智能傳感器在汽車電子中的應用

胡瑄

景德鎮學院 江西省景德鎮市 333032

1 前言

在經濟水平不斷提升的過程中，汽車成為了人們出行的主要代步工具，而電子系統也成為了汽車的關鍵構成部分。在電子系統中應用智能傳感器可以提升電子系統的智能化與自動化水平，因此本文將對智能傳感器在汽車電子中的應用進行簡要分析。

2 智能傳感器與汽車電子概述

2.1 智能傳感器概述

智能傳感器指的是能夠自動處理信息的傳感器[1]。相比于傳統的傳感器，智能傳感器中含有微處理機，所以可以對信息進行采集以及處理。同時，智能傳感器也具有功能多樣、成本低廉等優勢。且智能傳感器的精度、可靠性都比較高，所以在航空航天、國防、科技等諸多領域中得到了廣泛應用。

2.2 汽車電子概述

汽車電子指的是車體汽車電子控制裝置以及車載汽車電子控制裝置，其中車體汽車電子控制裝置主要包括車身電子控制系統、底盤控制系統以及發動機控制系統等。簡單來說，電子系統就是由傳感器、執行器、微處理器以及電子元器件構成的電控系統，在汽車中應用電子系統可有效增強汽車的舒適性、經濟性以及安全性。

傳感器在汽車電子系統中占據著重要地位，常用的汽車傳感器有溫度傳感器、空氣流量傳感器以及氧傳感器等，可以全面采集汽車電子系統的各項參數[2]。智能傳感器的出現提升了汽車電子系統的設計水平，實現了汽車電子控制單元的結合。在應用智能傳感器時需要優化傳感器的自調節性能以及自適應性能，從而滿足汽車電子控制的需求。

3 智能傳感器在汽車電子中的應用價值

3.1 可對汽車狀況進行實時監測

在汽車電子系統中應用智能傳感器可以對汽車狀況進行實時監測，因此汽車生產企業應提高對智能傳感器的重視程度，優化智能傳感器的工作流程（如圖1所示）。

圖1 智能傳感器工作流程

第一，參數設置。若想保障汽車行駛與汽車停車的安全性，技術人員需要完善汽車電子系統的功能，確保電子系統能夠準確判定周圍的障礙物以及障礙物與汽車之間的距離。為此，在應用智能傳感器時需要科學設置傳感器的參數，例如障礙物與車尾的距離參數、障礙物與汽車左右兩側的距離參數等。第二，距離檢測與對比分析。在停車時，汽車電子系統中的智能傳感器可以自動檢測汽車的安全距離并對距離進行對比分析[3]。如果汽車實際距離與預設參數存在差異，智能傳感器就會自動報警，如果汽車實際距離符合預設參數的要求，智能傳感器就不會自動報警。第三，信息反饋。智能傳感器可以全面檢測汽車的行駛速度與行駛環境、分析汽車的安全系數，從而為駕駛人員提供汽車行駛信息，提升汽車行駛的安全系數，避免駕駛人員出現超速等情況。因此，在汽車電子系統中應用智能傳感器可以為駕駛人員提供大量精準的信息，使駕駛人員根據提示信息進行安全行駛。

3.2 可提升汽車性能

在汽車電子系統中應用智能傳感器也可以優化汽車性能，提升汽車的整體水平。在運行過程中，智能傳感器可以全面采集汽車信息，分析汽車中的故障，幫助工作人員進行故障維修，所以有利于提升汽車的性能。

4 汽車電子智能傳感器中的關鍵技術

4.1 非線性自校正技術

非線性自校正技術屬于精度調整技術，可以提升智能傳感器的測量精度，減少智能傳感器中的非線性問題。之前傳感器當中的電路設計主要應用非線性校正器，優化效果甚微。而智能傳感器應用了非線性自校正軟件。在應用智能傳感器時，非線性自校正軟件可以準確處理智能傳感器的各項參數與電壓常數并通過相應的算法進行數據擬合。但是非線性自校正技術還不夠完善，需要加大技術研究力度。近年來，神經網絡技術發展較快，技術人員可以利用神經網絡技術優化非線性自校正技術，從而進一步增強智能傳感器的測量精度。

4.2 多信息融合技術

汽車電子系統牽涉的物理量較多，所以在應用智能傳感器時需要應用多信息融合技術。技術人員可以利用智能傳感器與相關設備監測汽車電子系統，獲取汽車運行數據。但單一傳感器的應用場景比較單一，所以技術人員需要加大對智能傳感器的綜合設計，利用多信息融合技術增強智能傳感器的全面性與綜合性。在設計過程中，技術人員可以利用多信息融合技術將不同的智能傳感器結合起來，實現不同類型數據的有效傳輸，從而對汽車運行狀態進行實時監測[4]。同時，技術人員需要科學劃分數據信息的類型，利用不同的智能傳感器對數據信息進行分類整合。

