电子技术引领汽车安全系统和通信系统发展

上网时间: 2001年05月27日? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:电子技术? 汽车安全系统? 通信系统?

作者:麦可维

电子技术的发展正在重塑汽车工业,汽车成了一台带轮子的多媒体计算机。分析师和业界人士预测,到2010年,汽车业的大多数重大技术创新将来自电子方面。

汽车上的最新电子功能包括多级气囊、先进的驾驶操纵技术、MP3与DVD播放机、可感知水杯存在及水杯温度的水杯托架。另外,镭射尾灯、可下载的DVD影院、声音导航和有线驾驶系统等功能也已初露端倪。摩托罗拉运输系统集团驾驶信息系统部营销总监John Hansen称:

“汽车制造商把新颖的电子功能作为区分同类产品的标志,新功能推出的快慢也成为竞争的资本。”

新功能的开发一方面取决于成本,另一方面取决于汽车制造商对用户接受新功能的快慢程度的预测。它并不是单纯由用户需求推动,汽车制造商往往主动出击,因为他们认为,提供更多的电子功能可以提高汽车销量。电子技术引领汽车安全系统和通信系统发展_汽车成为一台带轮子的多媒体计算机_1

据IC Insights估算,一般车辆的平均电子器件成本为4,400美元,占一辆新车价格的20%?25%。专家们认为到2002年这一比例会上升到30%,10年内可达到50%。IC Insights还称,2004年全球汽车半导体销量将达到178亿美元。

汽车IC未受行业不景气的影响

半导体工业的不景气对汽车IC领域的影响甚微。虽然今年轻型车辆的销售量与去年持平,但每辆车的电子器件用量仍继续增长。统计数据称,全球轻型车辆的销售量将回升,从明年的5,620万辆上升到2004年的5,960万辆。在采用新型电子功能方面,欧洲的汽车制造商仍会比北美同行先行一步。

意法半导体存储器产品集团的营销总裁Philippe Berge说:“去年,汽车电子器件市场被快速发展的移动电话和机顶盒市场抢去了一些风光。但象今年这种年头,汽车电子对我们来说越来越重要,市场的稳步增长令我们欢欣鼓舞。” 该公司汽车业务部副董事长兼总经理Dan Merchant介绍说,汽车用电子元器件约占整个半导体市场的5%份额,而这一业务占意法半导体总营业额的9%。

每辆汽车中半导体的成本约为240美元。IC Insights分析师Brian Matas称:“和任何消费品市场一样,汽车工业对价格很敏感,制造商们努力从IC供应商处以同样代价获得更多功能。”

电子技术引领汽车安全系统和通信系统发展_意法半导体的Dan Merchant: 汽车用电子元器件约占整个半导体市场份额的5%_2

据IC Insights测算,汽车IC的销售额已增长了43%,从1999年的66亿美元增长到去年的93亿美元,这是自1995年以来销售最高的一年。高增长速度来自平均售价的升高,Matas认为由于越来越多的人看好这块市场,汽车IC的平均售价仍会不断攀升。

Semico调研公司分析师Jason Blackwell称,汽车IC的增长主要来自分立器件,如MOSFET、数据转换器和稳压器。微控制器由于功能不断增加,市场需求不会同比例增长。带新功能的马达和控制器不断面世,但现在一个控制器可以控制更多的模拟器件。

32位MCU逐渐进入汽车领域

长期以来,8位MCU一直用于雨刷控制系统、无钥匙门禁系统和某些低档音频系统等的核心部件,有时也被用到气囊系统的微处理芯片中。但16位和32位MCU正逐步进入到汽车应用领域。IC Insights的Matas称,一些汽车制造商打算将发动机或传动控制系统中的8位MCU直接换成32位MCU。但有些分析师认为,利用32位MCU实现发动机控制和驾驶操作系统是一种功能浪费。

越来越多的汽车制造商愿意使用32位MCU,NEC电子公司汽车战略业务部高级营销经理Paul Yasuda介绍说:“几年前,汽车制造商认为32位MCU比16位的贵得多,但现在许多16位MCU的价格同32位差不多,因此你可以用大致相同的价格获得更多功能,或者它们之间的差价让汽车制造商更容易接受32位MCU。”

