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兼容OSEK/VDX规范的操作系统应用架构
OSEK/VDX标准包括以下四部分:OSEK/VDX操作系统规范(OSEKOperatingSystem,OSEKOS),OSEK/VDX通讯规范(OSEKCommunication,OSEKCOM),OSEK/VDX网络管理规范(OSEKNetworkManagement,OSEKNM)以及OSEK/VDX实现语言(OSEKImplementationLanguage,OSEKOIL)。采用符合OSEK/VDX标准的嵌入式实时操作系
统可以提高产品代码的复用率、降低开发成本、缩短产品开发周期。使用兼容OSEK/VDX标准的嵌入式实时操作系统的应用架构如下图所示。
2.OSEK/VDX任务管理
OSEK/VDX将任务分为基本任务和扩展任务。基本任务具有3种状态:运行状态、就绪状态、挂起状态;扩展任务比基本任务增加一个等待状态。基本任务只在开始和结束时才有同步点。扩展任务运行时可能进入等待状态,因此不仅在开始和结束有同步点,而且运行过程中可能有多个同步点。下图所示的是扩展任务与基本任务的状态转化图。
OSEKOS规范规定的任务类型
3。OSEK实现语言规范
为了达到软件可移植的目标,OSEKOIL规范(OSEKImplementationLanguageSpecification)定义了一种配置和使用OSEK应用的方法。下图表示了一个遵守OSEK规范的应用开发过程。OIL文件可以是手写的或者是系统配置工具产生。
基于OSEK规范的应用开发过程
OIL提供一种在特定CPU中配置OSEK应用的机制。每个CPU对应一个OIL描述。所有的OSEK系统对象用OIL对象来描述。OSEK应用的OIL描述是一组OIL对象的组合。CPU是这些OIL对象的容器。OIL明确地为每个OIL对象定义了所有标准属性。每个OSEK应用可以定义附加地特殊执行属性和引用。每个OSEK应用可以限制每个属性的取值范围。
4.车控电子产品的开发流程
车控电子产品是软硬件结合的嵌入式系统。为了节约资源,缩短产品开发周期,一般应采取软硬件同步开发的方案。车控电子产品的开发工具对软硬件的同步开发、调试提供了很好的支持。车控电子产品的软件开发分为功能描述、软件设计、代码生成、操作系统环境下高级调试等步骤。车控电子产品的硬件开发分为硬件描述、硬件设计、硬件调试等步骤。当软件设计完成后,通过使用相应的工具,完成在虚拟ECU平台上的验证。当硬件设计完成后,与硬件一起进行软硬件集成调试。通过这种开发方式,缩短了产品上市的时间。
软硬件并行的开发方案
5.车控电子产品软件开发流程
汽车车控电子产品软件开发流程是“V”形开发流程。“V”形开发流程分为五个阶段,即功能设计、原型仿真、代码生成、硬件在回路仿真-HIL、标定。
在功能设计阶段使用的主要工具是MATLAB。通过使用MATLAB提供的Simulink、Stateflow等工具,完成控制方案的设计、功能模块的设计、控制算法的设计等任务,并进行初步的仿真模拟工作。在原型仿真阶段使用的主要工具是dSPACE。使用dSPACE提供的快速控制原型-RCP工具完成离线的仿真工作。在开始该阶段之前,需要使用RealTimeWorkshop、Targetlink等工具完成由Simulink、Stateflow等产生的代码向标准C代码的转换工作。
6.车控电子产品代码生成过程
二汽车电子的未来发展前景
未来汽车电子将由最初的基础功能性应用逐渐向高级交互式应用发展。近年来,随着汽车领域传感器技术的应用,以及互联网在汽车上的逐步渗透,汽车的电子化趋势发展迅猛,表现得越来越明显,出现了高度电子化和高度智能化的产品,前者以特斯拉为代表,后者以谷歌无人驾驶汽车为代表。随着今后科技的飞速发展,汽车电子的渗透率将会更快。在未来,随着汽车安全性、人性化、智能化、娱乐性等方面需求的增长,汽车安全、智能以及娱乐系统的开发,将成为汽车电子技术的亮点,发展前景广阔。
