智能傳感器技術及其在汽車電子技術中的應用分析

汪岑樓

摘 要：基于智能傳感器的概念及技術要求，從動力系統、底盤控制、車身控制、雨刷控制、圖像采集等角度對智能傳感器技術在汽車電子技術中的應用進行分析說明，并以此為基礎，對汽車電子智能傳感器的未來發展方向進行合理展望，旨在為后續汽車電子智能傳感器的應用與發展提供參考。

關鍵詞：智能傳感器 汽車電子技術 智能化控制

Abstract：Based on the concept and technical requirements of intelligent sensors， the application of intelligent sensor technology in automotive electronics technology is analyzed and explained from the perspectives of power system， chassis control， body control， wiper control， image acquisition， etc.， and based on this， the future development direction of automotive electronic intelligent sensors is reasonably prospected， aiming to provide reference for the subsequent application and development of automotive electronic intelligent sensors.

Key words：intelligent sensors， automotive electronics， intelligent control

1 引言

隨著社會經濟的持續發展，如今社會對于汽車的要求也在持續增長。在此情況下，為滿足人們日益增長的實際需要，各大汽車廠商均開始在汽車電子技術領域引入各類智能傳感器技術，以此有效提高乘客的出行體驗，降低汽車安全風險。由于智能傳感器技術在汽車電子技術領域的應用時間較短，并且受限于現有技術，智能傳感器多作為傳統汽車電子技術功能的補充系統，尚未真正推動汽車實現智能化、自動化發展。據此，對智能傳感器技術在汽車電子技術中的應用進行研究分析，進而指出汽車電子智能傳感器的未來發展方向，為后續汽車電子傳感器提供參考，將具有一定的現實意義。

2 智能傳感器的概念及技術要求

2.1 智能傳感器的概念

智能傳感器是指能夠感應被測量信息，并將相關信息轉化成可被系統識別電信號的設備。智能傳感器兼具傳感器和處理器兩種作用，可實現數據采集、處理以及信息交互一體化，有效提高數據處理效率和效果。現如今，智能傳感器已經廣泛應用于工業、航空、汽車等諸多行業領域，相較于傳統傳感器技術，智能傳感器具有以下幾方面優勢：

（1）精準采集：智能傳感器具備數據采集結構自動修正功能，該功能無需使用者實時監控傳感器數據采集情況，可自動實現數據誤差補償，有效傳感器數據采集精準性。

（2）元件可靠：智能傳感器可實現汽車元器件的實時監測，并在發現元器件出現故障或者異常數據時自動發出報警信息，通知使用者及時了解元器件故障情況。

（3）電路集成：相較于傳統傳感器，智能傳感器具有更強的電路集成化特征，其在汽車電子技術中應用時，可有效減少傳感器的空間占用，為汽車容納更多傳感器及元器件打下良好基礎條件。

2.2 智能傳感器的技術要求

現如今，為有效提高各組件控制精準性、時效性以及可靠性，各大汽車廠商均開始在汽車電子技術中引入智能傳感器技術，但由于汽車整體空間較為有限，所以智能傳感器在應用時多與控制單元緊密集成，進而減少智能傳感器空間占用的同時，最大限度發揮智能傳感器的應用效果。同時，汽車作為一種出行工具，其在運行中各部件均具有其對應的運動和控制功能，并且不同的部件的工作溫度、振動頻率也有著不同的表現，對于環境要求也略有差異。

為保障各部件的正常運行效果，當前智能傳感器主要用于實現零部件的運行狀態監控及分析，進而實現部件故障問題的及時發現和處理。另外，智能傳感器具體應用時也需要做好不同傳感器之間的相互配合，促使各傳感器所采集的數據信息可更為精準、全面地呈現汽車整體電子技術情況。

3 智能傳感器技術在汽車電子技術中的應用

現如今，汽車發動機、底盤、導航系統等區域均配置有智能傳感器設備，其可以實施采集汽車溫度、速度、傳輸等參數指標，并將相關技術指標反饋至汽車控制系統，為汽車控制系統對汽車的精準化控制提供對應數據支持。此外，智能傳感器技術還可以采集汽車周邊環境信息，在發現潛在安全風險后自動發出報警信號，實施緊急制動控制，以避免交通事故的發生。

3.1 動力系統

智能傳感器技術在汽車動力系統中應用后，可實時采集動力系統電容、壓力、電流、速度等參數值，并對相關參數信息實時智能化整理，呈現至人機交互界面后，為駕駛員提供重要的數據信息參考。在引入智能傳感器技術以后，可有效提高駕駛員的駕駛體驗，降低汽車駕駛難度。同時，智能傳感器實施采集和分析汽車動力系統運行數據，并將相關數據及時反饋給駕駛員，以便于駕駛員快速發現汽車動力系統中存在的各類潛在風險問題，提前進行針對性處理。

