汽车电子控制技术（第3版）课件：汽车信息技术

汽车电子技术（第3版）汽车电子技术汽车信息技术第一节

电子导航系统随着全球经济、社会的发展，城市的机动车数量不断增加，而原有的道路条件远远不能满足需要，这就导致城市交通流量不断增大，交通拥挤程度日益加剧，环境污染加剧。为解决这一共同面临的问题，世界各国的交通管理部门利用电子、信息、系统工程等高科技手段来进行道路交通运输智能化的研究，ITS（IntelligenceTransportSystem），即智能交通系统应运而生。第一节

电子导航系统

（3）先进的车辆操控系统AVCS(AdvancedVehicleControlSystem)（2）先进的驾驶员信息系统ADIS(AdvancedDriverInformationSystem)（1）先进的交通管理系统ATMS(AdvancedTrafficManagementSystem)（4）商用车辆调度管理系统CVOM(CommercialVehicleOperation/FleetManagement)（5）先进的公共交通系统APTS(AdvancedPublicTransportationSystem)

（6）先进的乡间运输系统ARTS(AdvancedRuralTransferSystem)综合现在各国进行的TIS研究，当前TIS的研究课题可以分为以下六类：智能车辆导航系统是智能交通系统的重要组成部分，集成应用了自动车辆定位技术、地理信息技术、数字道路地图、多媒体技术和现代通信技术等高科技综合系统。智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统GPS是英文NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalPositioningSystem的缩写词，NAVTAR/GPS的简称。它的含义是，利用导航卫星进行定时和测距，以构成全球定位系统。全球定位系统是一种以无线电为基础的全天候高精度快速卫星导航定时测距的先进系统，是为了满足军用和民用的要求而逐步发展与完善起来的。本章首先介绍智能导航系统上应用的一些重要技术，例如GPS定位技术、地理信息技术（IGS）、数字道路地图和路径规划技术。1．卫星定位1）GPS卫星定位概述智能车辆导航系统一稳定工况GPS接收机(用户部分)地面支撑系统(地面监控系统部分)GPS卫星(空间部分)GPS的构成由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。工作卫星分布在6个轨道平面内，每个轨道面分布有3-4颗卫星，卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°，各个轨道面升交点的赤径相差60°，在相邻轨道面上，卫星的升交距相差30°。由5个监控站、3个注入站和1个主控站组成。其中：监控站为数据自动采集中心，配有双频GPS接收机、高精度原子钟、环境数据传感器和计算设备等。基本构成是由GPS接收机、天线、数据处理软件及计算设备等组成。2）GPS的构成GPS卫星的配置第一节

电子导航系统智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统GPS接收机的基本构成智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统20世纪后期，中国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路，逐步形成了三步走发展战略：2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；2012年年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务；2020年，建成北斗三号系统，向全球提供服务。北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。2）北斗卫星导航系统智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统基本组成★空间段北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。★地面段北斗系统地面段包括主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站，以及星间链路运行管理设施。★用户段北斗系统用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品，以及终端产品、应用系统与应用服务等。智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统北斗系统特点：★空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能优势更为明显。★提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。★创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。发展目标：建设世界一流的卫星导航系统，满足国家安全与经济社会发展需求，为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务；发展北斗产业，服务经济社会发展和民生改善；深化国际合作，共享卫星导航发展成果，提高全球卫星导航系统的综合应用效益。智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统系统服务能力步入世界一流行列，特色服务得到全面部署。北斗区域短报文通信、全球短报文通信已面向大众用户和部分实际用户提供服务；星基增强服务正面向民航、海事、铁路等高完好性要求用户提供试运行服务；地基增强系统可提供实时动态厘米级、事后静态毫米级定位增强服务；精密单点定位正面向精准农业、国土测量、自动驾驶等领域用户提供服务；国际搜救服务，正按国际组织要求开展入网工作。系统应用正从区域走向全球。支持北斗三号的国产北斗芯片、模块等关键技术全面突破，性能指标与国际同类产品相当，已在各行各业广泛应用。国产北斗基础产品已出口至120余个国家和地区，基于北斗的土地确权、精准农业、数字施工、智慧港口等,已在东盟、南亚、东欧、西亚、非洲等地成功应用，服务当地经济社会发展，有力支撑国家“一带一路”倡议实施。大众消费应用成效显著。系统开通以来，包括苹果在内的国际主流智能手机厂商广泛支持北斗，北斗正加速进入大众消费类电子产品。据统计，2020年第四季度申请入网支持北斗定位的智能手机达到79%。随着芯片小型化、低功耗、低成本、射频基带一体化等技术的发展，以及卫星导航IP核与移动通信等领域的广泛集成，北斗正全面走向大众应用，服务百姓生活。智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统系统应用模式更加丰富。通过“融平台、融数据、融技术、融终端”，通导融合走深走实。北斗三号区域短报文将在年内进入智能手机，可实现不换卡不换号不额外增加外设，实现移动通信和短报文通信的融合使用。北斗高精度地基增强信息已进入智能手机，可实现米级定位，北斗高精度大众应用已在部分城市试点。随着北斗特色服务的落地应用，新的应用模式层出不穷，为北斗产业注入新的活力、赋能各行各业提质升级。目前，国家有关部门已将北斗产业发展列入国家“十四五”规划重点项目。“十四五”期间，国家各部门和地方政府将统筹规划、分工协作，加强技术创新，在北斗产业高质量发展和重点领域国产化替代及规模化应用上谋求新突破。中央企业将充分发挥自身优势，构建央企北斗生态体系、协同发展平台，实现协作创新和共享共赢；北斗主要厂商将实现产业上下游协同、成果共享和市场化推广联动，不断开拓国内外市场。鼓励“北斗+”、“+北斗”技术创新，加强北斗与物联网、无人驾驶、人工智能、5G通信、区块链等战略前沿技术的交叉融合，推动北斗融入新基建，催生新业态、新产业，力争到“十四五”末期，我国卫星导航与位置服务总体产值翻一番，突破万亿元大关，全球市场份额翻两番，实现北斗产业化向更宽范围、更高水平、更高层次迈进。智能车辆导航系统一第一节

