论文_汽车上的电子技术doc

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汽车电子技术及控制系统论文

课题名称

电子技术在汽车上的应用 学 院 ++++++++ 专 业 ++++ 班 级 +++++ 学 号 +++++++ 姓 名 ++ 指导教师 +++ 2014年12月

摘 要：当前，电子技术发展日新月异，汽车工业与电子工业的结合越来越紧密。随着汽车工业与电子工业的迅速发展，在汽车上电子控制技术的应用越来越广泛。而生活在21世纪下的我们也更加的体验到电子产品在汽车上的应用，这一现象标志着汽车行业走进了全新的时代。

随着以计算机技术、传感器技术、卫星定位和网络技术为基础的汽车信息系统技术日益发展，信息网络汽车呼之欲出。智能网络汽车不仅仅是一种交通工具，而且能成为办公、通讯、娱乐的场所。它综合现有的硬件与软件技术，包括卫星全球定位、无线通信、网络访问、语音识别、平面显示、夜视技术、人工神经网络和智能技术等技术。本文通过对车辆电子导航系统，车载移动多媒体系统的介绍，指出信息技术带动了汽车工业日新月异，本文通过对车辆网络系统，通讯及导航系统，智能交通系统和移动多媒体系统的介绍，指出汽车与现代信息技术的有机结合适应了当今社会快节奏的生活方式，并强调了其智能化、网络化是信息社会发展必然的趋势。

关键词：汽车GPS 自动导航 移动多媒体 智能化系统

1 引言

今天的汽车工业可以构成一个由硅片编制的巨大网络，控制汽车的一切事物，从安全气囊到发动机的运转，从安全性能、燃油经济性到尾气排放控制等等。当前，现代微处理技术不断发展和扩展，并与无线电通讯技术融合渗透，形成应用广泛的车载电子信息技术。电子技术革命是现代技术革命的主要标志,其影响深远而广泛。

2 电子信息技术与构成

所谓电子信息技术（Information Technology,简称IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件，它也常被称为信息和通信技术（Information and Communications Technology, ICT）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。

信息技术在汽车及交通领域中的应用，就是基于全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、移动通讯网络以及国际网络运输控制协议（TCP/IP）等技术原理，在汽车及交通领域中轻松实现如数据传递、话音通讯、目标跟踪、自动报警以及驾乘者获取各种公众信息、实用信息服务的功能；同时可通过与110、120等系统和各类数据库相结合，实现更广泛的应用。21世纪人类已进入信息社会，汽车也迈入了信息时代 [1] 。

3 汽车电子导航系统

汽车导航系统是一种先进的仪器，加置于现有的音响系统上，能够侦测汽车在行驶途中的位置，协助驾驶者在陌生的道路环境中，通过电子地图与话音指南，准确地掌握前往目的地的路线。导航系统之所以能够侦测到汽车现在的位置，有赖于全球定位系统（GPS）卫星与车辆自动导航系统。其一般是有GPS天线，集成了显示屏幕和功能按键的主机，以及语音输出设备构成的。受车内空间的限制，多数汽车导航设备和汽车音响集成在一起。

3.1 GPS全球定位系统

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的缩写，它根据美国发射的24颗卫星提供的信号随时确定车辆当前的准确位置。

3.2 GPS 的构成

GPS全球定位系统是有空间卫星、地面监控和用户接收3部分组成。

3.2.1 空间卫星

GPS卫星是根据美国国防部1973年批准的研制军用卫星导航系统的计划部署的，1978年第一颗GPS实验卫星成功发射，1989年第一颗GPS卫星于1933年6月23日部署完毕，由分布在6条离地面2万km、倾斜角为55度的地球准同步轨道上的24颗卫星组成。每条轨道上有4颗卫星，每颗卫星464kg，直径

1.5m。GPS卫星每隔12小时围绕地球旋转一周，使地球上任一地点能够同时接收7—9颗卫星的信号[10] ，如图3-1所示。

GPS卫星发射信号包括测距精码P码，测距粗码C/A码和数据码。

图3-1 GPS卫星示意图

3.2.2用户接收地面

GPS接收机（例如汽车导航系统中的GPS信号接收器）的功能是接收GPS卫星发送的信号，计算出地面接收机的当前位置 [5] 。

如果地面接收机同时收到4颗以上的卫星信号，就能根据卫星的精确位置及发送信号的时刻，按照下列公式以求得地面当前点的位置。

Spi=[（Xm-Xp）²+(Yai-Yp) ²+（Zai-Zp）²]½＋c·ta＋c﹙Δtpr－Δtsv﹚

式中：P-当前点，（Xp,Yp,Zp）为其坐标

ai-卫星，（Xai,Yai,Zai）为其坐标

c-光速

ta-传输中的附加延时

Δtpr,Δtai-钟差

Spi-伪距，即含有误差的P到ai的距离

4 汽车自动导航系统

汽车自动导航系统的作用是根据GPS 接收机提供的车辆当前位置和用户输入的车辆目的地、参照电子地图计算的行驶路线，并在行驶中将信息提供给驾车者。目前世界上应用较多的是自主导航，其主要特征是每套车载导航设备都自带电子地图，定位和导航功能全部由车载设备完成。它的工作过程主要有以下步骤：

