内容就是研制试验装置控制软件、特制的SCARA机器人、各种手爪结构、操作台以及检测柜等汽车开关相关的性能实验设备。
依据汽车开关类行业标准QC/T 20-1992《汽车用气压式制动灯开关技术条件》、QC/T 198-1995《汽车用开关通用技术条件》、QC/T 218-1996《汽车用转向管柱上组合开关技术条件》、QC/T 427-1999《汽车用电源总开关技术条件》、QC/T 504-1999《汽车用点火开关技术条件》、QC/T 505-1992《汽车用车灯开关技术条件》、QC/T 506-1999《汽车用仪表灯开关技术条件》、QC/T 628-1999《汽车用带点火开关的转向锁》、QC/T 632-2000《汽车用翘板式开关技术条件》、JIS D 0208-1993《汽车开关试验方法一般通则》、JIS D 5808-1994《汽车机械式停止灯开关》、JIS D 5810-1994《汽车倒车灯开关》、JIS D 5811-1994《汽车危险报警灯开关的性能检查》、JIS D 5813-1994《汽车车门开关》。
2.2研究内容的确定
1）该智能机械手臂拥有三组独立的司服电机控制系统，能够完成往复动作测试、上下点动测试、开关旋转动作测试等；
2）全自动无人值守，故障报警，自动记录测试数据并进行分析等功能；
3）以被试验产品为本的柔性装夹，可通过更换夹具获得良好的通用性，以适用于绝大多数汽车开关疲劳性试验的需要。（做到一台检测设备满足十种以上开关检测的需要）；
4）该系统可以保存20组标准动作模式，动作自由编辑可达120组，完全满足不同客户的需求；
5）良好扩展性：智能手臂预留信号输出点，可以选配各种夹具。
3 确立研究方案
对于单个开关的耐久性检测可以在末端执行器上安装相应的手爪结构，在机界面上设置单一的动作类型，如上下、旋转、摆动等，就能达到标准规定的实验要求，该实验很容易实现。
但是对于由转向灯、仪表转向指示灯、危险报警灯开关、灯光、水器开关总成的组合开关耐久性能检测要求更高，因为它不但需要实现各个动作类型的组合，还要有一定的合理性、可靠性、准确性。
本项目的关键技术是试验装置必须完全符合标准规定的要求。设备应能根据每个开关的具体情况，设定相应的动作类型和参数进行检测，对于检测结果系统可以自动分析判断并保存，显示总的检测次数、已经执行的检测次数，当实验次数达到目标要求的实验次数时，设备自动停止，对应的指示灯亮，保护设备并提醒操作人员。
根据实际需求和标准要求，绘制出实验装置整体布局图，绘制出各种手爪执行器结构图。见附图所示：
1）图1为实验装置的整体布局图。图中：1.控制柜，2.PC机主机，3.鼠标和键盘，4.PC机显示器， 5.末端执行器， 6.压力传感器，7.接近传感器，8.自转电机（HC-KFE43），9.丝杠电机，10.小臂电机，11.大臂电机，12.螺栓，13.电阻测量仪，14.检测柜，15.总控系统，16.LED显示板，17.工作信号灯，18.报警信号灯，19.停止信号灯，20.开始按钮，21.暂停按钮，22.恢复按钮，23.急停按钮，24.机器人， 25.操作台，26.大臂伺服放大器（MR-E-40A），27.小臂伺服放大器，28.丝杠伺服放大器，29.自转伺服放大器，30.PLC控制器（FX1s-30MT）2个，31.通信模块（FX485-BD）2个。
2）图2为工业机器人操作界面。图中，主要包括状态显示、手动示教、参数查询、动作编程、程序写入等。手动示教实现工业机器人位置的初始化和位置的锁定。动作编程的内容有：动作类型选择（电机及其旋转方向）、动作行程、动作速度、动作延时时间、动作逻辑、有无循环及循环次数等，点击“程序写入”按钮即可将用户总任务下传至控制系统。下位机还可以将机器人的各种状态通过人机界面提示给用户，如上电后控制系统对工业机器人各个关节的状态及系统的状态等。下位机通过人机界面接受用户对工业机器人各个运动关节的位置矫正，以及用户对运动过程中各个模块的参数查询。另外在设备出现故障时系统会自动报警，保护设备安全。