随着汽车制造商采用更多的诸如导航系统的智能设备,闪存在汽车领域也显示出良好的应用增长潜力。意法半导体正在研究一款集成式芯片,该芯片将该公司带嵌入式闪存的ST-10 16位MCU内核和一块定制式数字ASIC集成为一体,统一控制发动机和传动系统。Merchant称:“该芯片可让引擎直接与传动装置连接,达到集成引擎管理系统的目的。” 摩托罗拉也已针对此应用推出了一款基于PowerPC不带闪存的MCU,Hansen认为:“不是每位用户都需要内嵌闪存,有些用户就喜欢外置闪存。”

灵活的开发平台

汽车制造技术总是落后于芯片技术,用芯片开发的汽车应用系统必须经过几年研发期后才会被应用到汽车上。NEC的Yasuda称,由于设计周期长,汽车电子设备强调开发平台能够支持以软件开发形式提供新的功能。汽车IC的主导供应商摩托罗拉开发出一款名为Mobile GT的芯片,该芯片结合了处理器(一种汽车专用PowerPC)、实时操作系统和Java虚拟机,同时集成了图像处理器件,以连接显示器和硬件模块,Mobile GT还支持RF标准蓝牙协议。开发平台便于进行软件升级也是汽车制造商关注的重点。NEC的16位和32位基于MIPS的内核,带有不同类别的闪存,可为多媒体和许多其它应用提供了便捷的升级途径。

若汽车制造商预见某项应用两三年内就可实现,他们希望大量软件可以重复使用。摩托罗拉的Hansen称,汽车OEM和供应商都想充分使用资源,集中精力在个性化的软件编程上。据Hansen介绍,Virtual Prototypes正在与合作伙伴一起开发一种用于图像显示的“图形小工具”系统。这一系统可让汽车制造商在不同的汽车模型上重新使用后端工程设计和功能,同时为用户提供不同的图形界面。

汽车OEM常常遇到这样的问题:某个用户可能要买一辆配有传统风格测速仪的汽车,而另一个用户可能想买配有滑标杆的型号完全相同的车,这二种车在结构上是完全相同的。Hansen称:“我们已开发出一种构架。通过这种构架,用户不需要各种专门的设计小组就可以构造不同感观的同型号汽车。”利用这个系统,OEM可以方便地进行个性化产品设计,并快速跟上内部设计方面不断变化的需求。最终,汽车买家可以从汽车制造商那里买到有不同外观、不同感觉的汽车。

近期,意法半导体展示了一辆可由用户自定义仪表显示的概念车,这种仪表显示功能用液晶屏幕上形成的图示取代了传统的机械仪表显示,让用户去选择其喜爱的显示形式。该公司正积极向汽车制造商推销这种产品。

汽车安全系统智能化

汽车制造商还在开发一些智能化汽车安全系统,如捕获路面信息和可能引起危险的数据,让汽车了解其周围的环境,并将这些数据导入安全控制系统中。电子技术引领汽车安全系统和通信系统发展_全球车载Internet接入系统销量一览表_3

双级气囊已逐步面市。借助高敏感度的加速测量仪,这些气囊的冲气程度随乘客数目、乘客在驾驶室的位置和撞击的猛烈程度不同而不同。亿恒科技北美汽车电子集团销售副董事长Robert LeFort说:“通常情况下,对于驾驶员来说,气囊的展开程度不是一个大问题,因为驾驶员的位置是固定的。但当发生事故时,乘客可能正弯腰靠近仪表板。”这种情况下,气囊若是完全展开,可能会使乘客有致命危险,如果有可调节气囊,便会更安全。目前这种双级气囊已开始在一些豪华车上出现。

微机械传感器通常是利用由压力引起的电阻变化来传递信息。摩托罗拉运输系统集团汽车传感器营销经理Steve Hendrey称,摩托罗拉正在研究使用电容传感元件的加速测量仪,这种元件可以有不同的输出和不同的传感方式。

