智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用

張江

(江蘇省連云港工貿(mào)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 連云港 222061)

0 前言

在信息技術(shù)的推動(dòng)下，智能傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到汽車電子系統(tǒng)之中，可實(shí)現(xiàn)安全保障、節(jié)約能源的目標(biāo)。國(guó)外學(xué)者對(duì)智能傳感器的研究起步較早，且已經(jīng)將智能傳感器應(yīng)用到自動(dòng)駕駛和自動(dòng)控制領(lǐng)域，可滿足用戶對(duì)汽車電子功能的基本需求。我國(guó)學(xué)者正致力于智能傳感器的研究應(yīng)用，且已經(jīng)取得了一定的成果，但在應(yīng)用效果上仍有很大的進(jìn)步空間，因此需要進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行完善、推廣，在探討智能傳感器在汽車電子技術(shù)中應(yīng)用的同時(shí)，也要切實(shí)解決相應(yīng)問題。

1 智能傳感器在汽車電子技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

1.1 應(yīng)用無法普及

智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用利用數(shù)學(xué)算法實(shí)現(xiàn)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化，并通過集成化、微控制的方式對(duì)汽車行駛過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、識(shí)別。目前，智能傳感器設(shè)備在汽車電子系統(tǒng)中的應(yīng)用并未完全普及，僅有少部分的高端汽車安裝智能傳感器設(shè)備，普及率不足2%。普及率低是當(dāng)下智能傳感器在汽車電子技術(shù)應(yīng)用中存在的主要問題[1]。

1.2 應(yīng)用效果較差

目前，智能傳感器在汽車電子技術(shù)應(yīng)用中面臨著技術(shù)問題，導(dǎo)致其應(yīng)用效果較差，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

(1) 傳感器的控制精度較差。汽車的行駛關(guān)系到駕駛?cè)藛T及乘坐人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，其對(duì)智能傳感器應(yīng)用的誤差要求低于1%，如果精度達(dá)不到預(yù)設(shè)的要求，會(huì)影響駕駛員在駕駛過程中的判斷，增加駕駛過程中的安全隱患。

(2) 智能傳感器的適應(yīng)性較差。考慮到汽車在行駛過程中外界環(huán)境的變化，智能傳感器可能處于溫度較高的區(qū)域，或者在狂風(fēng)或者暴雨的天氣下行進(jìn)，如果安裝在汽車電子系統(tǒng)中的智能傳感器無法適應(yīng)惡劣的環(huán)境及多變的條件，會(huì)導(dǎo)致其在信息采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中受到嚴(yán)重的干擾，降低應(yīng)用效果，信息采集的準(zhǔn)確度較差。

(3) 智能傳感器的可靠性不足。智能傳感器依靠電路系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，需要安裝軟件程序，其本身通過程序和電路控制，導(dǎo)致其應(yīng)用的空間十分廣泛。智能傳感器的可靠性對(duì)車輛的性能有著巨大的影響，可靠性不足也是當(dāng)下智能傳感器應(yīng)用存在的主要問題之一[2]。

2 原因分析

影響智能傳感器應(yīng)用于汽車電子技術(shù)中的因素主要有行業(yè)的資源和現(xiàn)有的技術(shù)問題。由于傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用需要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試與完善，并受到市場(chǎng)影響，因此將其應(yīng)用到汽車電子技術(shù)中時(shí)仍有一定阻礙。

2.1 資源

我國(guó)的智能傳感器市場(chǎng)達(dá)到1 700億元，上千家的企業(yè)投入到智能傳感器的投入與使用之中，且聲光傳感器的應(yīng)用逐漸廣泛。但在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中，所投入使用的智能傳感器多為國(guó)外品牌，國(guó)內(nèi)大多將智能傳感器投入到安防及工業(yè)控制之中。目前，我國(guó)的智能傳感器設(shè)備已超過2萬種，但業(yè)界以外的人對(duì)傳感器知之甚少，導(dǎo)致其在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用有所不足。因此，導(dǎo)致我國(guó)智能傳感器無法在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域推廣和應(yīng)用的主要原因是資源問題，由于市場(chǎng)資源的不集中，小微企業(yè)數(shù)量較多，缺乏龍頭企業(yè)，導(dǎo)致智能傳感器的產(chǎn)業(yè)布局出現(xiàn)分散的狀態(tài)，資源無法有效集中。

2.2 技術(shù)

導(dǎo)致智能傳感器在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用效果較差的主要原因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)化的能力不足，關(guān)鍵技術(shù)尚未突破，以及高端人才缺失。

產(chǎn)業(yè)化能力不足是指由于我國(guó)對(duì)智能傳感器的研究起步較晚，導(dǎo)致行業(yè)并未形成具體的規(guī)范，尤其是應(yīng)用到汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中的傳感器產(chǎn)品并未配套，體系化明顯不足。汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中的傳感器在產(chǎn)品上存在重復(fù)生產(chǎn)且企業(yè)之間出現(xiàn)惡性競(jìng)爭(zhēng)的情況，使得產(chǎn)品的效能不足，質(zhì)量較差，大部分為低端產(chǎn)品，無法將其在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行推廣應(yīng)用。