3）图3三为末端执行器对应的上下运动的手爪结构。（用于开关类型）
4）图四为末端执行器对应的摆动运动的手爪结构。
5）图五为末端执行器对应的旋转运动的手爪结构。
3、4、5三种末端执行器的手抓结构，使得该设备适用于绝大多数汽车开关耐久性试验的需要，只需要简单更换手抓结构，设备具有很好的通用性和可移植性。
4 项目的验证
最后经过有关部门验证该项目达到如下性能要求：
1）研制的样机使用功能满足“按、拉、推、拨、拿、旋转”等功能的各类汽车开关耐久性能试验的要求, 符合QC/T198《汽车用开关通用技术条件》等20多项标准规定的性能试验原理、方法及技术要求；
2）研制的样机经计量测试检定所测试，其技术指标达到设计的要求；
3）使用该设备用于汽车开关产品检测，并通过了QC/T198《汽车用开关通用技术条件》等9项标准的省级计量认证和国家实验室认可；
4）研制的样机结构紧凑、装夹柔性，采用的伺服系统可靠，具有便捷的可编控制程序、操作界面可显示各种试验参数、故障报警停机保护等功能。 属国内领先水平。
1886年，卡尔•本茨博士在德国曼海姆近郊的拉登堡制造出世界上的第一辆汽车。虽然这只是一辆单缸四冲程汽油机三轮车，但是很快，汽车就成了工业革命的先锋，在亨利•福特的流水线带动下，汽车更是推动了第二次工业革命的爆发。
当前中国虽是个发展中国家，但是汽车正在全面而快速地进入中国社会，2010年，中国汽车工业产销双双超过1800万辆，分别为1826.47万辆和1806.19万辆，刷新全球汽车产销记录，再次蝉联全球第一。
汽车正在成为越来越多中国人生活中不可缺少的一部分，但是随之而来的是，时刻有可能发生在路上的交通事故、严重的交通堵塞，甚至是尾气排放等环境问题都变得越来越严重。一辆可带来安全、安心、舒适生活的汽车以及相适应的汽车社会，正在成为中国车主们心中的蓝图。
互联生活中的移动因子
正是在这样的美好愿景下，汽车相关企业在为汽车的改良进行着不懈的努力，越来越多的电子技术以及信息通信技术被广泛用在了车辆上面。
2010年9月3日下午2点左右，胡先生驾驶着自己的别克君越车行驶在南康市赣定高速上面，突遇前方大货车翻倒于前方路面，路面上遍布破碎的玻璃以及深深的轮胎橡胶印迹。看着前面的翻车事故，胡先生十分焦急，很担心大货车上是否有人受伤，也不知交警与救援机构是否已经采取措施。这个时候，他想起在自己的君越车上装有车载信息系统，于是他按下了装在后视镜上的红色紧急救援按钮。很快，胡先生就和服务人员建立了通话，胡先生将大货车车祸情况以及相关车辆信息都告诉了服务人员。根据系统信息显示，服务人员迅速确定了胡先生的位置，并立即通知赣州当地警方及救援机构。
在整个事件中与胡先生保持联系的服务人员来自上海安吉星信息服务有限公司（下称安吉星），安吉星成立于2009年10月28日，由通用汽车、上汽集团和上海通用共同出资组建。安吉星为通用汽车在华制造、生产和销售的系列车型提供行车安全保障和车载信息服务。安吉星的母公司美国Onstar成立于20世纪90年代，是通用汽车购买了当时世界上最大的卫星制造商和运营商休斯卫星公司、世界最大的IT公司之一的美国电子数据系统公司和开发汽车电子和控制系统的休斯电子公司，并将三家公司融合最终而成立的。
2010年12月20日，安吉星正式揭晓了其在中国的服务套餐价格。记者了解，通过应用全球卫星定位系统（GPS）和无线通信技术，安吉星可以为车辆提供广泛的汽车安全信息服务，其中包括碰撞自动求助、路边救援协助、全音控免提电话、实时按需检测和全程音控领航（Turn-By-Turn Navigation）等十多项内容。