电子导航系统北斗定位系统的作用与意义。曾经在某次军事演习中，美国关闭GPS系统，导致我国的导弹失去控制。而美国的炸弹在卫星定位系统的帮助下，精准地“误炸”我驻南联盟大使馆。马航MH370究竟去哪里了？以前我们被美国人卡着脖子，现在有了自己的北斗系统。在汽车智能化的发展道路上，北斗定位系统将发挥出更多更大的作用。广大同学要努力学习，刻苦钻研，拿出精益求精的工匠精神，做出性能优异的导航软硬件，为更多的汽车实现智能化铺平道路。智能车辆导航系统一稳定工况制图功能地理的管理功能数据的采集和编辑功能基本功能2．地理信息系统GIS地理信息系统(GeograpicInformationSystem，简称GIS)，是地理信息学方法的一种实现手段，是以上多学科技术集成的基础平台。空间查询和空间分析功能地形分析第一节

电子导航系统智能车辆导航系统一GIS的组成稳定工况数据管理子系统图形与文本编辑子系统数据输入子系统基本系统空间查询与分析子系统数据输出子系统GlS子系统之间联系第一节

电子导航系统智能车辆导航系统一（1）数据输入子系统数据输入子系统是一组相对独立的功能软件模块，针对不同的输入设备和不同的数据相应配备不同的软件，用来保证各种来源的数据都能转换成GIS可以接受的数字形式，存放到数据库中。（2）图形与文本编辑子系统图形与文本编辑子系统主要用于图形与属性的可视化输入与编辑。它可实现图形与属性的连动编辑修改，还能进行各种图面整饰、图案线型的设计，以及建立图形的空间拓扑结构。（3）数据管理子系统对于一个GIS，它的数据分两类。一类是与空间位置有关的图形数据，另一类是与应用有关的属性数据。属性数据的管理通常利用通用的数据库管理系统，如所用的关系数据库模型。第一节

电子导航系统（5）数据输出子系统数据输出子系统实现数据的输出与显示，包括报表生成、地图制图、数据格式转换等模块，可以在显示器、打印机、绘图仪、磁带等各种设备上的输出各种形式的结果。（4）空间查询与分析子系统通用数据库管理系统一般提供了数据库查询语言SQL，但是它们不能支持空间查询。需要利用GIS特有的空间查询语言和可视化的查询功能模块。第一节

电子导航系统（4）GIS在车辆自主导航系统中的任务第一节

电子导航系统综上所述，GIS在系统中需完成以下任务：支持管理地图数据库可以对地图进行编辑和修改，并且可以进行格式转换供用户界面，响应用户信息查询和图形操作可以接收和发送控制信息和其它相关信息。由前叙述可知，GIS作为一种综合的空间信息系统，主要是处理与空间位置相关的属性，并在一定的软硬件支持下实现数据的输入、存储、检索、处理、显示及对之作出的综合分析。3．导航电子地图设计电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。电子地图主要应用于政府宏观管理、科学研究、规划、预测、大众传播媒介、信息服务等领域。1）电子地图简介第一节