4.3 網絡化技術

在智能傳感器中應用網絡化技術可以利用統一的數據處理單元優化智能傳感器設計。因此，在設計過程中技術人員應做好信號采集工作，科學構建數據處理單元并利用網絡接口進行數據處理。技術人員也需要靈活應用嵌入式技術以及TCP/IP協議，提升數據傳輸效率。此外，技術人員也可以利用總線傳輸技術提高數據分析效率，使智能傳感器更能滿足汽車電子系統的需求。

5 智能傳感器在汽車電子中的具體應用

5.1 智能傳感器的應用階段

近年來，智能傳感器在汽車電子系統中的應用范圍越來越廣泛。從實際情況來看，智能傳感器系統主要包括測量探索、分析以及信息發布這三個階段。在測量探索階段當中，智能傳感器可以分析和判斷汽車的外部環境以及障礙物分布情況，并檢測障礙物與汽車之間的距離，在汽車安全行駛中占據著重要地位。在分析階段，智能傳感器可以對所采集的信息進行分類存儲與處理，并根據信息處理結果發送相應的指令。在信息發布階段，智能傳感器可以根據指令內容進行處理。

5.2 智能傳感器在電子式自動照明系統中的應用

汽車中的電子式自動照明系統可以提升汽車內部的亮度，增強汽車行駛的安全性。在電子式照明系統中應用智能傳感器可以自動檢測汽車外界光線并根據外界光線控制照明系統的開關[5]。即在外界光線不好的情況下，智能傳感器會自動打開照明系統的開關，不需要駕駛人員進行操作。因此，在汽車電子式自動照明系統中應用智能傳感器不僅可以優化車輛行駛環境，也可以減少電能消耗、縮短駕駛人員的操作時間。例如，某汽車品牌在汽車照明系統中應用了電容式接近傳感器，只要駕駛人員的手掌靠近傳感器就能自動打開或關閉車內的照明系統。

5.3 智能傳感器在安全氣囊觸發系統中的應用

從實際情況來看，汽車行駛過程中可能會出現安全事故，所以汽車生產企業會在汽車中設置安全氣囊，從而保護駕駛人員的人身安全。在安全氣囊觸發系統中應用智能傳感器可以對電子控制單元進行有效整合，從而優化車輛碰撞檢測的效果，確保在車輛出現事故時安全氣囊能夠及時被打開。因此，在安全氣囊觸發系統中應用智能傳感器可以完善系統的自動檢測與自動維護功能，增強安全氣囊觸發的及時性，降低氣囊無法正常使用的幾率。例如，汽車生產企業可以在安全氣囊觸發系統中應用微慣性傳感器或微加速傳感器，從而對系統進行全面監控，完善安全氣囊ECU的能力。

5.4 智能傳感器在自動雨刷系統中的應用

汽車行駛環境較為復雜，如果出現大雨等天氣就會加大駕駛難度。為此，汽車生產汽車會在汽車中設置雨刷器，利用雨刷器減少雨水對視線造成的影響。但在實際應用過程中，雨刷器的擺動也可能會影響到駕駛人員的視線，且調整雨刷器的擺動頻率也會分散駕駛人員的精力，可能會引發安全事故。而在汽車雨刷系統中應用智能傳感器可以提升雨刷系統的智能化水平，使雨刷器能夠根據雨水的大小自動調整擺動頻率。在雨刷系統中應用智能傳感器需要設置發光二極管，當雨水遮擋住發光二極管的感光時，雨刷器就會自動調節頻率。同時，也可以在雨刷系統中應用紅外線電子雨量傳感器，使雨刷器根據雨量以及車速進行頻率調整，增強車輛行駛的安全性。

5.5 智能傳感器在胎壓監測系統中的應用

在高速行駛時，所有的駕駛人員都十分擔心汽車出現輪胎故障，且輪胎故障的預防難度較大，一旦出現輪胎故障也會造成嚴重后果。為此，只有保障輪胎的安全才能夠保障車輛行駛的安全性。但很多駕駛人員都缺乏檢測意識，不會定期檢測輪胎氣壓，只是通過視覺判斷的方式分析輪胎的氣壓情況，這就很難發現輪胎中的安全隱患與故障因素。而在汽車電子系統中設置胎壓監測系統可以自動監測輪胎氣壓，在胎壓監測系統中應用智能傳感器可以優化監測功能，及時發現爆胎等輪胎故障。技術人員需要在汽車的輪胎上安裝十分靈敏的智能傳感器，利用智能傳感器自動監測輪胎的壓力，并通過無線電信號進行胎壓反饋，以便駕駛人員時刻掌握輪胎的氣壓情況[6]。如果輪胎氣壓存在問題，智能傳感器也會自動報警，可以避免輪胎故障的發生。

5.6 智能傳感器在防抱死制動系統中的應用

防抱死制動系統是汽車的關鍵系統，可以分析汽車制動時的輪胎滑動情況，并對車輪的制動力矩進行自動調節，避免車輪出現抱死的情況。在汽車防抱死制動系統中應用智能傳感器可以有效控制輪胎的滑動率，縮短汽車的制動距離，增強防抱死制動系統的可操作性。例如，汽車生產企業可以在汽車防抱死制動系統中應用角速度傳感器，從而控制車輪的角速度，繼而控制汽車的制動油壓，提升汽車行駛的安全系數。