除了安吉星为别克旗下的车型提供服务外，其他品牌的车辆其实也有自己相应的车载信息系统。
2009年丰田汽车也引入了G-BOOK车载信息系统，目前已导入LEXUS全车系、CROWN皇冠和CAMRY凯美瑞车型以及凯美瑞混合动力的部分车型上，约4万多名客户在使用。
上海汽车在2010年推出的荣威350车型也主打了移动互联特性，该车配备了inkaNet车载信息系统。整个inkaNet系统基于Android平台，可实现诸多互联网应用，例如数字音乐服务、个性娱乐节目、新闻信息服务、实时财经信息、个人移动秘书、客户车辆管理、车辆定位服务、交通信息服务、天气信息服务、旅行贴士、同城交友、车友博客、社区功能以及网页浏览等功能。
“现在互联网应用已经是人们的一种生活方式，自然也会辐射到汽车的使用上，inkaNet代表的就是我们平时的生活。”上海汽车技术中心副主任张觉慧说。
终极目标智能汽车
汽车的移动互联时代真的到来了吗？不管怎样，我们已经听到了它的脚步。特别是在当前，很多汽车厂商所想所做的事情，都在朝着智能汽车发展，他们已经开始注重消费者对车内环境的切身体验，研究驾驶过程中与视觉、听觉的有关的各种智能应用。
在2011年的CES展览上，奥迪、福特、现代等汽车制造商，都有在现场展出，奥迪CEO Rupert Stadler更是与微软总裁鲍尔默这样的IT界大佬一样，亲临现场发表了主题演讲，介绍了奥迪为提高汽车的安全和效率，在车载信息系统方面所做的工作。
在Stadler看来，在每天的生活中，互联网已经变得越来越具有移动性，所以奥迪为自己的汽车量身定制了相应的车载电脑和相关软件系统。
“传统汽车和新兴移动互联网整合的结果，就是一台电脑所带来的安全驾驶和驾驶乐趣的体验。例如，当一辆车在行驶中驶入了另外的车道，或是可能要和其他汽车发生碰撞的时候，我们的车载信息系统能第一时间预先‘感觉’到这些潜在的安全隐患，并通过震动方向盘等方式通知驾驶员，甚至是提前拉紧安全带、关闭窗户、开始制动将车辆将停下来，以免防止发生安全事故。”Stadler表示，车载信息系统除了能够帮助安全驾驶外，另一方面还能帮助消费者将车上的设备都接入互联网，因为大家都在期望互联网无处不在，每个人都希望能尽快用上新应用和新设备。未来的汽车是移动世界的一部分，汽车要和互联网连接，和其他车辆连接，和云计算连接，和交通流量、天气等各种实时数据连接，汽车需要安全和高效的连接技术。
Stadler强调，奥迪并不认同将汽车接入互联网就是“把智能电话或iPad或摄像机连到汽车上”这么简单。因为即使这样做，这些技术和汽车仍旧是断开的。这些设备都是为了能获取用户的注意，而在驾驶过程中，驾驶者的注意力恰恰不能集中在这些设备上面。驾驶者在驾驶过程中获取信息时，必须最大程度地减少关注度。因此，随着驾驶者获得更多的数据，汽车的功能整合必须更加智能。因此，奥迪的车载新系统在确保用户使用增值软件和应用程序有着严格的底线，就是不能让司机分心。
在今年的CES上，奥迪现场展示了能够识别亚洲语言字符的车载信息系统，这套系统会配备在奥迪A3车型上，具有娱乐、导航和车通信等多重功能。“这套系统可以使驾驶者有更多选择，但是不会分散他们的注意力。”Stadler说。
中国企业的机会在哪里
CES上奥迪展台不远处就有一家中国公司的展台，这是一家专门生产GPS定位跟踪系统的企业。与世界第一大汽车市场相比，中国在电子产品及信息系统应用在汽车方面明显落后于整车生产。不过明显能感觉到的是，中国企业正在暗暗发力，紧盯这这块新兴市场。