另外,一种可触发的防撞击感应系统也正在研发之中。亿恒科技的LeFort认为引发撞击的原因是快速停车。为减轻撞击时乘客室的冲击力,亿恒正在开发一种设计原型,以使冲击前乘客的缓冲空间更大,即通过传感器,在完全冲击前占去安全系统几毫秒时间,让保险杠缩进达6英寸。

这项研究的进行引出两种不同的高速数据总线技术:在维也纳大学开发的Time Triggered Protocol(时间触发协议,TTP)以及由宝马、DaimlerChrysler同 摩托罗拉和飞利浦电子合作开发的FlexRay。BMW和DaimlerChrysler这两家曾支持TTP的德国汽车制造商令人惊讶地脱离了TTP联盟,转向开发FlexRay。而摩托罗拉虽说是FlexRay的主导芯片开发商之一,却与促使TTP商业化的TTTech Computertechnik公司协商,保留对TTP的选择权。

虽说FlexRay占了上锋,但Paul Hansen称:“FlexRay还没能独霸市场,其中可能存在一些妥协,BMW和Daimler是仅有的两家真正的买家。”

摩托罗拉运输系统集团底盘系统操作部经理Jim Trent称,时间触发系统在某个特定时间便会接收到一个信号,如果它没有接到这个信号,TTP就先判断汽车是否出现故障,然后决定具体采取的措施,例如,将车置于某种特定模式并释放一档刹车。

FlexRay既可由时间触发,也可由事件触发。摩托罗拉正在为FlexRay应用开发现场可编程门阵列,而Philips在进行一种准确度在0.6度以内的可编程角度测量传感器。据Philips称,这种传感器和Hall Effect传感器一样,可直接测量角度,无需借助微分方法。预计在2002年完成设计样品,2003年开始生产样品。

由于总线系统的发展,一个称作有线驾驶的设计方案应运而生。按这一设计,整个汽车基本上就成了一个计算机控制的防撞系统。有线驾驶系统中结合了刹车、方向、悬浮/反应控制和油门控制等子系统,目的是用电子系统取代所有的液动系统和机械系统。有线驾驶系统以飞机工业首创的有线飞行技术为蓝本,具体实现需要一个协议与算法高度集成的电路,并在汽车各处配备远程传感模块。

摩托罗拉的John Hansen认为:“在下一个十年,有线驾驶系统将会被广泛应用,以在各种情况和不同道路条件下更精确地控制车辆。”例如,猛烈的侧风对驾驶系统是一个挑战。有线驾驶系统会根据风速和车速,自动调节方向和悬浮系统,让汽车在风中行驶。摩托罗拉的Trent说:“用不了多久,汽车OEM就会认识到它们需要一种决定性协议。”

有线驾驶的下一步发展趋势是,利用红外线和雷达技术实现物体影像识别,这两种技术目前已被应用在货运汽车上。分析师Paul Hansen称:“许多前卫的设计将要求有影像识别系统。”在自适应巡航控制系统(目前在欧洲更常见)中,常用的设计方案是使用模式识别软件,帮助汽车避开障碍或适应不断变化的道路条件。虽然驾驶员实际上看不到这些情况,但汽车的悬浮系统会独立做出反应。

有线驾驶不会在某一天突然出现,而是将分阶段实现。Trent说:“在2005年到2008年,我们就会看到有些功能得到应用。到2010年,所有这些功能将会分阶段得以实现。但这些技术能否有效地得以实现最终取决于电子元器件成本的下降程度。”

无线车载系统的繁荣指日可待


作者:麦可维

当前汽车业很流行的一个词:Telematics,远程信息处理。Forrester调研公司将Telematics定义为“以无线方式向车载设备提供的移动服务”。作为一种将通信和娱乐系统相结合的技术,它将引领着汽车电子的发展。