电子导航系统稳定工况信息的存储、更新以及通讯方式比较简单，便于携带与交流。电子地图检索方便，多种数据类型、多个窗口可在同一屏幕上分层，实时化进行动态显示，可实现屏幕浸游，开窗放大，镜头推移等操作，用户界面友好。电子地图数据库可包括图形、图像、文本、数字等多种形式，还可与视频、音频信号相连，有较强的数据扩展性。电子地图优点3．导航电子地图设计电子地图是以地图数据库为基础，以数字形式存储于计算机外存储器上，并能在电子屏幕上实时显示的可视地图，又称“屏幕地图”或“瞬时地图”。电子地图主要应用于政府宏观管理、科学研究、规划、预测、大众传播媒介、信息服务等领域。可进行动态模拟，便于定性定量分析，可实现图上长度、面积、角度等的自动测量，使用上具有智能化特点，可辅助管理和决策。可缩短大型系列地图集的生产周期和更新周期，降低生产成本。第一节

电子导航系统2）电子地图的概念与特点在现代的指挥控制中，一般都配有电子地图的屏幕显示设备，它与被控对象通过现代通信技术和GPS定位系统取得联系，并将其位置实时显示在电子地图的相应位置上。电子地图能使专题内容和主题内容灵活地结合和分离，各自存储和管理。3）电子地图的应用第一节

电子导航系统电子专题地图依其专题内容分布特点，可分为点状、线状、面状和以统计为特点的专题图等，对在空间呈点状分布的各种地物，可以用特定的点状符号在电子地图上表示。路径规划是车辆导航系统必不可少的核心功能之一，也是实现导航功能的前提条件。车辆导航系统的路径规划是帮助驾驶员在旅行前或者旅行中规划行驶路径的过程，它要解决的主要问题是在给定的熟悉道路地图中寻找从出发地到目的地的最优化路径。4．路径规划第一节

电子导航系统二自主式车辆导航系统设计第一节

电子导航系统系统采用了卫星定位技术，因此车辆的定位信息将由信号接收机接收来自卫星的定位信号以后，计算出车辆的当前位置，实现车辆的定位。车辆的定位信息需要以某种形式显示给使用者，因此必须考虑采用何种显示界面才能使得使用者最直接最有效的获取车辆的定位信息。电子导航地图是车辆实现自主导航的基础，是车辆自主导航最主要的用户界面。车辆自主导航与用户的交互是双向的。一方面，系统将各种导航信息传递给用户。另一方面，用户也要查询电子导航地图，寻找自己感兴趣的信息。车辆的定位导航功能分解获得车辆的定位信息显示车辆的定位信息管理电子导航地图查询电子导航地图1．自主式车辆导航系统功能二自主式车辆导航系统设计第一节

电子导航系统2．系统总体设计（1）系统能在90％以上的行程时间里确定车辆的实时位置，与实际位置的偏差应小于20m；（2）系统能将车辆的实时位置转化为地图坐标并与道路网相匹配，以提供车辆在路网中最可能的行驶路段以及车辆在该路段中所处的位置；（6）系统能确定车辆当前是否已经偏离了预定行车路线并及时做出处理，或者以语音或图形方式提醒驾驶员注意，或者从当前位置开始重新规划行车路线。（3）系统能向驾驶员提供以地图为背景的图形化实时车辆位置显示；（5）系统能根据已规划好的行车路线产生实时的驾驶引导指令，并以图形指示或语音提示的方式提供给驾驶员；（4）系统能接受旅行目的地请求，并按合适的规划标准给出由当前位置或指定起点到达目的地的最佳行车路线；典型的自主式车辆导航系统应具备以下功能：二自主式车辆导航系统设计第一节

电子导航系统3．导航计算机系统设计自主式车辆导航系统硬件体系的核心部分，除定位和通信外，系统的其他功能模块都以导航计算机为硬件平台，通过应用软件来实现；用户对整个系统的操作和控制也通过导航计算机来完成。1）硬件体系构成二自主式车辆导航系统设计第一节

电子导航系统3．导航计算机系统设计在软件体系中采用分层结构使得应用层软件具有硬件无关性，即不依赖于具体硬件的独立性。这种无关性有两层含义：第一，系统中所有的硬件设备都由操作系统接管，应用程序不直接对硬件进行访问；第二，所有涉及硬件的操作都通过调用标准的API(应用程序接口)函数来完成。自主式车辆导航系统软件体系结构2）软件体系设计第一节

电子导航系统4．功能子系统设计为实现连续车辆定位的要求需采用组合定位方式，利用联邦Kalman滤波技术实现的GPS／DR组合定位系统，它的具体数据处理流程如下图所示。GPS/DR组合定位系统联邦Kalman滤波第一节

