汽车感知技术

来源:中国物流产品网 | 2011-11-09 15:25

  汽车感知技术是车联网的末梢神经,是车联网最关键的技术。汽车感知技术主要有传感器技术、RFID技术、卫星定位感知技术等,主要用于车况及控制系统感知、道路环境感知、车与物的感知、车辆位置感知、驾驶辅助系统感知等等。

  车况及控制系统感知

  现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。车况与控制系统感知技术就是利用车用传感器把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态。车用传感器很多,是汽车计算机系统的输入装置。根据传感器的作用,可以分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的汽车传感器

  传感器在汽车上的作用非常重要,也是车联网最终端神经末梢。汽车传感器过去单纯用于发动机上,现在巳扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了。这些系统采用的传感器有100多种。

  车用传感器种类繁多,常见的有∶进气压力传感器:反映进气歧管内的绝对压力大小的变化,是向ECU(发动机电控单元)提供计算喷油持续时间的基准信号;空气流量计:测量发动机吸入的空气量,提供给ECU作为喷油时间的基准信号;节气门位置传感器:测量节气门打开的角度,提供给ECU作为断油、控制燃油/空气比、点火提前角修正的基准信号;曲轴位置传感器:检测曲轴及发动机转速,提供给ECU作为确定点火正时及工作顺序的基准信号;氧传感器:检测排气中的氧浓度,提供给ECU作为控制燃油/空气比在最佳值(理论值)附近的的基准信号进气温度传感器:检测进气温度,提供给ECU作为计算空气密度的汽车传感器依据;冷却液温度传感器:检测冷却液的温度,向ECU提供发动机温度信息;爆震传感器:安装在缸体上专门检测发动机的爆燃状况,提供给ECU根据信号调整点火提前角。应用在变速器、方向器的传感器有:有车速传感器、温度传感器、轴转速传感器、压力传感器等,方向器有转角传感器、转矩传感器、液压传感器;应用在悬架和ABS上 传感器有车速传感器、加速度传感器、车身高度传感器、侧倾角传感器、转角传感器等;

  空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元(ECU),作为决定喷油的基本信号之一。进气压力传感器可以根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力,并转换成电信号和转速信号一起送入计算机,作为决定喷油器基本喷油量的依据。曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器,是计算机控制的点火系统中最重要的传感器,其作用是检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号,并将其输入计算机,从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令。爆震传感器安装在发动机的缸体上,随时监测发动机的爆震情况。目前采用的有共振型和非共振型两大类。

  道路环境感知

  道路环境感知是车辆与外部进行感知的主要技术,也是车辆与智能交通融合的关键技术。道路环境感知主要有路面感知、交通状况感知、交通信号感知、行人感知、智能交通感知等等。

  路面感知主要是借助于嵌入路面的电磁感应器等于先部署的基础设施感知路面形成状况,借助于各种传感器感知路况及周边情况,为车辆联网提供基础数据和感知手段;交通状况感知主要借助于视频感知、RFID技术和传感器技术等手段,感知行车速度、交通状况等信息,作为车联网智能控制的基础;交通信号感知是无人驾驶汽车的重要技术,可通过视频、传感器等综合感知技术,判断交通信号,实现自然道路自动驾驶;行人感知也是汽车安全行驶和自动驾驶的基础,感知手段也需要采用综合的技术手段;智能交通感知是车联网技术与智能交通的技术融合与集成,从而实现不停车收费(ETC)、智能停车场管理等车联网应用;

  实现汽车与马路的信息交换是典型的道路环境感知技术,现介绍如下:

  (1)行驶中的汽车与马路的联网是实现车联网的第一步。为了兼容传统车辆,现有的道路交通信号(行车线、红绿灯、指示牌、速度限制等)都应该被保留,因为那是新旧系统兼容的基础及保障;

  (2)将无线数字传输模块植入到当前的道路交通信号系统中去,数字模块可向路经的汽车发放数字化交通灯号信息、指示信息、路况信息,并接受联网汽车的信息查询及导航请求,然后可将有关信息反馈给相关的联网汽车;

  (3)将无线数字传输模块植入到联网汽车中去,令联网汽车可接收来自交通信号系统的数字化信息,并将信息于联网汽车内显示,同时还将信息与车内的自动/半自动驾驶系统相连接,作为汽车自动驾驶的控制信号;

  (4)联网汽车的显示终端同时作为城市道路交通导航系统来使用,在这个车联网系统中,卫星导航将不再需要,因为导航信息直接来自具有更快、更新、更全面导航功能的数字化交通系统;

  (5)联网汽车的数字传输模块包含有联网汽车的身份代码(ID)信息,即 “数字车牌”信息,这是车联网对汽车进行通信、监测、收费及管理的依据。

  车与物的感知:

  车联网重在应用,车联网的应用首先在于车与物的联网。借助RFID、传感器等技术手段,可以感知车内物品的信息与状况,把这些信息借助车联网系统传输到物联网系统,可以对车联网系统中的物品进行实时联网监控、可视化管理、在线调度,从而实现智慧物流的运作;

  车与车外的建筑、物品及前后车辆的感知,是行车安全、防止碰撞和无人驾驶的基础,主要采用的技术有RFID、激光、红外、视频、电磁等感应技术。

  行驶中车辆互联互动是重要的车与物感知技术,现举例介绍如下:

  (1)联结路面行驶中的汽车是实现车联网的第二步。为了使联网汽车与传统汽车兼容,现有的汽车灯号系统(刹车灯、转向灯、危险信号灯)都会获得保留,这也是新旧系统兼容的基础及保障;

  (2)将无线数字传输模块植入到联网汽车中去,数字模块可以向周边联网汽车提供数字化灯号信息及状态信息,并且数字化信息与其传统灯号信息是同步发送的;

  (3)联网汽车中的无线数字传输模块可同步接收来自其它联网汽车的数字化信息并在汽车内进行显示,同时将信息与车内的自动/半自动驾驶系统相连及互动,为联网汽车的安全行驶提供依据;

  (4)根据接收到的由其它联网汽车发送的数字信息,联网汽车便会知道周边联网汽车的状况,包括位置、距离、相对速度及加速度等,并在紧急刹车情况下,可令随后的联网汽车同步减速,有效防止汽车追尾事故的发生。

  (5)联网汽车还可随时通过数字化网络与周边任意联网汽车进行通话。在有需要时,还可向附近的联网汽车进行广播,告知有关紧急情况;

  车辆位置感知:

  车联网位置感知技术主要采用卫星定位技术,位置感知是车联网最重要感知技术之一,他是车辆行车监控、在线调度、智能交通和辅助驾驶的基础技术。目前全球最重要的位置感知技术体系主要应用GPS系统,中国北斗星系统也发展很快,将成为最重要的位置感知技术体系。

  智慧驾驶辅助系统:

  智慧驾驶辅助系统是感知技术综合运用,既需要行人感知、路况感知、驾驶行为感知、车道感知、位置感知、交通标志感知、驾驶员视觉增强等技术,也需要智能控制系统的辅助驾驶,是感知技术集成应用。高级的智慧驾驶系统还可以实现无人驾驶、智能停车,把人类车联网的未来幻想变为现实。
  

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