2010年12月28日，将车载信息系统作为标准配置的华泰汽车B11轿车正式上市。华泰汽车公共传播部部长高红军告诉记者，这是国内第一款原厂搭载英特尔嵌入式车载信息系统批量上市量产的车型。华泰B11轿车在搭载了基于英特尔嵌入式车载信息系统之后，不仅为驾驶者提供正常的导航、影音等正常功能，更可借互连网络进行实时的互联、移动办公、信息收缩、数字化电视以及售后服务、预约等全面立体、实时的汽车数字化的体验。在提高消费者在车内娱乐体验的同时，更会帮助消费者提高工作效率。
高红军表示，B11车型会主推柴油动力版，面向二、三级市场，根据华泰的调研，在这一级市场上，消费者对于驾车途中的移动互联应用需求非常旺盛。“特别是随着3G网络的普及，愈来愈多的消费者希望移动商务的同时也能够畅享汽车3G生活。B11的车载信息系统集成了OFFICE办公软件，可随时处理各种文件，并可通过3G互联网络收发电子邮件，实现了办公无缝链接。这样一来，华泰B11也就成为了真正的移动办公室。车载信息系统通过网络把汽车与外界联系起来，并能够进行自由互动。”
湖南大学整车研发中心常务副主任谢晖也向记者表示，目前他们正在联合深圳航盛电子股份有限公司共同为研发中的一款中高档完全自主技术的轿车开发相应车载信息系统。他认为，未来国产车电子化的比例会越来越高，配备车载信息系统是未来发展的必然趋势。据了解，2010年11月，航盛公司与英特尔建立了汽车电子联合实验室，强化对车载信息、安全与远程控制系统等相关汽车电子领域的研究。
在华泰汽车、上海汽车所提供的车载信息系统中，都强调了3G互联网应用，例如移动商务，与4S店实时对接的保养服务、互联网搜索增值服务等。其背后都有中国移动、中国联通、中国电信三大运营商在作为合作伙伴，提供相应的网络支持。但就目前情况来看，运行商们更多的是在提供3G网络接入套餐服务，至于在车载信息系统平台上的增值服务开展得还比较少。但是随着3G，甚至是4G网络的普及，以及消费者对车载信息系统的价值的认可度不断提高，运营商为车载信息系统提供不同的增值服务必然是下一个互联网应用的热点。在2011年CES（国际消费电子展）上，美国Onstar公司就通过Verizon 4G LTE 移动宽带网络，向观众展示了未来的车载娱乐、通信及安全信息服务系统。在CES现场，借助4G网络，现场一辆搭载安吉星信息服务系统的别克测试车展现了车辆监控、碰撞探测、视频聊天、路况监测和家庭远程遥控等人性化信息服务功能。
除了像华泰汽车、上海汽车这样的整车厂商外，一批国内的软件企业也都把目光投在了车载信息系统上。2010年11月，由普华基础软件股份有限公司联合研发团队开发的“核高基”专项国产汽车电子基础软件平台V3.0版本正式。
据了解，“核高基”专项国产汽车电子基础软件平台由专门为汽车电子领域应用开发的可抢占多任务的实时操作系统、图形化配置工具、为上层汽车电子应用软件提供CAN总线通信功能的CAN通信协议软件栈以及硬件抽象与驱动组成。在平台的开发过程中，普华基础软件与上汽、一汽、奇瑞等国内多家汽车厂商展开了密切合作。
但是也有业内专家表示，中国在车载信息系统领域，特别是其基础的汽车电子领域，要步入世界前列还有不小的阻力。普华基础软件股份有限公司汽车电子部副总经理余力认为：“中国在汽车电子领域的积累还是很有限的，现在更多的是把娱乐的功能引入到了汽车的车载信息系统中，技术含量相对较低。像国外的先进汽车厂，他们能够提出诸如自动刹车这样的功能，是因为他们已经在整车的平台上实现汽车各个系统的同步，这是一个相当复杂的程序，对发动机系统、刹车系统、探测系统有很高的要求，要求各个ECU能够协同作战。所以要想真正找到突破口，中国企业必须在发动机的ECU、整个车身控制方面下功夫，所以中国确实还有很长的路要走。“