电子导航系统4．功能子系统设计将GPS／DR组合定位与地图匹配算法结合起来，就构成了GPS／DR／地图匹配组合定位系统，其结构如下图所示。GPS/DR/地图匹配组合定位第一节

电子导航系统4．功能子系统设计动态驾驶引导由两个任务组成，一是产生引导指令，二是跟踪车辆在预定规划路径上的行驶情况。引导指令产生的依据是车辆沿规划路线行驶时在交叉路口的转向情况，按用户要求规划出行驶路线，根据其中的相邻路段在交叉路处的取向变化值做出对应的驾驶引导指令。下图表示了我们实际使用的引导指令生成算法。驾驶指引指令生成算法示意图第一节

电子导航系统4．功能子系统设计在引导指令产生之后，接下来的任务是实时监视车辆在预定路线上的行驶情况，以确定在什么时候向用户输出引导信息。我们在这里采用的是三步提示的原则，将引导信息分为三种，如表下表所示。类型提示内容城市定时标准高速公路定时标准早期提示“前方”+（距离）+“处”+（引导指令）通过路口后10s通过路口后30s准备提示“前方路口处”+（引导指令）距路口300m处距路口1500m处到达提示“到达路口，请”+（引导指令）距路口100m处距路口500m处路径指导指令输出标准①在同样承载条件下，胎体变形大，行驶时轮胎温度升高，橡胶老化，容易产生帘线脱层等毛病；不同气压时胎的侧面变形图第二节轮胎压力监测技术轮胎气压对汽车性能的影响一在汽车行驶过程中，轮胎慢性渗漏会导致轮胎气压降低，而这种降低往往不易被驾驶员及时发现，下图显示了气压不足和正常时轮胎的形状。汽车在轮胎气压不足及过低时行驶，会产生以下不利影响：④轮胎发生不正常磨损，减少轮胎寿命，为爆胎埋下隐患；③轮胎断面变形大，双胎并装间距缩小，容易引起胎侧碰撞磨损；②轮胎下沉量大，轮胎凹陷，使用时容易产生磨胎肩现象；⑥紧急制动时，若某侧轮胎压力偏低，就会造成车身偏转，甚至酿成事故。⑤轮胎滚动阻力增大，燃料消耗高，转向性能差；第二节轮胎压力监测技术轮胎压力监测统的类型二轮胎压力监测系统(TirePressureMonitoringSystem，TPMS)主要用于车辆行驶时实时地对轮胎气压及胎内温度进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全。它是一项提高车辆安全性的新型汽车电子技术，也是智能交通研究的课题之一。1．间接式TPMS1）计算式间接TPMS（1）轮径分析型（2）振动分析型最早的轮胎压力监测系统是通过ABS测量轮胎转速，因为气压不足的轮胎其转速、半径小于正常状况，据此可判断轮胎压力是否正常。当汽车行驶时，粗糙的路面会使轮胎上的橡胶产生类似弹簧的振动。这种类型是通过监测与轮胎压力有关的振动频率来监测胎压的。第二节轮胎压力监测技术轮胎压力监测统的类型二轮胎压力监测系统(TirePressureMonitoringSystem，TPMS)主要用于车辆行驶时实时地对轮胎气压及胎内温度进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全。它是一项提高车辆安全性的新型汽车电子技术，也是智能交通研究的课题之一。1．间接式TPMS2）磁敏式间接TPMS磁敏式间接TPMS系统由气压传感器、霍尔装置和电子控制单元等组成。轮胎胎压传感器安装在车轮轮辋上，霍尔装置安装在悬架支柱或车轮制动底板上。汽车行驶时，轮胎胎压变化引起螺旋弹簧变形，带动磁性元件旋转使得磁场方向发生变化，从而使通过霍尔装置中磁敏元件的磁感应强度变化，霍尔装置的输出信号随之变化，由此实现轮胎压力信号由轮胎至车体的非接触传递。电子控制单元由单片机和外围接口组成，单片机对经过调理的霍尔装置的输出信号进行采样，并将数据送入存储器中，经运算分析和比较判断，得到轮胎胎压值及其状态，报警装置显示轮胎胎压或在压力异常时进行声光报警。第二节轮胎压力监测技术轮胎压力监测统的类型二2．直接式TPMS直接式TPMS工作原理的本质在于是利用安装在每一个轮胎里的压力传感器和温度传感器来直接测量轮胎的压力和温度，并对各轮胎气压进行显示及监控。直接式TPMS的原理图机械式TPMS的压力传感器结构图第二节轮胎压力监测技术轮胎压力监测统的类型二3．复合式的TPMS市场上还有一种复合式的TPMS，兼具有PSB和WSB两个系统的优点。在两个互相成对角的轮胎内装备直接传感器，并安装一个四轮间接系统。与直接系统相比，这种复合式系统可以降低成本，同时克服间接式TPMS不能检测出多个轮胎同时出现气压过低的缺点。第二节轮胎压力监测技术轮胎压力监测统的类型二4.间接TPMS与直接TPMS比较系统类型测量参数工作原理测量精度实现成本可靠性直接式压力、温度、电压智能传感器直接检测参数高高，至少需要4个高间接式车轮转速通过ABS转速传感器测转速低低，借助ABS进行软件升级即可低第二节轮胎压力监测技术轮胎压力监测系统组件三一个直接TPMS系统包括4个或5个(取决于备胎是否装备传感器)轮胎模块和一个中央接收器模块。