以智能壓力傳感器為例，在動力系統中應用時，傳感器可實施采集發動機、氣缸、廢氣再循環系統等設備的壓力變化，并根據壓力變化趨勢與預定壓力參數區間的對比分析結果確定各部件壓力是否符合設計要求。同時，智能壓力傳感器還具備抗干擾性強、自診斷等優勢，其中抗干擾性能可保障傳感器在較為惡劣環境中正常運行；自診斷功能則確保傳感器采集數據的精準性和有效性，避免錯誤數據對汽車電子技術的正常運行造成負面影響。

3.2 底盤控制

汽車底盤傳感器主要用于采集汽車的行進速度、車身高度、腳踏板位置等參數，相關參數可精準反饋汽車行駛、轉向、剎車等操作行為，了解駕駛員在行車時的控制操作，分析汽車行駛中的是瞬時速度，為駕駛員汽車操控形成提供針對性的建議，如汽車超速時建議駕駛員降低行進速度，避免駕駛員因超速違章而受罰。另外，汽車底盤傳感器可有效提高汽車行駛期間內的制動控制效果，增強汽車行駛過程中的緊急應對能力。

3.3 車身控制

汽車車身集成有溫度、濕度、光照、超聲波、碰撞、車速、圖像等多種智能傳感器，不同傳感器在汽車電子技術中所發揮出的作用也不盡相同。其中，溫度、濕度傳感器可實施監測汽車車內、車外環境溫度和濕度，并在汽車控制系統的支持下，實現汽車空調系統的智能化調節，為車內駕駛員及乘客提供更為舒適的乘車環境；光照傳感器與溫度、濕度傳感器類似，可采集汽車內外光照情況，進而實現汽車照明系統的調節及控制；超聲波傳感器則可以采集汽車周邊環境信息，方便駕駛員實時掌握汽車周邊障礙物變化情況，降低行車安全風險；碰撞傳感器則可以在汽車發生碰撞時正確判斷汽車安全氣囊充氣引爆時間；門禁系統中的傳輸傳感器則可以采集汽車與周邊其他事物之間的距離；圖像傳感器則可以為駕駛員提供視野盲區視覺補充，方便駕駛員進行倒車等操作。

3.4 雨刷控制

雨量傳感器設置在汽車擋風玻璃后方，可在陰雨天氣時自動檢測下雨量，采集的雨量數據會傳遞給行車電腦，行車電腦再根據雨量數據來控制雨刷速度。作為一種紅外波光學傳感器，雨量傳感器主要由信號發射端和信號接收端兩部分組成，正常情況下信號發射端所發射的信號會經由擋風玻璃反射后，傳輸給信號接收端，并且在此過程中兩端光信號量基本一致。而在雨滴滴落在擋風玻璃上后，由于雨滴的漫射和折射，發射端所發出的信號與接收端所接收到的信號將會出現不一致情況，此時傳感器會發出瞬時電壓信號，并輸出數字脈沖，該脈沖數量就是外界雨量。以此為依據，行車電腦可實現雨刷的動態化調整，提高行駛安全性，降低陰雨天氣安全事故發生概率。

3.5 圖像采集

汽車上所配置的視覺傳感器、雷達探測設備可實現汽車周圍環境的實時監控及圖像信息采集，相關圖像信息不僅可以為駕駛員提供視野圖像補充，還可以結合人工智能技術實現障礙物識別、自動駕駛、緊急制動等智能化功能。隨著智能傳感器技術的持續發展與應用，部分汽車中配置有全景攝像頭，可實現汽車360°信息采集，并且所采集的信息經過高速處理后，可為汽車潛在風險的快速處理提供重要支持。例如，在車輛進入到交叉路口時，汽車一方面會根據車上做配置的智能傳感器進行周邊環境判斷，另一方面也會接收附近車輛的所傳遞的數據信息，進而共同形成車輛故障、堵車、車輛安全距離等多種信息分析，避免車輛之間發生碰撞或者產生其他安全事故的同時，也及時通知駕駛員避讓堵車路段，提高駕駛員的駕駛體驗。此外，視覺傳感器等圖像采集智能傳感器所采集的圖像數據信息還可以作為車道偏離檢測、航線控制、倒車盲點報警等功能實現的重要依據，在檢測到相關數據信息后，汽車控制系統可自動向駕駛員發出報警信息。