(1)智能化
随着近年来信息化建设的快速发展,在车辆、道路、交通系统中,大量的实时信息开始在三者之间得到共享,这就是智能化。智能化为人们的出行提供很多方便。未来国内外汽车发展领域,智能汽车将成为发展的重点和热点,也是未来汽车发展的大趋势。
(2)安全化
随着我国汽车数量的逐年增多,汽车安全的重要性不言而喻,如何最大限度地提高汽车的安全性,是汽车设计与制造领域的重要问题。新型汽车安全系统越来越智能化和自动化,相应的技术要求也日益苛刻。例如汽车的安全气囊系统,目前一些制造企业已经开始了技术升级,通过使用安全总线和协议来为汽车的被动安全提供保障。
(3)网络化
今天,汽车制造行业日益复杂的安全性、动力、底盘以及车身系统协调统一问题,都需要一个以可靠方式提供极高数据速率的网络。FlexRay总线作为一种高速网络,近年来被提出应用在汽车领域。FlexRay作为下一代汽车网络协议,在技术支持方面,可以为汽车提供带宽、实时响应能力,可提高汽车行驶的可靠性,帮助汽车实现线控应用。
2专业课程体系确立
本专业课程的设置,以满足市场对汽车电子人才的实际需求为出发点,以基本素质和现代技术运用能力培养为主线,强调专业的适应性。专业教学课程体系将新的学习领域课程体系按通识课程(公共基础课程)、专业必修课程(含专业支撑课程、专业核心课程)、专业拓展课程、课外实践环节等进行划分,形成本专业课程体系框架。课程体系中通识课程、专业支撑课程和专业核心课程这三个课程群,分别对应着公共基本素质、专业基本技能、专业特色能力这三个能力层次,专业课程群又分为专业支撑与专业核心两个递进的层面。“通识课程群”的教学目的是,让学生掌握并具备专业学习需要的基本素质;“专业核心课程群”的教学目的是,培养学生掌握必要的、能适应岗位需要的1~2项具有明显特色的专业技能;“专业支撑课程群”是教学的重要一环,在整个专业教学中起到了承上启下的作用,它既需要学生一定的素质作保证,又为后续的专业技能学习提供专业技术的支持。
3电路分析与实践课程的内容重构与教学设计
3.1课程内容重构
电路分析与实践课程作为专业支撑课程,如何支撑?课程必须为后续专业学习与实践奠定扎实的理论分析能力基础和实践操作能力基础。课程内容如何构建?是继续按照传统的电路分析知识体系还是按照岗位需求构建项目化内容体系?一成不变肯定不可取,基于既定的课程体系,项目式教学又宜在后续专业核心课程中展开。故课程最终形成情境化的案例教学内容,整合原模电、数电、电路分析等多门课程内容,每个教学情境中既有普适的专业基础知识铺垫,又加入了汽车真实电路案例,将电路分析能力的培养融于各任务中,将实践应用能力的培养融于各任务的实践环节中。课程教学内容分为8个情境,23个任务,教学内容的选取与本专业岗位需求紧密结合,每个情境任务的展开都将所学习的电路专业知识应用到汽车相关应用的分析与实践上。这样的对教学内容的处理,使教学目标明确,学生能学以致用,极大地激发学生学习的热情,提高课堂教学质量与效率。
3.2课程教学设计
为强化学生岗位能力和职业素质的培养目标,课程在教学方法、评价方法等方面进行了新的尝试。
(1)教学方法与手段上的设计。
采用问题教学法。在教学过程中,针对采用的教材中内容较多,而教学课时相对较少的实际情况,以能力为中心,采用问题教学法,首先通过提出问题,或虚拟演示、或动画演示、或实际器件和电路的测试作为课程的引入,然后介绍其工作原理、特性等相关理论,再回到实际中来验证学到的理论。这样把学生置身于一个“提出问题——解决问题——实践验证”的情景之中,把教师知识传输“教”的过程转化为学生不断地解决问题“学”的过程。综合运用多种教学手段。积极寻找网络资源,采用多媒体教学、计算机虚拟技术等教学手段。开放实验室、专业机房,除课内基本要求实验以外的实验、实践教学内容,要求学生在课外自由地完成,有利于让学生的个性得到充分发挥。利用EWB等分析和设计软件的强大功能,将其引入教学过程中,作为电子工作平台来加强理论教学和实践教学的无逢连接。在讲解各种电路时,利用电子工作平台可以用其给出的各种虚拟的仪器和器件进行连接、仿真和测量,或进行各种现场演示。
