网络技术汽车上运用,,汽车工程专业

　网络技术在汽车上的运用

　摘

　要

　在最近 15 年的时间里，由于网络技术和和汽车本身的进步，用户对汽车的智能性、安全性、舒适性以及环保性等各种性能的要求不断的提高。为了扩展市场，满足客户需求，各种电子线束和电气设备与日俱增，使得汽车，特别是桥车（由于空间的局限）在布线越来越困难。另外，电子电子接插点的数量越来越多的问题，使得汽车在行驶的过程中出现与其相关的很多故障以及比较难以诊断的问题。尤其是丰田车，收回率很高，这些大部分是电子电器设备的不断增多引起的。

　为了解决以上的问题，很多高档车型的开发之后已经逐步开始广泛地运用计算机网络技术。本文将会详细介绍网络技术在汽车中的基本运用以及原理也通过对车辆安全系统，网络、通信及导航系统反应汽车与现代信息技术的有机结合，强调的是智能化、网络化是汽车发展的必然趋势。

　 关键词：

　网络技术

　现代科技

　发展方向

　远程监控

　Network technology using in the car

　Abstract

　In the last 15 years time, as network technology and the progress and the vehicle itself, users of the smart car, safety, comfort and environmental protection requirements various of ability continuously improve. In order to expand the market to meet customer demand, a variety of electronic wiring and electrical equipment increasing, making cars, especially the bridge car (due to space limitations) in the wiring more difficult. In addition, electronic point of an increasing number of electronic patch over the problem, making the process of moving car appears associated with the many Guzhang and Bijiao difficult to diagnose the problem. Toyota in particular, a high recovery rate, which most of the growing electrical and electronic equipment caused.

　To solve the above problems, some high-end models of development have been gradually begun after extensive use of computer network technology. This article will explain the details of Network Technology in the basic use of the car and also through the principle of vehicle safety systems, network, communication and navigation system response vehicle and combination of modern information technology, emphasizing that the intelligent network is the vehicle development inevitable trend.

　Key words:

　 Network technology

　Modern science and technology

　Development

　RMON

　目

　录

　前

　言………………………………………………………………………1 第 第 1 1 章

　网络 技术发展与 基本原理 …………………………………………

　1.1 节

　网络技术的发展 1.2 节

　网络系统基本原理 第 第 2 2 章

　网络系统 在汽车 上的 运用 ……………………………………. . . 错误! ! 未定义书签。

　2.1 节

　网络系统汽车上的优越性………………………………………… ............................................. 错误! ! 未定义书签。

　2.2 节

　计算机网络系统运用可以管理更多的信息 2.3 节

　萨拉-毕加索汽车网络运用 第 第 3 3 章

　网络技术的科技成果及未来展望

　 结

　论 ...................................................... 17 附

　录 ...................................................... 18 参考文献 .................................................... 19 致

　谢 ..................................................... 20

　 前

　言

　近 15 年里，由于用户对汽车舒适性的要求越来越高，各种设备与日俱增，也广泛运用于汽车上。例如：自动空气调节系统、驾驶员座椅自动调节系统、卫星导航系统、换碟机的多碟 CD 音响系统、密码防盗系统、自动变数系统、主动悬架系统等等。另外，因为人们对安全性的要求性提到，汽车也随之出现了 ABS 制动防抱死系统以及防滑系统，汽车前后防撞雷达报警系统等也随之运用，到达 2000 年的时候，汽车所装备的各种电子电器设备的成本大概约为整车成本的 30%之多，而且这样的趋势在不断的发展。

　列表 1 和列表 2【见附录】

　分别表示为 20 世纪 60 年代到 90 年代汽车上的电子束的接插点数与长度的增长情况。从表中可以体现出 1965 年后汽车电子设备是一个突飞猛涨的时代。当生活进入 21 世纪随着计算机网络技术的普及与发展，计算器、传感器、执行器组成的控制系统更是得到了广泛的运用。在以前传统的汽车里面，每个自动控制系统一定需要一个专用的计算器单元。现在计算机、执行器、传感器和实现各种控制需要的各种计算机单元之间的数据通信，让汽车上接插点数量和线束长度不断的剧增，这样对汽车在有限的空间内如何布置这些电器是一个严峻的考验。