在技術(shù)問題上，由于智能傳感器涉及的知識(shí)領(lǐng)域較多，對(duì)其進(jìn)行研究需要應(yīng)用控制學(xué)理論、系統(tǒng)學(xué)知識(shí)、智能領(lǐng)域知識(shí)、通信知識(shí)等，對(duì)技術(shù)進(jìn)行突破需要投入大量的人力和物力，經(jīng)過長(zhǎng)期的技術(shù)研究才可以對(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)用，使其在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮作用。但是目前技術(shù)研發(fā)成本較高、人才缺失，導(dǎo)致智能傳感器的精度、可靠性、適應(yīng)性較差。

將智能傳感器應(yīng)用到汽車電子技術(shù)之中，需要大量的高端人才作為保障。我國(guó)智能傳感器市場(chǎng)中的人才數(shù)量不足，人才質(zhì)量較差，導(dǎo)致智能傳感器在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中的效能低下。

3 解決方案

3.1 優(yōu)化市場(chǎng)資源

目前，智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用需要進(jìn)一步加大市場(chǎng)的資源優(yōu)化配置，通過龍頭企業(yè)帶動(dòng)小微企業(yè)，給予一定的政策優(yōu)惠，可以使其在汽車電子技術(shù)中起到良好的應(yīng)用效果，并實(shí)現(xiàn)智能傳感器的推廣。受市場(chǎng)因素和行業(yè)因素影響，智能傳感器在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用仍有很大的進(jìn)步空間，政府及相關(guān)部門需要介入到智能傳感器的研究與應(yīng)用推廣之中，切實(shí)發(fā)揮自身的引導(dǎo)智能。

3.1.1 加大政策引導(dǎo)

政府及有關(guān)部門應(yīng)加大智能傳感器研究和生產(chǎn)企業(yè)的政策優(yōu)惠力度，給予一定的資金支持和政策保障，為智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用提供政策保障。企業(yè)研發(fā)的智能傳感器技術(shù)如果可以保障其精度和可靠性滿足要求，則對(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)用，并給予一定的稅收政策優(yōu)惠及貸款政策支持，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能傳感器行業(yè)資源的科學(xué)調(diào)度，為其在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用提供外在條件[3]。

3.1.2 強(qiáng)化市場(chǎng)引導(dǎo)

為了避免惡性競(jìng)爭(zhēng)問題對(duì)智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用推廣產(chǎn)生影響，相關(guān)部門應(yīng)強(qiáng)化市場(chǎng)的引導(dǎo)作用，通過制定行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則、建設(shè)和完善行業(yè)體系，對(duì)傳感器市場(chǎng)進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分，劃分出專門用于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域的傳感器制造企業(yè)及其他類傳感器設(shè)備應(yīng)用項(xiàng)目體系。對(duì)行業(yè)規(guī)則、市場(chǎng)規(guī)則等進(jìn)行規(guī)劃，避免充分生產(chǎn)、惡性競(jìng)爭(zhēng)等問題的產(chǎn)生，提高智能傳感器的產(chǎn)業(yè)化程度。

3.2 強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用

目前，智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用應(yīng)重點(diǎn)對(duì)技術(shù)進(jìn)行突破，切實(shí)改變以往智能傳感器穩(wěn)定性較差、敏感度低、適應(yīng)性差等問題，面臨汽車行業(yè)對(duì)智能傳感器提出的要求，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)研究，突破技術(shù)難關(guān)。

3.2.1 提升操控精度

進(jìn)一步提高用于電子操控系統(tǒng)的智能傳感器的準(zhǔn)確度及效率，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞奖Ｕ想娮酉到y(tǒng)單元運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高其便利程度。例如車身底盤控制系統(tǒng)應(yīng)用傳感器設(shè)備進(jìn)行信號(hào)的傳輸，可以為汽車的穩(wěn)定運(yùn)行提供支撐。

在傳感器類型上選擇應(yīng)用加速慣性傳感器、角度傳感器、變速控制傳感器等裝置，通過對(duì)多種傳感器設(shè)備的融合應(yīng)用，保障信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，提升操控精度。

加速慣性傳感器在系統(tǒng)中的作用為通過電容式和壓阻式傳感器的組合應(yīng)用，使用微機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行集成控制，并將其安裝在底盤入口的位置，通過對(duì)線性加速數(shù)值的分析，對(duì)底盤進(jìn)行控制。

角度傳感器在汽車電子技術(shù)中的作用為對(duì)汽車轉(zhuǎn)速進(jìn)行識(shí)別后監(jiān)測(cè)，將采集的數(shù)值反饋到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)之中，使用微機(jī)系統(tǒng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用，保障車輛行駛過程中車盤懸架的穩(wěn)定性。