2汽车电子监测关键性技术分析
在智能交通系统中主要汽车电子技术、传感器及监测系统三各部分作用于汽车电子监测,下面对前两项关键性技术进行简要分析:
2.1汽车电子技术
随着社会科学技术水平的提高,真空管、集成电路、晶体管等技术的发展促进了计算机信息技术电子装置的发展进程并扩大了其应用范围。电子技术在汽车中的应用也逐渐受到了国内外汽车行业的重视,自动优化控制技术、机电一体耦合技术以及电子技术等综合交叉使得小系统商品的发展已逐渐专业化和成熟化。
2.2传感器
传感器即转换器,通过以转换行驶车辆电子设备之外信号的方式能够有效实现将非电量转化为电量并进行监测的目的,最终使得电能形态被转换。由于传感器具有获取电子设备外信息的功能并实现对行驶车辆安全性能的监测,其作为汽车电子监测的关键性技术使得汽车能够实现电子化、自动化及高档化。通过利用传感器的优势从设计角度出发,对汽车行驶过程中的参数进行控制监测,能够有效降低汽车燃耗及安全故障的发生率。同时将传感器与微电脑信息处理功能相结合使其在汽车电子监测技术中具有关键性的作用。传感器设置的数量一般都会以汽车的整体设计情况、软硬件的配置以及机械结构的差异为依据,在其尺寸、形成及价格等方面进行调整。传感器的使用通常会受到较为严格的要求,由于汽车在行驶中需要适应各种环境条件,环境温度的变化、路面状况及异常气候等因素都会使汽车受到温度变化的考验,因此传感器的设计必须达到抗震、温度耐受性、耐水及抗电磁干扰等要求。
3在ITS系统中对汽车电子监测技术的设计
电子数据的采集方案设计作为ITS系统中汽车电子监测技术的设计首先需要考虑的问题,通常会以ITS系统的功能为前提对数据采集的时间间隔进行合理设置,并对相关信号获取的设备对象信息进行采集,从而保证数据采集方案设计的科学合理性,这一方式即程序轮询式数据采集。此外,还需采取必要手段对采集的数据信息进行相关处理,从而保证系统能够及时对数据信息进行处理以及信号来源设备的级别。例如,在设计过程中应优先对汽车的安全系统、刹车系统等进行数据采集。汽车电子监测系统以车载嵌入计算机系统为主要实现方式,对其进行设计时应保证整体系统的可靠性、实时性与灵活性。监测系统主要包括数据采集、处理及信息传输与执行三个模块,并以下图所示的具体流程进行工作。其中数据采集模块是通过集合红外线、传感器、超声波、摄像机及激光雷达等技术从而实现对汽车行驶中的路面情况进行监测,同时能够对有行驶路线发生变化等因素造成的异常及故障问题进行快速反映,并收集汽车全局信号对其各项数据信息进行采集。通过利用傅里叶对采集数据信息进行分析和判断,使得故障诊断就有合理的参考依据。
(1)要有一支高素质的师资队伍,教师要向双师型转化,在实验过程中才能更好地帮助学生提高工程实践能力和培养创新能力。
(2)加强实验室的建设,增加实验经费,保证实验室的实验设备满足开放实验的要求。要有有效的实验室管理方法,可通过计算机或校园网使实验管理的工作简化。应适当提高担任实验教学的教师待遇。
(3)学生要有学习的自觉性,才能保质保量按时完成实验,才能取得一定的效果。
[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、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。
[参考文献]
[1]魏万云:《浅谈当代电子技术的发展》,《中国科技信息》2005年第5期。
[2]张凡、殷承良:《现代汽车电子技术及奠在仪表中的应用》,《客车技术与研究》2006年。
在现代汽车电子技术的条件下,数字温度计可用于对控制汽车发动机冷却水的温度进行更为精确的测量,还有探测气缸内主要轴承的温度及其燃烧的温度变化。数字温度计由放大A/D转换、温度传感器、显示装置以及译码器等部分构成,其工作原理是将传感器所产生的连续性的电量变成具有一定函数关系的电信号,再经过A/D转换将温度传感器模拟的电信号转换为相对应的断续量,接着译码器对其进行数字的编码,从而将测量的最后结果通过显示装置显示出来。