据了解，目前，上汽集团就将基于国产基础软件的车身控制系统、混合动力控制系统、双离合器自动变速系统、电子助力转向系统、发动机管理系统、信息娱乐系统列入其汽车电子产品的发展规划。一汽集团也在底盘设计、车身设计、电子/电气、动力系统应用、整车设计等方面建立了自己的开发团队。奇瑞也在开展整车平台架构以及发动机管理系统的研发工作。
余力认为，国内企业积极自主研发汽车电子甚至是车载信息系统，是一个非常积极的信号。“虽然在短期内要取得不错的成绩还有一定的难度，但是在国家政策扶持下，必将对整个汽车电子产业链的发展起到关键作用。国家的投入让广大的厂家先受益，厂家受益完了最终也会让真正的终端用户受益。当然了，这个过程会比较漫长，还需要相关的从业人员对汽车电子和对汽车的理解进一步加深。”
随着中国汽车电子市场的发展，全球半导体厂商在中国找到了他们在这一领域的商机。更多的半导体厂商把眼光放得更远，通过举办各种大学生竞赛，使他们的技术与产品日渐深入校园。飞思卡尔就是这样的厂商。随着第二届全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛全国总决赛在上海交通大学落下帷幕，飞思卡尔在中国市场的影响力进一步加深。飞思卡尔半导体高级副总裁兼汽车与标准产品部总经理Paul Grimme表示，通过与高校的合作，不仅能够让飞思卡这样的半导体制造商分享中国汽车电子的广阔市场，同时也推动了中国汽车电子的发展。
飞思卡尔的业务主要包括三个部分，即网络、无线通信和汽车与标准产品部。2006年，飞思卡尔销售额达到64亿美元，其中无线通信和汽车与标准产品部的销售额占到27亿美元。在汽车领域，飞思卡尔已经拥有30多年的经验。今天，飞思卡尔的技术在大多数新型汽车中得到了应用，如模拟产品、传感器以及MCU等产品，分别为高级安全、车身电子、底盘、引擎控制、远程通讯等提供智能和连接支持。
Paul指出，针对汽车电子的应用主要是嵌入式应用，主要包括三件事。一是通过传感器感知周围发生了什么事件，二是对感知到的事件作出判断，三是把这个判断通过执行机构传递出去。飞思卡尔针对嵌入式应用的产品具有重要地位，具体来说，其MCU业务在全球排名第二，传感器业务排名第三，模拟产品排名第五。
就Power架构车用MCU-MPC500系列来说，自1999年推出后的数年时间里，MPC500系列产品的阵容不断扩大，现在总共有11种器件，提供高达1MB的嵌入式闪存和一系列器件。2004年，飞思卡尔推出下一代多处理器内核MPC5500 MCU系列的首位成员MPC5554。MPC5500 MCU则是飞思卡尔第一款完全可合成的SoC芯片，为汽车设计进行了优化。MPC5500系列基于飞思卡尔经过验证的130nm技术构建，涵盖了目前高达3MB的闪存阵列、用于动力总成控制的MPC5566，用于高级安全系统的MPC5561和用于成本敏感的车身应用的MPC5510系列。通用汽车公司宣布将在其GM传动系引擎控制系统中全面采用MPC5500系列。
2006年2月，意法半导体公司和飞思卡尔宣布签署一项合作协议，双方将联合设计基于PowerArchitecture技术的其它32位汽车MCU，完善和补充飞思卡尔的Power MCU产品。
现在，针对传动系统的MCU已经分化成很多研究方向，但据Paul介绍，飞思卡尔的研发重点则集中在对MCU性能的改进上，比如通过双核MCU提升性能、改进MCU的架构等。这对用户来说非常重要。一般来说，用户希望汽车电子器件的性能越来越先进，同时价格能够降低。因此，飞思卡尔把32位MCU的概念用到16位MCU中去，使MCU在具备高性能的条件下保持价格竞争力。