轮胎模块由压力传感器、温度传感器、控制模块(如ASIC或MCU)、发射器和天线以及电池组成，还可以包括更多的外部系统，如启动发射的低频(LP)探测器(使模块不仅仅作为发射器，还可以作为收发器使用)、惯性开关或无内置电池的电源等装置。NHTSA并不要求这些功能，但它们可以使系统更加完善。一个简单的接收器模块由一根中央天线、一个接收器IC和一个与车辆其余部分相连接的接口组成。第二节轮胎压力监测技术直接式TPMS的结构与工作原理四直接式TPMS主要由安装在汽车轮胎内的压力、温度传感器和信号处理单元(MCU)、RF发射器组成的TPMS发射模块，和安装在汽车驾驶台上的包括数字信号处理单元(MCU)的BY接收器、液晶显示器(LCD)组成。直接式TPMS的结构第二节轮胎压力监测技术直接式TPMS的结构与工作原理四1．TPMS传感器TPMS传感器是一个集成了半导体压力传感器、半导体温度传感器、数字信号处理单元和电源管理器的片上系统模块。TPMS的压力传感器都是用基于MEMS技术来设计、生产的，主要有硅集成电容式压力传感器，硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥，作为力电变换测量的电路，其测量精度能达0.01％～0.03％FS。硅压阻式压力传感器结构如下图所示。第二节轮胎压力监测技术直接式TPMS的结构与工作原理四TPMS压力传感器是一个在片上的系统模块，其压阻式模块内部典型架构如下图所示，包括整合了硅显微机械加工的压力传感器、温度传感器、加速度计、电池电压检测、内部时钟、模数转换器(ADC)、取样／保持(S／H)、SPI口，校准(Calibration)、数据管理(Data)、ID码的数字信号处理单元，模块具有掩膜可编程性，即可以利用客户专用软件进行配置。第二节轮胎压力监测技术直接式TPMS的结构与工作原理四由下图所示的压阻式传感器模块的剖面清晰可见，它是由MEMS压力传感器和半导体SoC电路，用集成电路工艺做在一个封闭的装置里。第二节轮胎压力监测技术直接式TPMS的结构与工作原理四在封装的上方留有一个压力／温度导入孔，将压力直接导人在压力传感器的应力薄膜上(图9-25)，周边固定的圆形应力薄膜内壁由半导体应变片组成惠斯顿测量电桥；同时这个孔还将环境温度直接导人半导体温度传感器上。2．压力／温度信号处理与发射压力／温度信号经TPMS传感器模块内的ASIC／SoC电路的处理，通过其SPI口传输给安装在发射模块内的信号处理单元(MCU)，综合成数据流再进入同一封装内的RF发射IC，按设定的超高频率(UHF)调制发射给安装在驾驶台内的接收器，如下图所示。第二节轮胎压力监测技术2．压力／温度信号处理与发射为了缩小汽车轮胎内的测量、信号处理IC所占面积与发射模块的体积，压力／温度信号处理与发射也采用组合的片上系统(SoC)，如ATMEL的ATAR862、Motorola的MC68HC908RF2，它们都是将一片MCU、一片超高频(UHF)RF发送器整合在同一封装内。第二节轮胎压力监测技术2．压力／温度信号处理与发射MCU一般为4bit或8bitCPU核，包括时钟管理、EEPROM、RAM、多个计时器、多个I／0口、内部晶振等，其结构已为大家熟知。UHFRF发送器以ATAR862为例，其内部嵌入的是T5754UHFASK／FSKRF发送器，T5754内部结构如下图所示。第二节轮胎压力监测技术3．TPMS发射模块的安装由于现在的汽车大多都取消了内胎，因此给TPMS发射模块安装带来了极大的方便，目前TPMS发射模块在汽车轮胎内的安装有两种方式，一是利用气门嘴安装，二是利用紧箍扣安装在轮毂上。4．TPMS接收器和显示器TPMS接收器由UHFASK／FSKRF接收IC和信号处理MCU、键盘、LCD显示器组成。RF接收IC和信号处理MCU安装在一个盒子里，可安装在汽车仪表箱内，带控制键盘的LCD显示器可安装在驾驶台上，LCD显示器能实时显示每个轮胎的压力、温度每个轮胎的ID识别码及声光报警。第二节轮胎压力监测技术5．TPMS系统方案由SPl2传感器模块、ATAR862、T5743、AVRMCU主要芯片可以组成整套TPMS系统(如下图)，一辆轿车需要4个TPMS发射模块(备胎还需要1个)，1个TPMS接收器。第二节轮胎压力监测技术6．器件的选择由于TPMS发射模块工作在剧烈振动、环境温差变化很大和不便于随时检修的条件下，因此要求所有的器件具有很好的可靠性和稳定性，能适应工作在-40℃～+125℃温度范围。为了缩小TPMS发射模块的体积、节省功耗和增强功能，需要尽可能的选用复合芯片。7．系统节电设计为了提高TPMS发射模块在一节锂电池下能工作3～5年，系统节电是一个十分重要的课题，因此只有在大多数时间让系统处在睡眠状态，才能省电与延长电池寿命。第二节轮胎压力监测技术8．轮胎压力与使用寿命轮胎的使用寿命，在很大程度上和轮胎的使用条件、车辆的技术性能、驾驶员的操作水平以及企业对轮胎的管理工作质量等有直接的关系。气压（%）行驶里程（%）气压（%）行驶里程（%）1001007050959765409088603385805530807050277560