二、TRIZ理论在汽车电子技术课程教学中的应用
随着TRIZ理论的不断发展,TRIZ理论和方法的应用也越来越广泛,现阶段,TRIZ在创新教学、创新设计、创新科研等得到了广泛的应用,取得了傲人的成绩,笔者从TRIZ理论和方法的角度出发并在汽车电子技术教学中应用这一理论,旨在促进汽车行业的进一步发展,为汽车服务工程的创新性人才培养提供一条途径。
(1)改革汽车电子技术课程教学的内容,进一步培养学生的创新意识。
众所周知,汽车电子技术课程涉及到的较多内容,如汽发动机原理、汽车构造、汽车故障检测、汽车电子技术等等,在涉及的这些课程中,有的课程具有很强的实践性和设计性,对于这样的课程,就必须对其教学内容进行改革,对学生的创新意识进行强化。从实质上来说,想要灵活的运用汽车教学过程中的基础理论,最重要的一点就是创新,正因如此,在讲授这些实践性和设计性较强的课程的时候,一定要调动学生的主动性,启发学生的思维,采用不同的应用实例来解释一个原理或一个方法。教师在授课过程中,如果在讲到电子巡航中应用的磁阻式转速传感器时,可以通过与学生之前学过的转速传感器的各种形式与现在学的内容进行比较,帮助学生记忆。从实际出发,理论联系实际是改革汽车电子技术课程教学内容的关键所在。汽车电子技术作为汽车服务工程的重点,其自身具有很强的实践性,如果在运用“偏理论、清实践”传统的教学模式,那么必然会打击学生的积极性,使学生产生畏惧心理。所以一定要加大汽车电子技术课程教学的实践性,充分利用学生的视觉、感性认识,将汽车电子技术的应用过程以及应用的不同形式,鼓励学生积极的动手实践。
(2)改进和完善汽车电子技术课程的教学手段和教学方法,培养学生的创新思维
首先,在汽车电子技术课程教学中可以制作精美的电子课件,如果能够在汽车电子技术课程的教学过程中引入CAI技术,那么势必会给汽车电子技术课程的教学带来质的改变。随着社会的不断发展,网络技术和多媒体技术也日趋完善,CAI技术(computerAssistedInstruction)以其特有的效果(直观性和互动性),被广泛应用在课堂教学中。将CAI技术应用到汽车电子技术课程教学中,采用动画、三维等描述,既可以提高学生的兴趣,还能够加深学生的印象,可谓是一举多得。在汽车电子技术课程的教学过程中,培养学生对汽车服务工程类课程的学习兴趣,尤其是汽车电器、汽车构造这些课程,要尽可能的多加一些视频,以最直观的方式帮助学生了解汽车部件的装置远动过程,以帮助学生深入的了解汽车的基本原理和基本结构。其次,对于学生的作业形式,笔者认为可以采用论文作业的方式,之所以采用这种方式,其主要原因是它能够引导学生的创新思维。在授课接近尾声的时候,用论文的形式布置作业,有利于培养学生的发散思维,培养学生的创新意识,激活学生的创新思维。最后,要训练学生的思维方法和创新思维技法,讲完一个基础理论,我们就可以采用TRIZ理论中40个发明创造原理中的一个方法,促进学生之间的相互启发,激发学生他们的联想思维、想象思维、灵感思维,进而得到创新的成果。
汽车电子技术创新是推动汽车产业发展的主要推动力,汽车中约70%的创新来源于汽车电子技术。汽车电子产业给汽车产业带来了活力,使汽车这一传统产业焕发了新生,是信息技术改造传统产业的典范。汽车电子作为汽车的组成部分,同时也是信息产业的新兴力量,标准和专利在汽车电子产业中的地位举足轻重,可以说“标准就是力量”。
一、我国汽车电子产业大而不强
2007年,我国汽车产业生产和销售量分别达到888.24和879.15万辆,分别跃居世界第三和第二位,成为汽车生产和销售大国。中国汽车市场的快速发展带动了汽车电子市场的高速增长,2007年我国汽车电子市场规模达到1000亿元。