1、输入数据信息

出发前，车主将目的地输入到导航设备中，在系统显示的电子地图（如图4-1）

上直接点击选取地点，或者是借助某种输入方法，将目的地名称输入到系统中。根据输入设备的不同，可以有不同的地名输入方法，依靠按键或触摸屏可以实现几乎所有的操纵功能。为了便利，目前人们也在开发语音识别技术的产品。[7]

图4-1 汽车导航示意图

2、显示电子地图

汽车导航系统中至关重要的一部分是存储在光盘或内置存储器（如硬盘）中的电子地图，电子地图中存储了一定范围内的地理、道路和交通管制信息，与地点对应存储了相关的经纬度信息。汽车导航主机从GPS接收机得到经过计算确定的当前点经纬度，通过与电子地图数据的对比，就可以随时确定车辆当前所在的地点。一般汽车导航系统将车辆当前位置默认为出发点，在用户输入了目的地之后，导航系统根据电子地图上存储的地图信息，就可以自动计算出一条最合适的推荐路线。在有的系统中，用户还可以指定途中希望经过的途径点，或者指定一定的路线选择规则（如不允许经过高速公路、按照行驶路线最短的原则等）。推荐的路线将以醒目的方式显示在屏幕上的地图中，同时屏幕上也时刻显示出车辆的当前位置，以提供参考。如果行驶过程中车辆偏离了推荐的路线，系统会自动删除原有路线并以车辆当前点为出发点重新计算路线，并将修正后的路线作为新的推荐路线。

5 移动多媒体系统

5.1 移动多媒体系统的简介

汽车革命最重要的内容之一，就是实现汽车与互联网的连接。没有人能够预测最后的结果会是什么样子。也许是在车的后座上，就是孩子们的一种信息娱乐中心。或者是在前面父母坐的地方，一边眼睛看着前面的道路，一边把电子邮箱大声读出来。也许两者都有21世纪的汽车将拥有一种移动的多媒体。

运用移动多媒体技术可开发出过去无法想象的汽车娱乐系统，这种音响——图像技术包括全彩屏幕、游戏设备、DVD播放机、电源、CD机、录像机、DVD机和放唱机等。移动多媒体技术还体现在智能无线产品、远程通讯设备和信息处理产品等方面，其中包括提供语音识别系统。该系统支持多种语言，使驾驶者不用手动操作娱乐系统，从而腾出双手控制转向盘。它还能将Internet的功能集成到车辆中，使人在车上就可以上网浏览、收发邮件和进行股票交易，同时采用“即插即用”的方式使汽车消费者可以方便快捷地更换他们的多媒体产品，享受更丰富的全新服务。

5.2 车载移动多媒体的构成、安全性、容易性

车载系统的主要硬件组成部分疑车载电脑、显示屏、音频功放、音箱和电源。其系统框图如图5-1所示：

图5-1车载系统框

其中粗线的部分为汽车的电力系统，是车载系统电力的来源；车载机箱、主板等体积小，耗能低，是专门为配合车载系统设计的；车载电脑的硬盘一般都采用大容量CF卡或者其他存储卡作为存储媒介，理由是这种媒介抗震性能好；操

作系统主要是移动版操作系统，如果使用的是笔记本硬盘也可以安装windows XP等操作系统；音频功放输出声道数根据具体的音频功放而定，这也为车载系统在价格上提供了伸缩的空间。可见，车载系统配件选购方便灵活，组装拼接灵简单、而与之配套的多媒体播放系统，即本设计是使用软件来实现岁多媒体的播放的，所以也为系统以后对新生媒体格式支持提供了极大的便利。

5.2.1 综合的信息系统和高度安全性能 汽车多媒体已经不再局限为音视频系统，而是一个移动的多媒体终端，一部移动的汽车PC（AutoPC）。它超越了时空的界限，可以在车内娱乐和网络通讯，与外界保持紧密的联系，尤其在ITS中 的应用，汽车多媒体系统必将成为一个综合的移动信息终端，安全性能得到实时的保证。

5.2.2 系统操作的容易性

汽车多媒体的的功能越来越多，操作也变得越来越复杂。操作方式从传统的按键到现在的触摸屏，从SWC和电话免提到语音识别。就像银行取款机被广大用户所接受一样，如何能够让最终用户不需要研究使用说明书就能进行容易的操作，成为汽车多媒体产品在HMI开发的重点 [4] 。