不同气压下的行驶里程表第二节轮胎压力监测技术9．TPMS的作用汽车轮胎温度越高，轮胎的强度越低，变形越大(一般温度不能超过80℃，当温度达到95℃时，轮胎的情况非常危险)，每升高1℃，轮胎磨损就增加2％；行驶速度每增加一倍，轮胎行驶里程降低50％。因此，不允许超温超速行驶。

TPMS的发展趋势①系统需进一步集成化。②系统无源化。③系统的可靠性需进一步增强。第二节轮胎压力监测技术第二代汽车仪表的原理是基于电测原理，通过间接测量，称之为电气式仪表电信号来获得信息。第四代产品，即步进电机的数字式仪表。第三代为模拟电路电子式。第一代是基于机械作用力而工作的机械仪表，也就是机械机芯表第三节电子仪表电子仪表简述一1．转速表转速表显示发动机曲轴转速。一种数字式发动机转速表电路如下图所示，这种转速表由一个U1和U2-a等组成的输入信号调节器、一个脉冲计数器为U3、两个显示驱动器U4和U5带动两个电子显示装置DISP1和DISP2、一个主时钟为U6和一个电源稳压器U7等组成。第三节电子仪表常用的电子仪表二1．转速表目前在汽车电子仪表中，多数由微机控制的发动机转速表的系统构成如下图所示。第三节电子仪表常用的电子仪表二2．车速表车速表主要用来指示汽车行驶速度。即通过采用车速传感器的测量信号，计算并显示汽车时速的大小。车速的计算通常用两种方法。一种是计算固定时间内传感器输出的脉冲数量，另一种方法是测量固定脉冲周期所用时间。最常见的车速表传感器如下图所示。这是一种采用内置式光电耦合器的车速传感器结构。第三节电子仪表常用的电子仪表二车速表系统构成如下图所示。车载微机随时接收车速表传感器送出的电压脉冲信号，并计算在单位时间里车速传感器发出的脉冲信号次数，再根据计时器提供的时间参考值，经计算处理可得到汽车行驶速度，并通过微机指令让显示器显示出来。第三节电子仪表常用的电子仪表二左图和右图所示为一种带有磁性电阻元件的车速传感器电路图，该传感器采用一个多极磁铁附加在驱动轴上，当传动齿轮带动驱动轴旋转时，磁铁随之旋转而使磁力线发生变化。第三节电子仪表常用的电子仪表二3．里程表汽车的里程表用于累计、储存和显示汽车所走过的路程，既有在需要的时候重新置值的短途表，也有用来指示汽车走过的总里程表。第三节电子仪表常用的电子仪表二4．电压显示器电压显示器在于指示汽车电源的电压，即指示蓄电池充、放电电量的大小以及充、放电的情况。5．冷却液温度表、机油压力表为了及时了解和掌握汽车发动机的工作情况，及时发现和排除可能出现的故障，汽车上均装有汽车发动机冷却液温度表和机油（润滑油）压力表。6．冷却液报警电路下图所示为发动机冷却液报警电路。若冷却液液位正常，则传感器通过液体接地，图中a点电位为零。当接通点火开关时，液位报警系统进行自检。第三节电子仪表常用的电子仪表二7．燃油表电子燃油表可以随时测量并显示汽车油箱内的燃油情况，一般采用柱状或其它图形方式来提醒驾驶员油箱内可用的剩余燃油量。第三节电子仪表常用的电子仪表二8．声音报警器由于有时凭视觉容易看漏，故在有的汽车上还用到声音传递信息的电子装置，除上面介绍的蜂鸣报警器以外，还有谐音器及声音合成器等，用来提醒驾驶员有关汽车的一些状态。第三节电子仪表常用的电子仪表二a．请检查车门（车门半开时）；b．请系好安全带（忘系安全带时）；c．请检查手制动器（忘记停车制动，离开时）；d．请检查车灯（当车灯一直未关时）；e．请检查车钥匙（当钥匙还插在门锁上时）；f．请加燃油（燃油不够时）。1．ED-02型电子组合仪表下图所示为ED-02电子组合仪表。第三节电子仪表汽车电子组合仪表三2．汽车智能组合仪表下图所示为汽车智能组合仪表。