變速控制傳感器利用智能傳感系統(tǒng)優(yōu)化汽車動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗和能量的科學(xué)控制，通過溫度參數(shù)提取、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷情況監(jiān)測(cè)的方式，實(shí)現(xiàn)變速控制的功能。

為進(jìn)一步提高傳感器設(shè)備在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用，需要強(qiáng)化組合技術(shù)研究，并挖掘不同產(chǎn)業(yè)內(nèi)不同智能傳感器的應(yīng)用效果，有效保障其應(yīng)用的精度，使其可以達(dá)到智能控制的目的。

3.2.2 電子系統(tǒng)集成化

將智能傳感器應(yīng)用到汽車電子技術(shù)中，以目前汽車電子系統(tǒng)的要求，需要實(shí)現(xiàn)元器件及電路的集成化控制。由于汽車的體積參數(shù)比較恒定，集成化的程度更高，其智能控制能力和智能服務(wù)效能越高，越可以為駕駛?cè)藛T提供更加便利的服務(wù)，相關(guān)部門及人員需要進(jìn)一步對(duì)集成技術(shù)進(jìn)行研究。例如，智能傳感器可以應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)之中，通過集成化電子控制電源的指令發(fā)送功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的科學(xué)控制。壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器等組合應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制的目標(biāo)，在多個(gè)智能傳感器組合應(yīng)用的基礎(chǔ)上，使用集成化的控制系統(tǒng)，對(duì)指令和信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，可以起到良好的控制效果。

壓力傳感器在集成化控制系統(tǒng)中的主要作用是檢查汽車制動(dòng)系統(tǒng)的胎壓、氣壓，以及其他的介質(zhì)壓力，通過對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值，將差異情況反饋給系統(tǒng)，可以幫助駕駛?cè)藛T調(diào)整選擇最佳的措施。

轉(zhuǎn)速傳感的應(yīng)用主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速等進(jìn)行采集，通過轉(zhuǎn)速參數(shù)識(shí)別和控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方式，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與功能的最佳匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)車速的自動(dòng)化調(diào)整與控制。

流量傳感器主要用于監(jiān)測(cè)車輛實(shí)際狀態(tài)。通過對(duì)排氣管內(nèi)含氧量、空氣燃燒情況的數(shù)據(jù)信息識(shí)別，利用集成化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行濃度及流量控制，使得燃燒更加充分，并符合節(jié)能減排的要求[4]。

集成化是智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用發(fā)展方向，也是保障智能傳感器功能效果最大化的基礎(chǔ)內(nèi)容。我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加大集成技術(shù)與智能傳感器之間的匹配研究，提高其在汽車電子技術(shù)中應(yīng)用的適應(yīng)性。

3.2.3 智能化提升

汽車電子技術(shù)控制單元的智能化是智能傳感器應(yīng)用的主要特點(diǎn)，其通過控制單元可以自主識(shí)別故障，并對(duì)電子功能進(jìn)行維護(hù)；通過編碼和編程的方式賦予其線性邏輯控制功能和非線性識(shí)別功能，確保采集的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)可以滿足汽車駕駛?cè)藛T的實(shí)際需要。目前，我國(guó)智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用在技術(shù)上有所不足，需要投入大量的人才對(duì)其進(jìn)行研究，提高其智能化水平。而人才的投入需要一定量的資金支持。某智能傳感器企業(yè)為提高控制單元的智能化水平，實(shí)現(xiàn)智能傳感器與電子控制系統(tǒng)之間的有效銜接，以單項(xiàng)目標(biāo)為基點(diǎn)進(jìn)行智能傳感器的實(shí)際應(yīng)用研究。所研究的智能雨刷系統(tǒng)根據(jù)天氣變化和外界光的變化，使用光學(xué)感應(yīng)式的傳感器裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)雨刷系統(tǒng)的智能控制，并安裝語音播報(bào)系統(tǒng)，可由駕駛?cè)藛T自動(dòng)確認(rèn)是否啟動(dòng)。智能化是汽車電子技術(shù)對(duì)傳感器提出的要求，對(duì)其進(jìn)行推廣應(yīng)用需要在智能技術(shù)上著手，并提供人才保障。

4 結(jié)語

目前，智能傳感器在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用可以有效提高汽車的效能，有助于實(shí)現(xiàn)操作控制、導(dǎo)航控制、溫度監(jiān)測(cè)、速度監(jiān)測(cè)等功能，并提高汽車行駛的穩(wěn)定性和安全性。但由于智能傳感器的行業(yè)資源并不集中，關(guān)鍵技術(shù)突破不足，導(dǎo)致其在汽車電子技術(shù)中的應(yīng)用無法推廣。隨著資源和技術(shù)的進(jìn)一步深化，智能傳感器將會(huì)逐漸普及，并在汽車電子技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。