控制系统离不开传感器。在汽车传感器领域，飞思卡尔的加速度传感器、压力传感器以及安全和报警器件得到广泛应用，比如MMA6231Q、MMA3204D加速度传感器，MPX等系列压力传感器以及MCl4X系列安全报警传感器等，同时，与MEMS技术相结合，传感器的智能化程度也日益提高。
从全球区域上来看，中国市场是飞思卡尔重点关注的地区。Paul透露，飞思卡尔向日本、欧美发达地区供应汽车高端电子系统解决方案，而发展中的市场是飞思卡尔更关心的。有关预测表明，2007年中国汽车产品销售将达830万美元，占全球市场的12％。在本地汽车制造厂商和外资厂商的投资下，中国的汽车产业链也越来越完善。“未来十年，这个市场会增长很快，而我们的汽车智能大赛会为这个市场培养出更多优秀的工程师。”Paul说。目前，飞思卡尔在北京、成都、天津和苏州设有研发中心，在上海设有多媒体与汽车应用实验室。
摘要：本文介绍了LED前照灯的优势，进而说明集成的单芯片ASIC在控制LED前照灯方面的特点和优势。
关键词：LED前照灯；ASIC
引言
近年来，LED技术发展快速，现已接近一个临界点，使它能够为多种汽车前照灯应用提供极佳的解决方案。欧洲有关汽车“日间工作灯(DRL)”的法规即将实施，这或许会促使基于LED的解决方案在大众化汽车中的普及。
引入LED替代卤素灯和氙气灯的其中一个关键动力，就是提供高能效的专用LED驱动器件。这些产品将为设计人员提供专用及高性价比的解决方案，与之相比，市场上继续使用的一般IC可能会需要大量外部支持电路。集成的单芯片专用集成电路(ASIC)解决方案也支持众多重要的额外功能。
LED前照灯的应用动力
前照灯有着不同的应用领域，包括日间工作灯(DRL)、近光和远光头灯、转向指示灯以及雾灯/驾驶灯。
LED前照灯的关键动力和优势在于以下几个方面。
白光LED面世。高性能白光LED的开发开创了应用的可能性，而这在几年前几乎不可想象。
灵活造型。与卤素灯和氙气灯相比，多串LED模块需要更小、更简单的透镜和光扩散片硬件。多个LED光源的光更易于导向，从而大大减轻工程对造型的影响。由于LED物理尺寸很小，它们还有潜力用于开发极紧凑、极薄的模块。将集成ASIC用作LED驱动器解决方案，减少了外部元件数量，从而减小了前照灯模块的尺寸，进一步支持小形状系数的设计。
光强度和效率。LED的光强度处于极快的提升曲线上，目前呈现出每18～24个月光通量将会翻一番的趋势。LED光输出已经超过卤素灯，而在不远的将来，LED的性能还将与发光效率约为100 lm/W的氙气灯性能相匹敌。LED在理论上的最大输出效率为300 lm/W，尽管实际限制约为200Im/W。200 lm/W这个数字将在大约2010年前达到。
可靠性和寿命。只要为LED前照灯模块进行有效的热管理以保持较低的结温，并保护其免受开关导通/关闭、调光期间可能出现的电流尖峰和电池脉冲的影响，保证它们在汽车整个寿命周期内持续使用就并非不切实际。ASIC方案集成了所有监控特性于驱动器芯片之中，并且紧邻LED模块，因而可改善保护特性的反应时间。
燃料消耗。与其它方案相比，LED前照灯使用的燃料/能源要少得多。使用高能效的半导体智能电源技术/芯片，而非需要多个外部元件的一般IC，可更节能。例如，传统的35W汽车日间照明灯使用大约0.3％的汽车燃料，相比较而言，同等功率的LED日间照灯消耗的燃料仅在0.1％范围。
采用ASIC控制LED前照灯
虽然有可能采用诸如降压或升压稳压器加上支持电路这样的普通器件来控制LED前照灯，但ASIC能够提供集成的解决方案，而且ASIC也整合了多种重要的附加功能。从成本角度出发，直接比较时，ASIC并不占有优势。但是，一旦将(普通驱动/控制器件)所需外部元件的成本计算在内，而且考虑到ASIC方案的性能优势，ASIC方案就成为更经济的选择。