第三节电子仪表汽车电子组合仪表三车用协议发展历程一第四节车载网络技术车载网络的名称概要通信速度组织/推动单位CAN车身/动力传动系统控制用LAN协议，最有可能成为世界标准的车用LAN协议1Mbit/sBOSCH公司VAN车身系统控制用LAN协议，以法国为中心1Mbit/sISOJ1850车身系统控制用LAN协议，以美国为中心10.4kbit/s41.6kbit/sFordMotor公司LIN车身系统控制用LAN协议，液压组件专用20kbit/sLIN协会IDB-C以CAN为基础的控制用LAN协议250kbit/sIDM论坛TTP/C重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，时分多路复用(TDMA)2Mbit/s25Mbit/sTIT计算机技术公司TTCAN重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，时间同步的CAN1Mbit/sBOSCH公司Byteflight重视安全、按用途分类的控制用LAN协议，通用时分多路复用(FTDMA)10Mbit/sBMW公司FlexRay重视安全、按用途分类的控制用LAN协议5Mbit/sBMW公司DaimlerChrysler公司DDB/Optical音频系统通信协议，将DDB作为音频系统总线，采用光通信5.6Mbit/sC&C公司MOST信息系统通信协议，以欧洲为中心22.5Mbit/sBMW公司DaimlerChrysler公司IEEE1394信息系统通信协议，有转化为1DB1394的动向100Mbit/s1394工业协会1．局域网局域网是在一个有限区域内连接的计算机网络，通过该网络实现系统内的资源共享和信息通信。连接到网络上的节点可以是计算机、基于微处理器的应用系统或控制装置。车载网络的基础知识二2．数据总线数据总线指模块间运行数据的通道，即所谓信息高速公路，如下图所示。第四节车载网络技术3．模块/节点模块/节点是一种电子装置，如温度、压力传感器。传感器是一个模块装置，根据温度和压力的不同将产生不同的电压信号，这些电压信号在数字装置的输入接口被转变成数字信号。车载网络的基础知识二4．局域网的拓扑结构所谓拓扑结构，就是网络的物理连接方式。局域网的常用拓扑结构有三种：星型、环型、总线型。第四节车载网络技术5．链路链路指网络信息传输的媒体，分为有线和无线两种类型，目前汽车上使用的大多数链路都是有线网络。车载网络的基础知识二6．数据帧为了可靠地传输数据，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元，数据单元即称为数据帧。第四节车载网络技术7．传输协议协议的三要素：①通信信息帧的格式；②通信信息帧的数据和控制信息；③确定事件传输的顺序以及速度匹配。协议功能：差错监测和纠正；分块和重装；排序；流量控制。8．传输仲裁当多个使用者同时申请利用总线发送信息时，用于避免发生数据冲突的机构。保证信息按其重要程度来发送。1．A类总线协议标准A类的网络通信大部分采用UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）标准，A类目前首选的标准是LIN。主要车用网络协议分类三2．B类总线协议标准B类中的国际标准是CAN总线，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mb/s。第四节车载网络技术3．高速总线系统协议标准①C类总线协议标准。②安全总线和标准。③X-by-Wire总线协议标准。5．多媒体系统总线协议标准汽车多媒体网络和协议分为三种类型，分别是低速、高速和无线。对应SAE的分类相应为：IDB-C（IntelligentDataBUS-CAN）、IDB-M（Multimedia）和IDB-Wireless，其传输速率为250Kb/s-100Mb/s。主要车用网络协议分类三第四节车载网络技术4．诊断系统总线标准、协议故障诊断是为了满足OBDⅡ（ONBoardDiagnose）、OBDⅢ或E-OBD（European-OnBoardDiagnose）标准。1．CANCAN总线是一种串行数据通信协议，最大通讯距离可达10km，最大通信速率可达1Mbps。CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据成帧处理。用于节点间传递数据，是网络信息的主体。CAN2.0A采用的是11位的标识符，而CAN2.0B采用的标识符为29位，其格式如下表所示。主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术链路层帧格式SOF标识控制位数据CRC应答EOF1bit11bit或29bit远端请求保留数据长度0-8byte