我国汽车产业以及汽车电子产业虽然规模大,但企业核心竞争力严重缺乏,核心技术和关键元器件受制于人。在中国汽车电子市场中,国外品牌的产品占据了主导地位,其中包括Bosch、Denso、Delphi、Simense、Visteon、Continental、Valeo等跨国企业。深圳航盛虽连续多年成功跻身中国汽车电子市场十大供应商行列,主要产品就是汽车音响,并非汽车电子的核心技术。
跨国公司利用其所掌握核心技术、标准和专利,掌控着全球产业布局,从而实现其全球利益最大化。我国汽车电子产业处在产业链和价值链的中、低端,只是跨国集团全球发展战略的生产基地和销售市场。汽车电子产业长期以加工组装为主,利润率和工业增加值每况愈下,严重影响我国的产业安全。
二、我国汽车电子市场的发展趋势
电子技术和信息技术已经广泛应用于汽车的各个领域,极大地改善了汽车在安全、节能、环保、快速和舒适等综合性能,汽车电子设备对汽车产品重要性的不断增加。目前,汽车上的电子装置成本将可能占汽车整车成本的30%左右,在高档轿车达到60%以上。2007年,全球汽车电子市场规模达到1410亿美元。汽车电子产业市场规模将进一步扩大,市场前景广阔。
随着汽车电子行业的发展,汽车电子的性能和可靠性将大幅提高,新能源和节能技术、信息技术的发展,将推动汽车电子产品的升级换代。汽车电子产业中的高性能IC以及高端解决方案将被大量应用和普及网络级解决方案前景看好。
预计2007到2011年,我国汽车电子市场将保持快速发展年均复合增长率将超过25%,2011年汽车电子市场将实现2400亿元的规模。随着汽车消费市场的快速发展,由于人们对汽车消费的要求的提高,汽车电子产品高端需求将持续增长,因而,我国汽车电子产业即使面临汽车市场增长放缓,也会持续高速发展。
三、自主创新是提高我国汽车电子产业竞争力的突破口
在汽车电子领域,由于盲目崇拜外国技术的认识误区阻碍了国内科研系统的发展。我国汽车企业研发能力十分薄弱,对外国技术高度依赖,同时由于这种境况,在获取外国技术合作中往往面临不平等的条件,技术合作的领域也并非核心技术领域。例如,有些外企明文规定,合资生产的产品不得出口到其有销售意愿的国家或地区。开放虽然一定程度提高了民族企业的生产和技术水平,但愿为达到独立自主发展的阶段和能力,陷入到技术引进、模仿、落后,再引进、模仿持续落后的技术陷阱,始终作为跨国企业的附庸,核心技术和关键元器件受制于人。
由于国内汽车电子产业大量存在知识产权得不到有效保护,中国缺乏有效的知识产权保护体系而压制了企业技术创新的积极性,于是,中国民族企业只是关注使用外国技术,依靠低成本生产产品,而不是全力开发独自技术。导致中国汽车电子产业在技术陷阱中越陷越深。
主席在2006年全国科学和技术大会上指出:“抓住信息科技更新换代和新材料科技迅猛发展的难得机遇,把掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权作为提高我国产业竞争力的突破口。”我国已确定把掌握装备制造业和信息产业核心技术为国家创新战略的重点之一,明确规定:“把掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权,作为提高我国产业竞争力的突破口。从世界范围看,信息技术正处于加快发展的关键时期,新材料技术发展十分迅猛,蕴含着巨大的发展机遇。我们要以信息、装备制造和新材料的集成创新为核心,开发一批重大成套装备、高技术装备,尽快改变我国在这方面缺乏核心技术、关键成套装备基本依靠进口的局面,促进信息化与工业化良性互动,全面提升我国制造业的技术创新能力和国际竞争能力。”
目前,汽车电子产业正面临着这样的技术和产品更新换代的好时机,加快自主创新,快速掌握具有自主知识产权的核心技术,是提高我国汽车电子产业国家竞争力的突破口和关键时机。
四、我国汽车电子产业自主创新发展思路
我国汽车产业和汽车电子产业将持续快速发展,应该以此为依托,提高自主创新能力,实现汽车产业的腾飞,推动我国成为全球电子强国。推动我国汽车电子产业自主创新的发展思路如下:
1.保持我国汽车电子产品在产业链的中、低端环节的规模优势。保持规模优势是我国企业在市场竞争中得以生存的基础和保证。今后10年内我国经济将继续保持快速增长,居民可支配收入快速增加,汽车市场规模扩大,汽车电子市场在规模和产品层次上进一步扩大和提高,汽车电子产品无论是高端、低端都将进一步放大。这就为汽车电子企业占领市场,保持规模低成本优势,获得生存和发展提供了条件,也为在“大”中图“强”打下了基础。充分发挥电子产品生产加工方面的优势。在现有的技术基础上,国内品牌很难在很短的时间内,在核心汽车电子领域有重大突破,在这样的情况下,国内企业应根据自身特点和有点,选择合理的产品定位,使其在电子产品生产加工方面的优势得到体现。目前,民族企业在汽车音响、防盗器、倒车雷达等中、地点汽车电子领域占有一定的市场份额,这些产品技术要求相对较低,而且非常有利于突出本土企业的优势,在这些产品领域,民族企业仍然具有很大的发展空间,积极拓展全球市场。
2.重点发展汽车嵌入式电子芯片和软件。汽车嵌入式电子芯片和软件是汽车电子发展的技术主流。从汽车电子领域的发展趋势看,愈来愈多的汽车电子产品都在向数字化、智能化、网络化的方向发展,单纯的硬件产品向软、硬件一体化的设备发展,单纯做硬件的企业向兼做硬件和软件的企业发展。因而汽车电子企业从传统的设备制造企业变成嵌入式芯片和软件企业,正是多数汽车电子企业的发展方向。
汽车电子企业继续提高其企业中、产品中的软件成分的比重,向更加“软”的方向发展。汽车电子产业应从低端、纯硬件的加工制造,向更高端的、嵌入式设备的设计制造方向发展。
3.实施知识产权发展战略。知识产权在当今市场竞争中的作用越来越重要,这种重要性决定国家、行业和企业的生存与发展,决定着国家、行业和企业的切身利益。只有相当一批具有重要意义和影响的原始性创新成果相继涌现才能推动我国汽车电子领域部分重点和关键领域已接近或达到国际先进水平。在汽车电子产业中自主创新就是要把握住自主知识产权,实现企业竞争力的根本改变。
技术专利是知识产权重要组成部分,专利战略被确立为科技发展战略之一。企业是技术创新的主体,知识产权战略首先应当是一种企业战略,是企业市场竞争的战略性武器。我国汽车电子企业应注重技术开发和利用,将大量的技术专利,通过多种交易方式实现知识产权或使用权的转化,进而完成商品化、产业化。国内行业与企业应主动了解并掌握与知识产权相关的国际惯例,加快实现技术、专利、标准的融合,提升整个产业的综合实力。
4.利用扶持创新发展的产业政策。对于国内汽车电子产业来说,核心汽车电子产品是其薄弱环节,核心技术和产品的技术难度大,开发成本高,同时也要面对实力强大的竞争对手。国家必须出台相应的产业政策予以支持。国家应坚持科学决策,完善创新机制和产业化政策体系,应从财政支持、税收减免优惠、政府和国企采购等产业政策等方面来支持具有自主知识产权的核心技术开发的企业,加快推进自主知识产权技术产业化。
我国汽车电子产业处于发展的初级阶段,企业应根据市场和自身优势,打开核心技术的突破口,利用国家的行业政策,实施知识产权发展战略,实现打破跨国公司技术垄断,推动汽车电子产业健康发展。
参考文献:
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10-12—10-14量级,即30万年——300万年差1秒)。1967年第13届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
[1]张凡,殷承良《现代汽车电子技术及其在仪表中的应用[J]客车技术与研究》,2006(01)。
[2]李建《汽车电子技术的应用状况与发展趋势》[J],《汽车运用》,2006(09)。
[3]陶琦《国际汽车电子技术纵览》[J],《电子设计应用》,2005(05)。
[4]刘艳梅《电子技术在现代汽车上的发展与应用》[J],《中国科技信息》,2006(01)。
[5]魏万云《浅谈当代电子技术的发展》[J],《中国科技信息》,2005(19)。
[6]黄军辉,张南峰,管卫华《创办汽车电子技术专业——适应现代汽车技术的发展之路》[J],《广东农工商职业技术学院学报》,2006(01)。