ASIC LED驱动器模块一般能够驱动超过一串LED，如图1所示。它们还包括控制接口和完整范围的诊断，消除了使用外部微控制器进行接口连接的需要，能够执行多种其它功能。
脉宽调制(PWM)调光。通过改变LED串电源的占空比，可实现调光效果，这就是所知的PWM调光。“闪烁”频率处于200Hz～500Hz区域。这种方法克服了模拟调光的有关问题，在模拟调光中，电流以模拟方式变化，占空比保持在100％。模拟调光的问题在于LED光色(色温)会随着施加电流的减少而明显变化，这对汽车制造商而言显然不可接受。
PWM调光也能够让DRL用作停车灯，通过将外在光输出降低至全部亮度的大约10％来实现。随着LED技术的不断进步，未来的LED前照灯将比它们之前的产品输出更多流明的光。那时，当车辆因事故损毁而采用LED发光模块替代原来的灯时，这些模块可能比车辆出产时安装的灯具有更佳的性能和光输出，而这会令亮度有显著的差异。嵌入在集成器件中的PWM调光特性能够就此作出补偿，适应车辆寿命周期内相应的自然的光亮度退化。
温度监控。将结温保持在器件规范范围内对于LED的长寿命和可靠性至关重要。ASIC方案提供片上温度监控功能，帮助确保实现这个目标。
集成滤波。ASIC设计可集成电磁兼容(EMC)滤波，确保符合严苛的汽车应用要求。对PWM调光期间，输入电流滤波对LED特别重要，这个时候LED持续地开关。外部滤波电路可能很贵，而且难于实现。使用一般IC的升压器(Booster)含有较高的纹波电流。在调光期间，PWM开关产生较大的电流变化和温度漂移，通常会需要使用昂贵的滤波电路。集成ASIC解决方案产生的输入纹波要低很多，而且在大多数情况下，能够滤除PWM调光的不良效应，而无需外部滤波器件。
结语
对于汽车的前照灯应用而言，LED将成为最佳的技术选择。随着最新LED光输出水平的快速提升，以及智能电源技术提供的高性价比集成控制方案，似乎不用等太久，我们就能看到LED模块在前照灯应用中从日间工作灯快速扩展开来。
目前在我国城市交通信息化还处于起步阶段，无论是交通管理中心、信息服务中心的平台建设，还是交通工具的导航系统配备，都不是很完善和完备，智能交通系统中的各部门、各环节之间的衔接、配合也还存在问题，这些因素都严重制约了我国城市交通信息化的发展。”
在中国当前阶段，相比交通信息化这种基础设施问题，汽车电子的普遍应用对于实现舒适安全的交通生活具有更大的现实意义，也更具有可操作性。“实现智能交通在技术上并不是最困难的，最大问题在于道路规划及变化信息的不流通，这很大程度上降低了解决方案的针对性和有效性。”株式会社瑞萨科技系统解决方案统括本部汽车事业部副事业部长山内直树先生在采访中这样对记者说到。
目前中国道路正在建设当中，包括高楼大厦都在建设阶段，每一天都可以说有一个新的变化。因此需要有一个像中枢神经的区域来及时更新和控制汽车导航系统。山内直树先生说，“在日本，导航系统中的地图等东西，都是以DVD的形式插入到每一个车的GPS里面，然后通过这个DVD，就可以看到每一个路况数据。”
中国汽车市场的特点
由于不同的地域文化影响，欧洲市场与美洲市场的侧重点是不同的，而放眼日韩又有其自身特点。那么中国市场会是什么样的情况呢？山内直树概括道，“日本的汽车导航系统是把很多种功能整合在一起的,包含了导航、电视、DVD等等；在美国来说，则以专门的DVD，车载的电视、车载的导航系统为主，它们是以分散的单独模块为主。”