5.7 智能傳感器在汽車壓力系統中的應用

在汽車壓力系統中應用智能傳感器可以全面檢測汽車內部的管線壓力，并對壓力數據進行綜合處理。汽車生產企業可以在汽車壓力系統中應用液壓式傳感器，充分了解電氣設備的功能并優化電力基礎設施，將汽車壓力控制在合理范圍內。

5.8 智能傳感器在汽車底盤操控系統中的應用

在汽車底盤操控系統中應用智能傳感器可以實現汽車內部動力系統的自動調控，也可以根據汽車運行情況制定調控方案，從而優化汽車設備性能。同時，也可以利用信息技術分析智能傳感器所采集的數據，判斷汽車的穩定性，保障汽車內部控制系統的穩定運行。

5.9 智能傳感器在汽車導航系統中的應用

在GPS技術不斷發展的過程中，汽車導航系統越來越完善。在汽車導航系統中應用智能傳感器可以提升導航系統的性能，完善多媒體設備的功能，從而為駕駛人員提供更優質的導航服務。

5.10 智能傳感器在汽車發動機操控系統中的應用

發動機是汽車的關鍵構成部分，其運行狀態會影響到汽車的正常駕駛。在汽車發動機操控系統中應用智能傳感器可以實時監控汽車發動機的運行狀態，增強汽車發動機操控系統的穩定性與安全性，繼而保障汽車行駛的安全性。

5.11 智能傳感器在酒精檢測系統中的應用

在人民生活水平不斷提升的背景下，駕駛汽車的人越來越多。但部分駕駛人員的安全意識較為淡薄，會在飲酒后駕車。酒后駕車可能會引發安全事故，嚴重威脅駕駛人員與相關人員的生命安全。為解決這一問題，我國不僅頒布了相關的法律法規，也定期安排交警進行檢查，但這并不能完全控制酒后駕車行為。在這種情況下，汽車生產企業應在汽車中設置酒精檢測系統并充分發揮智能傳感器在酒精檢測系統中的作用。在汽車中設置酒精檢測系統與智能傳感器后可以自動檢測駕駛人員的酒精含量，避免駕駛人員在酒后駕車。酒精檢測系統主要是由二氧化錫原件以及半導體線路共同構成的，這二者會產生一定的物理反應與化學反應，從而準確分析駕駛人員呼出的氣體中是否含有酒精[7]。如果認定駕駛人員屬于酒后駕車，酒精檢測系統就會給予提示，有利于減少酒后駕車的行為。例如，汽車生產企業可以在汽車方向盤中設置酒精傳感器、轉換電路以及汽車信號處理電路，通過方向盤檢測駕駛人員呼出的氣體，并對氣體中的酒精成分進行分析，從而減少酒駕造成的安全事故。

5.12 智能傳感器在遙感測距系統中的應用

在汽車制造技術水平不斷提升的過程中，汽車遙感傳輸系統在汽車電子中的作用越來越明顯。在汽車中設置遙感傳輸系統不僅可以為駕駛人員提供車輛的空間信息，也可以為駕駛人員提供車距信息以及倒車信息。即應用遙感傳輸系統可以自動檢測車輛與車輛之間的實際距離，判斷車輛的安全駕駛范圍，讓駕駛人員全面掌握車輛信息。在遙感測距系統中應用智能傳感器可以自動檢測車輛與周圍障礙物之間的距離，并通過聲音等方式提示駕駛人員，提升車輛駕駛的信息化水平。

6 汽車電子智能傳感器的發展趨勢

6.1 汽車內部電路設計逐漸向集成化方向發展

汽車內部空間相對狹小，但涉及到的電路較多，所以在進行汽車電路設計時技術人員需要利用智能傳感器優化設計方案，提升設計質量。例如，技術人員可以利用集成化電路設計方案與相應的智能傳感器對電路系統進行整合，完善不同電路系統的功能，提高電路系統的智能化控制水平。

6.2 汽車元器件逐漸向穩定化方向發展

汽車中的元器件較多，若這些元器件的穩定性不符合要求就可能會增加汽車行駛的安全隱患。因此在應用智能傳感器時，技術人員需綜合分析汽車電子的需求，促進元器件向穩定化方向發展。例如，技術人員可以對智能傳感器的相關元器件進行優化改造，提升元器件的性能。

6.3 汽車操作系統逐漸向穩定化方向發展

操作系統在汽車中具有重要意義，技術人員需要利用智能傳感器優化操作系統設計，增強操作系統的穩定性。

7 結語

智能傳感器是較為先進的技術設備，不僅應用了非線性自校正技術，也應用了多信息融合技術與網絡化技術，在汽車電子中的應用范圍較為廣泛。汽車生產企業應提高對智能傳感器的重視程度，并將其應用在電子式自動照明系統、安全氣囊觸發系統、自動雨刷系統以及胎壓監測系統等諸多系統中，為用戶提供更優質的電子服務。