　在刚刚之前提到的，线束长度和接插点数量的与日俱增，使得线路的布置在汽车上越来越难。分析不难得出：第一，因为空间的制约。

　车就那么大，要想把那么多的线束和接插点布置好是一件不容易的事情。例如，上个世纪的 90 年代末的时候，仅仅在驾驶员座椅前仪表的电子线束就已经达到了 300 根以上；第二，线束增加，线束设计就会越来越复杂。除了计算机单元、执行器和传感器连接的复杂性需要考虑之外呢，还需要考虑不同系统之间是怎么通信的。例如：如何抗干扰，才能保证信号不是真；系统之间是怎么样共用接地点，才不至于产生电位差；第三，由于接插点和线束的增多使得布线复杂，可能一下小问题就会引起整个控制系统功能的失效；第四，巨大数量的电线束和接插件使得汽车的制造成本和时间成本变得不断升高。综上所述，如果能将计算机网络技术应用到汽车上就能解决上述难题，因此网络技术的开发变得尤为重要。

　从在汽车发展坎坷的道路上，网络技术的发展还有着它艰巨的使命。例如，我们未普及性地将汽车连接至 Internet。从安全性上，我们未将汽车发生故障、发生危险时通过 GPS 经度、纬度和高度的定位信息自动发送警方或医院亲人寻求帮助；无人驾驶与 GPS 的结合，如发信息给汽车高速一个地点让汽车自动行驶过去等。我们未将各部分零部件的精准使用寿命通过传感器发送到互联网的个人资料库里面提醒等等。在娱乐上，我们还在使用 CD，买歌碟来播放，这样不够经济；还在使用 MP3 从电脑上先下载然后再拿到汽车上用的麻烦。

　当将来不久的无人驾驶与远程监控的运用：通过手机或者电脑告诉汽车，让汽车自动开往某个地点去接送朋友或者接送自己。

　这些伟大而又可行的设想不得不由我们这代人甚至几代人为此而艰辛的探索和奋斗。

　第 第 1 1 章

　网络 技术运用的 基本原理

　1 1.1 节

　网络技术的发展史

　 为了提高信号的利用率，要求大批的数据在不同的电子单元中得到共享，因此在汽车上不断增加线束长度和接插点的个数，由此增加了很多难题。例如故障诊断变得复杂，汽车空间变小使得外型设计受到一定程度的制约，线束过多成本过高，安全性降低等等。传统的电子系统大多采用的是点对点的单一通信方式，远远不能够满足目前用户的需求。针对以上的问题，针对计算机网络和控制技术的基础上，网络技术应运而生。

　从 1980 年起，汽车内开始装网络，这是网络开始的里程碑。首先是丰田公司在世纪牌汽车上最早采用了电缆的车门控制系统，实现了多节点的连接。这种系统采用的是集中控制方法，车身电子控制单元 ECU 对各个车门的门锁、玻璃窗进行控制。这就是早起网络技术的运用，采用的光缆系统。

　到上世纪 86 年至 89 年间，在车身系统上装了铜线的网络。通用公司的车灯控制系统正处于批量生产的阶段。与此同时，德国 bosch 公司提出了汽车局域网的一种基本协议——CAN。此协议为控制器局域网 controller area network，到目前为止控制系统局域网中 CAN 也是运用得最为广见的。接下来，美国汽车工程师协会提出了 J1850。

　日本也随后提出各式的网络方案。丰田、三菱、Nissan、本田以及马自达公司都已经处于批量生产的阶段，但没有统一的为车身系统为主的控制方式。欧洲国建的厂家基本上采用 CAN，同时打广告、发表文章介绍大型 CAN 网络的车型。由于他们都是采用 CAN 的协议，从而证明 CAN 在汽车网络应用中的优越性。

　今后，当对汽车引入只能系统也称 ITS 时，由于要与车外交换数据，所以在信息系统中将采用更大容量的网络。例如，DDB/Optical, MOST(Media Oriented System Transport),IEEE1394 等。

　1.2节 节 网络系统基本原理

　 汽车网络技术的提出到 1989 年以来，到目前为止，已经形成了多种网络基本标准。迄今存在的多种网络标准，它们所侧重的功能性不同。二十世纪九十年代中期，美国汽车工程师协会（SAE）按照汽车上网络系统的性能由低到高将其划分为 A 级、B 级、C 级网络，D 级以上没有定义，详见表 3【见附录】

　A 级网络主要应用于要求价格低，数据传输速度、实时性、可靠性要求较低的情况，如车身系统的车门窗和后备箱等系统；也作为一些传感器级和执行器级的底层局部连接网络。根据这些网络协议目前发展和使用的状况，A 类网络主要协议是 TTP／A(Time Triggered Protocol／C1ass A 和 LIN(local interconnect network)。