1bit

16bit2bit7bit帧起始仲裁域控制域数据域校验域确认域帧结束主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术★CAN总线主要具有以下主要特性：①无破坏性的基于优先竞争的总线仲裁。②可借助接受滤波的多地址帧传送。③具有错误检测与出错帧自动重发送功能。④数据传送方式可分数据广播式和远程数据请求式。★数据帧的7个位域。帧起始域、以1位的主控电平作为帧的起始标识。仲裁域(信息标识符)、数据帧的标识，根据冲突原则，值越小，优先越高。控制域、包含远端请求、保留位和数据长度。数据域、用户数据，0-8个字节。校验域、16位的循环冗余校验码。确认域、其作用是通过将发送方的应答空隙位上的隐性电平置为主控电平来进行确认。帧结束域、由7位隐性电平组成，帧与帧之间至少需要保留3位隐性电平的帧间隙。2．VANVAN(VehicleAreaNetwork)又称车辆局域网,是现场总线的一种,由法国的雷诺汽车公司和标致集团联合开发。VAN总线作为串行通讯网络,与一般总线相比,其数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性。VAN标准特别考虑了严峻的环境温度、电磁干扰和振动因素,尤其适用于需要现场总线的实时控制系统。主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术3．LINLIN(LocalInterconnectNetwork)是一种低成本的串行通讯网络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，LIN实现了一种具有成本效益的智能传感器和执行器的通讯方式。主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术LIN网络结构4．MOSTMOST(MediaOrientedSystemTransport)是面向媒体的系统传输总线，它是汽车业合作的成果，而不具备正式的标准。MOST总线专门用于满足要求严格的车载环境。这种新的基于光纤的网络能够支持24.8Mbps的数据速率，与以前的铜缆相比具有减轻重量和减小电磁干扰(EMI)的优势。主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术5．FlexRayFlexRay总线是一种用于汽车的高速可确定性的，具备故障容错的总线系统。能够提供很多CAN网络所不具有的可靠性特点。尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，并进行进度监测。FlexRay同时提供灵活的配置，可支持各种拓扑，如总线、星型和混合拓扑。主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术1）FlexRay在线控系统中的应用FlexRay总线是一种用于汽车的高速可确定性的，具备故障容错的总线系统。能够提供很多CAN网络所不具有的可靠性特点。尤其是FlexRay具备的冗余通信能力可实现通过硬件完全复制网络配置，并进行进度监测。主要车用网络协议介绍四第四节车载网络技术2）FlexRay做通信网络骨架目前，CAN网络最高性能极限为1Mbps，而FlexRay两个信道上的数据速率最大可达10Mbps，总数据速率可达20Mbps。因此，FlexRay的网络带宽可能是CAN的20倍之多。凭借高速率，可以将FlexRay作为整个车载网络的骨架，用于连接动力总成、底盘、车身、安全和多媒体应用(有无支持FlexRay的应用皆可)等多个独立网络。1．D2BOptical光纤D2BOptical是一种光纤通信系统，使用者可以将娱乐及信息产品与中央控制系统整合，不会与中央控制系统相互抵触。D2B光纤网络采用光纤以光波传输数据的系统，数据按次序在光纤网络中传输。车载网络的当前发展趋势五第四节车载网络技术2．COMMAND网络COMMAND网络是一种独立的网络，用来连接交通状况记录模块与电视(TV)频道译码模块，资料由中央通信控制单元播放TV和结合卫星导航、地图系统，指示驾驶员如何避开交通拥塞道路。3．CellPortLabs移动电话网络移动电话与D2B光纤永久连接，当移动电话使用TMC／GSM与交通信息中心连接时，移动电话通过移动电话网络与交通状况记录模块传递资料，进行导航系统指示，与汽车使用共通的接口，行车时也可同时打电话。4．USB英特尔与微软大力推动个人电脑的外嗣设备配上USB万用连接器，即插即用。5．OSEK开放式标准化系统系统