5.3 集视听娱乐、通讯、GPS导航定位为一体的车载系统

随着GPS走入消费性应用，众多厂家积极跨入汽车导航市场， 各种导航产品应运而生，尤其是移动通讯技术（GSM, GPRS, 3G等）和GPS定位系统的完成，使汽车娱乐系统跨进了信息化社会的行列，如图5-2所示。

图5-2 娱乐、GPS、操作于一体的工作台示意图

在导航产品方面，现在主要集中在自主导航导航功能，地图主要为两维地图，随着GIS数据的完善和市场的需求，三维地图逐渐成为市场的主流。在运营服务方面，现在还是主要应用在交通调度，公安，出租车监控管理和物流配送等方面。未来的导航产品，其功能将得到更大的拓展，运营服务将是市场的主流。车载部分将是一个移动终端，各种不同的服务商联合为广大用户提供更为简便，信息丰富，娱乐性强的服务载体。

随着因特网、卫星通信和无线电技术的日益发展，人类将迎来在汽车内与外界自由交换文字、声音和图像资料的时代。一些汽车生产厂家已经开始提供汽车通信服务，主要是在汽车出现故障或发生事故时予以指导和帮助。实际上，将汽车视为“移动的多媒体屋”的竞争已日益激烈。汽车音响系统的主流已由CD和MD为代表的数码信号源所取代，磁带机的销售量已日益减少；利用高科技手段使乘员在车内可以办公、娱乐、并对驾驶者给予路线状况、车辆状况和安全方面的提示。因此，汽车多媒体系统将向综合功能、高品质的方向发展。

6 电子信息技术在汽车应用的现状与发展趋势

在以电子信息技术为代表的高新技术迅速发展的今天，以信息化带动传统产业的改造和升级已显得尤为重要。随着我国加入WTO和汽车产品关税的逐步下

调，汽车市场的开放性和竞争性会越来越强。提高整个汽车产业的生产效率，降低原材料的采购成本及产品生产、销售成本就成为当务之急。本文希望通过探讨如何提高汽车行业和汽车企业的信息化水平，达到提高汽车行业整体竞争力的目的。

全球汽车行业最主要的发展趋势就是倾向于发展高效燃料、低碳排放量的发动机。目前有许多选择方案。其一就是先进的柴油发动机和电子控制系统，在公路驾驶时，其燃料经济性比汽油发动机提高30%~40%。其二就是电动动力系统或混合动力汽车（HEVS）动力汽车技术应用有许多结构，但都涉及一个小型电池组、一个电子控制器及一个可以使汽车发动机在停车时自动关闭并在发动机自动重启前对汽车进行再次电动加速的电动机。混合动力汽车系统可以提高汽车的燃油经济性达30%~40%，并降低碳排放达60%。纯电动汽车的研发工作仍在继续，而且范围已拓展至电动汽车或插入式混合动力汽车。这些汽车采用更大的电池组，可以在纯电动驱动的情况下，行驶更长的距离。最后，供应商和汽车制造商还正在开发汽缸压力传感和均质充量压燃燃烧（HCCI）统，以在经济性和汽油发动机排放方面取得更大的进展。所有这些动力系统的创新技术都将在未来的5~15年里为全世界的汽车增加大量电子内容。[11]

7 总结

世界各大汽车制造商们都在快马加鞭地进行着电子信息技术的应用。尽管目前还有许多问题尚未解决，诸如：各种软、硬件之间的无缝衔接，制定适合汽车信息技术应用的统一标准和信息系统如何集成等，但相信攻克这些难关指日可待。可以预见未来汽车将不再是一个移动的孤独空间，而是一个快息相关且充满活力的“信息单元”。

参考文献

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[2] 曾鑫，兰俊.汽车车身电控系统检修[M].北京：理工大学出版社.2010.3

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[4] 罗新闻.车传动系统原理与检修[M].北京：机械工业出版社，2009.10

[5] 王红章.汽车发动机电控系统结构与检修[M].北京：冶金工业出版社.2009.8

[6] 巨永锋.汽车电子技术的发展趋势[J].现代电子技术.2010，09(5)：05-11

[7] 张孟俊，鸿航.汽车电子技术的现状与发展[J].电子产品世界.2009，06(2):145-147

[8] 于剑峰.汽车车身网络系统研究与开发[D].山东理工大学.2011.7

[9] Sandy Shrum, Automotive electronics theory foundation [J], Automobile electronic products 2009.9

[10] Dvril.Hu Ning. The automotive electronic control technology [M].Higher Education Press, 2010.2

[11]王亚宁，小瑞.汽车电子技术现状及发展趋势展望[J].机械管理开发 2010.7：3-6

[12] 张世荣.汽车概论［M］．北京：高等教育出版社．2009．5