中国的汽车市场与日美不同，因为中国是个幅员辽阔的国家,有进行长途奔行的需求，同时生活方式上又兼具欧亚特点,对车载娱乐设施也同样有很大的需求，因此需要将两个市场的特点融合起来。中国市场还是刚刚起步，所以也应该根据每一个开车人的想法，一点一点把大家的需求添加进去，发展为比较成熟的产品。目前，中国汽车上面的导航系统可能是国外产的比较多，比如说日本的导航系统放在日本产的车上面，美国产的导航系统放在美国产的车上面，但是我们也正在开发面向中国特色的一款导航系统，把中国人真正的需要，融入到这个导航系统，这个系统预计是在2008年来出现。
瑞萨在中国汽车电子市场的作为
中国提倡自主品牌、汽车自主开发的能力，尤其是像一汽、上汽这样的大企业，他也要求组成开发团队，即涵盖汽车产业链上中下游环节。在中国的模式应该是半导体公司一级供应商－中间系统公司－整车厂。那么作为一级供应商的半导体公司则可为他们提供更多芯片设计级的技术支持和合作，这就是Renesas在很多方面加强跟汽车整车厂直接的联系的原因。另外，Renesas也积极地与政府共同参与一些大的项目开发。
在未来几年内，以微控制器为核心，引领“泛网时代”将成为瑞萨的主要发展方向，而中国将成为瑞萨最主要投入力量的市场。
在当今的汽车中，日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池，一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能，例如起停和智能交流发电机控制。此外，电池传感器的功耗需要尽可能地低以确保能源效率。
飞思卡尔半导体公司日前推出了MM912J637智能电池传感器(IBS)，它能准确地测量铅酸电池的电压、电流和温度并计算出电池的状态，而且即便在恶劣的行车状态下也可完成。随着混合动力车的出现和汽车整体电子内容的增加，以及启停系统的推出，能够准确地评估这些电池参数正在变得越来越重要。
MM912J637智能电池传感器为设计师提供了一个强大的并具有成本效益的解决方案，使汽车和工业应用中的关键电池参数的精密测量成为可能。在单片封装解决方案中，该装置集成了16位S12微控制器和一个SMARTMOS模拟控制集成电路，为汽车环境提供低功耗。MM912J637智能电池传感器完全符合AEC-Q100认证，可在-40℃～1 25℃温度范围内正常工作，而且外形尺寸小，采用的是7×7毫米QFN封装。
在当今的汽车中，日益增加的电力负荷对电池提出了挑战。由电气系统引起的汽车故障通常可以追溯到铅酸电池，一般可以通过了解电池的准确状态加以避免。电池必须能够提供足够的能量以启动发动机并作为一个备份的电源来支持混合动力汽车的新功能，例如起停和智能交流发电机控制。此外，电池传感器的功耗需要尽可能地低以确保能源效率。
“随着混合动力车和电动车电气内容的增加和启停系统的出现，能够始终准确地监测车辆电池是重要的，特别是在运动的汽车条件下，”飞思卡尔副总裁兼模拟混合信号和电源事业部总经理GavinWoods说。“我们将提供业界第一款完全符合汽车行业标准且经济高效的解决方案，保证重要电池参数的精确监测，且这些参考可与其他车辆系统和驾驶员共享，当了解电池的状态时，可让驾驶员在一定程度上安心驾驶。”
飞思卡尔全面集成的电池监控装置利用本地互连网络(LIN)进行通信。它包括一个双通道16位模数转换器(ADC)，可同时测量电池电压和电流，还包含一个独立的16位模数转换器，用于测量温度。该智能电池传感器提供高分辨率精确监测，甚至在最坏情况下也可以对电池健康状态、充电状态和功能状态做出正确预测。通过汽车认证的车载LIN网络定期或根据要求传达这些参数。
MM912J637智能电池传感器通过位于电池负极的外部分流电阻，支持精确的电流测量：通过位于电池正极的串联电阻，支持精确的电压测量。集成温度传感器与电池安装架结合在一起允许精确的电池温度测量。
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