目前,Telematics尚处在开发初期,可供借鉴的系统屈指可数,通用汽车公司的OnStar和福特汽车公司的WingCast等GPS(全球定位系统)导航系统便是一例。这两家汽车制造商希望通过GPS导航系统提供轮回定向、电子邮件、新闻与天气报告、酒店预定、业务日程表、实时交通信息和广告等服务。汽车供应商Visteon全球产品营销总监Mark Horvath称:“汽车OEM需要通过个性化的设计和服务来争取并留住用户,OEM客户认识到Telematics是使产品个性化的一个途径。”据分析师说,汽车OEM会将硬件成本算入汽车价格中,用户通过租赁或购买的方式预定有线电视或无绳电话等服务。

Telematics是一个潜力巨大的市场。IC Insights预测今年车载计算系统的市场规模将是30亿美元,而2004年将达到46亿美元,到那时,预计这些系统将成为所有新型轿车的标准设备。

Delphi Delco电子公司董事长Dave Wohleen称:“现在,Delphi的汽车多媒体业务就有几份五年期29亿美元的合同入帐。”2000年,这部分业务的总收入增长了700%,达到3亿美元。Delphi已开发的Telematics解决方案有:卫星数字音频接收机、MP3播放机和配有全色LCD显示屏的集成导航无线电设备。

然而据Forrester公司分析师Dan Garretson称,大约到2005年,开发Telematics才能真正得到回报。“安全与交互服务将会迅速取得成功,但由于利益分配不明确,交互式导航与信息系统在近几年内还将步履艰难。”娱乐系统是一个相对狭窄的细分市场,之后几年仍将只是一个候补市场。Garretson称:“安全与娱乐系统解决方案相对容易实现。”业界已有将安全系统集成进汽车的发展趋势。汽车制造商把持着这一领域,并在标准制定上拥有许多决定权。”

Telematics取得成功的关键之一是确定在同一时间内把多少信息、以何种方式提供给驾驶员。有些制造商认为应当根据交通、速度或其它汽车感应到的信息的数量,在不同的时间限定显示给驾驶员的信息量。亿恒科技北美汽车电子集团的销售副董事长Robert LeFort称:“要弄清楚以什么模式提供人机界面,还有大量工作要做。”经证实,显示器方式会分散驾驶员的注意力。Hansen称据一次不太全面的调查显示,声音系统对司机的干扰比图形界面少,但大多数人认为声控系统的技术水平离预期的太远。Hansen称:“实现语音识别有一定的困难,不用命令、不输入地址,而用声音来操纵是个很难做到的事情。它不可能象宣传得那么快得以实现。”他估计在汽车上实现语音识别还要等3至5年或更长时间。

汽车通信产业在中国即将起动


作者:王欢

随着电子信息技术的发展,汽车通信在中国呈欣欣向荣之势。近两年来,万元左右的GPS/GSM车载终端系统的价格降至了3~4千元,市场随之打开。但中国GPS/GSM车载终端系统仍不是普通民用汽车出厂的标准配置,主要用于售后市场或专用汽车领域如押钞车、救护车等。据悉,为配合申奥运动,北京6万5千辆出租车都将要求安装GPS/GSM车载电话。

作为是工业级产品,从技术上讲,GPS/GSM车载终端系统比较成熟。该车载终端由两部分组成:GPS接收模块和无线通讯模块。目前GPS接收模块主要由摩托罗拉、洛克威尔、SIRF、Garmin等公司提供,GSM无线通讯模块由摩托罗拉、西门子、诺基亚、Falcom、Wavecom等公司提供,中国车载终端生产商可以根据目标价位选择不同模块组合成产品。

目前在中国,GPS/GSM车载终端系统主要是为用户提供通讯、定位和车辆状态和显示功能。在国外,车载终端系统已经发展成了个人远程通信平台,基于业务提供商提供的各式业务数据库,用户可以通过车载终端辨别方向和驾驶路线,查找所需要各式信息。国外的汽车电子制造商也正从提供产品向提供服务转型。预计,未来一至两年中国也将会车载业务服务商。

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  • 什么是汽车安全系统?
  • 汽车安全分为主动安全和被动安全两种,主动安全是指汽车防止发生事故的能力,主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等,被动安全是指在万一发生事故的情况下,汽车保护乘员的能力,目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统(Airbag RestraintSystem,以下简称安全气囊)等。

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