　B 级网络用于对数据传输速度要求较高的系统，包括一些车身控制系统、仪表盘和一些低档的实时控制系统以及故障诊断系统(ODB)等。目前看来，B 类网络的主流协议为CAN(ISO11898-3)、SAEJ1850，VAN(vehicle area network)。

　 C 级网络主要用于可靠性和实时性要求较高的系统，如高档的发动机和动力传动系统的实时控制系统、一些线控系统等。目前，C 类网络中的主流协议包括高速CAN(ISO11898-2)、正在发展中的 TTP／C、F1exRay 等协议。

　 最近几年，随着汽车电子技术的高速发展，世界各大汽车公司、电子元器件及各科研机构根据电子技术和汽车应用的发展推出了许多新的车用通信协议，到目前为止大约有 40 多种，现在已经难以将基于这些新协议的网络都归类到 SAE 定义的 3 类网络中去、综合考虑功能和位传输速率等因素，现有的汽车通信网络大致可划分为 5 类，沿袭 SAE 分类，又新划分 D、E 级网络。

　D 类网络主要面向多媒体、导航系统等，网络协议的位传输速率在 250kbit/s～400 kbit/s 之间。目前，该网络的主流协议为 DDB(Domestic Digital Bus)或 MOST(Media Oriented Systems Transport)。

　 E 类网络主要是面向乘员的安全系统，主要应用于车辆被动安全领域。在 E 类网络的应用场合中可能存在 2 条或多条总线。，该网络的主要协议为 Byteflight。

　 在今天的汽车上，作为一种典型应用，车体和舒适性模块都连接到 CAN 总线上，并借助于 LIN 总线进行外围设备控制。而汽车高速控制系统，通常会使用高速 CAN总线连接在一起。远程信息处理和多媒体连接需要高速互连，视频传输又需要同步数据流格式，这些都可由 DDB(Domestic Digital Bus)或 MOST(Media Oriented Systems Transport)协议来实现。无线通信则采用蓝牙技术(B1uetooth)技术加以实现。

　 如果要在汽车上应用网络技术实现不同控制系统的计算机的控制功能，运用网络技术实现不同控制控制系统的计算机之间的信息通讯，基本原理也是最最重要的原理就是运用计算机总线技术，把汽车上的各种各样的计算器控制单元重新组建成汽车上的局域网，并且通过计算机网络传递数据流，实现不同系统之间的信息传递和共享，同时减少传统且车电气系统设计中的线束和接插件。

　人们将计算机网络逐渐运用到汽车上，这样的研发过程的初始阶段中，因为不同的国家、不同的汽车制造开发公司对汽车都采取相对独立和相对保密的政策。但一般来说都是由一个国际的几个汽车开发公司共同开发，技术分享等。所以，到 2005 年统计时，形成多种各不相同的汽车局域网络总线。以下为常见的 5 种分别为：

　（1）

　J1850：福特、通用和克莱斯勒三大汽车公司联合开发和共用的总线。尽管美国三大汽车公司共用一种汽车计算机网络总线，但是，由于每个公司所用的计算机通信协议是不相同的，因此，其汽车计算机网络控制系统也是不相同的。

　（2）CAN 总线：为德国标准的总线。开始是由德国博世 BOSCH 公司开发，多用于机器人控制。因 CAN 总线的数据传输速率高，目前很多高档轿车仍然将 CAN总线作为网络协议。

　（3）A 总线：德国大众公司专用的汽车计算机网络总线。

　（4）专门的解决方案：德国的宝马（BMW）和日本的一些汽车公司采用了自己专门的解决方案，等等。

　（5）VAN 总线：为法国汽车标准化总线。雷诺汽车公司和标致集团联合开发的汽车计算机网络总线。同样，法国的雷诺公司和法国标致集团共用 VAN 汽车计算机网络总线，但是二个公司计算机网络所用的通信协议不相同，使得它们的汽车计算机网络控制系统也不相同。

　【在目前汽车技术的运用之中，电子网络技术的应用尤为突出，汽车电子化的程度越来越高】

　在现代汽车技术中，电子技术及控制技术的应用尤为突出，汽车电子化的程度越来越高，特别是集成电路、 微机控制技术出现以后，在扩张电子系统各部分功能的同时，减小电子装置体积和质量，并推动了传感器、 执行机构、 显示装置及控...

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