4 汽車電子智能傳感器的未來發展方向

4.1 電路系統集成化

由于智能傳感器在汽車電子技術領域中的應用時間相對較短，諸多體積較大的傳感器無法在空間較有限的汽車內部得到有效應用，使得智能傳感器所發揮出的應用成效較差，無法真正滿足汽車智能化、自動化發展的相關需求。針對此種情況，在實施汽車內部設計時，應結合汽車智能化、自動化控制相關數據信息需求，合理制定汽車智能傳感器配置方案，對汽車內部使用的各類傳感器進行特化改造，在滿足汽車智能化控制相關需求的情況下，不斷縮小傳感器體積，優化傳感器結構，并實現多種傳感器集成化處理，最大限度克服汽車內部空間不足的局限，增強智能傳感器在汽車電子技術中的應用成效。

另外，汽車內部電路也需要根據智能傳感器進行集成化改造，逐步縮小汽車內部電路體積，提高汽車內部空間利用率，為安裝更多傳感器留有更為充足的空間，克服過往電路設計的局限性。例如，在實施汽車內部電路設計時，根據集成化、模塊化思想，對汽車內部電路進行集成化和模塊化改造，縮小電路占用空間，提高設備模塊性能。另外，電路集成化處理也可以為智能傳感器的數據采集、匯總及實施處理提供變化，進而有效提高汽車控制系統的運行管理效果。

4.2 元器件穩定化

在未來汽車電子智能傳感器應用與發展過程中，應以客戶需求為基礎，根據客戶需求不斷優化現有設計方案，持續提高智能傳感器整體性能及應用效果，滿足客戶日益增長的實際需求。同時，設計中也需要關注智能傳感器性能提升后對汽車控制系統以及其他設備的影響，避免出現因傳感器與汽車設備不匹配而導致的潛在安全隱患。因此，在智能傳感器應用時，應充分考慮智能傳感器與各設備之間的關聯性，優先采用穩定性較強的元器件，并逐步調整汽車電子技術的整體設備性能。

隨著智能傳感器技術的持續發展與應用，未來汽車電子技術所表現出的問題也將會實現多元化、多樣化發展。在此情況下，優先采用穩定化元器件可有效減少潛在風險誘發因素，進而方便智能傳感器應用后問題的及時發現和處理，提高設計效率及效果。因此，在智能傳感器應用前，應優先提升汽車電子技術中各元器件的穩定性和與智能傳感器之間的匹配性，以更為先進和穩定的元器件為先導，有效降低新型智能傳感器應用后因元器件穩定性和匹配性不足引發的各類風險問題。

4.3 控制系統穩定化

智能傳感器系統在應用中所采集的數據信息主要交由汽車控制系統進行分析處理，隨著智能傳感器技術的持續應用與發展，為保障傳感器采集數據的處理效率及效果，汽車控制系統必須要具備更強的分析處理性能，并保障控制系統在實際數據處理時具備極強的可靠性和穩定性，避免出現因控制系統數據處理性能或者運行穩定性不足引發的各類安全問題。另外，汽車控制系統設計時也需要充分考慮汽車控制系統對設置在汽車不同部位傳感器的實時調用效果，具體設計中應參考當前智能傳感器在汽車電子技術中的應用與發展趨勢，合理剪裁控制系統功能，并結合嵌入式技術進行控制系統優化升級，實現汽車智能傳感器數據資源的充分整合利用，最大限度發揮智能傳感器的應用作用。

4.4 電子系統智能化

隨著未來智能化技術的持續發展，汽車智能傳感器以及控制系統的智能化水平也將會不斷提升，在相關技術的支持下，自動駕駛、自動控制、智能制動等功能將逐步成為可能。在此過程中，智能傳感器作為智能化發展的重要組成部分，其所采集的數據信息將會日益精準化，并結合汽車智能化控制的相關要求實施針對性調整，最終為汽車控制系統的智能化運行提供重要數據支持。在高智能化的傳感器技術與控制系統資產下，汽車可為駕駛員提供精準可靠的駕駛建議，有效提高汽車行駛安全性。同時，在各類緊急突發條件下，控制系統可自動控制汽車實現急剎等操作，避免因駕駛員反應不及時所引發的各類安全事故。不過，相關功能實現均對智能傳感器以及控制系統提出更高的實際要求，所以還需要進一步實施相關技術研究及升級改造。

5 結語

綜上所述，隨著科學技術的持續發展與人們使用需求的不斷提升，未來汽車功能將會日趨多元化，其勢必會導致汽車設計制造更為繁瑣，潛在安全風險逐步增加。針對此種情況，推動汽車實現智能化發展，通過智能化技術手段有效應對各類潛在安全風險已經成為未來汽車設計的必然發展趨勢。引入智能化技術后，智能化技術的智能化水平直接決定著汽車行駛中的使用體驗及駕駛安全性，但受限于當前技術水平及應用成本等因素的影響，智能傳感器尚未在汽車電子技術領域得到廣泛普及應用，并且應用中所發揮出的成效也存在一定不足。對此，相關技術人員應不斷加強智能傳感器在汽車電子技術領域的研究應用，根據汽車電子技術的相關特點，對智能傳感器進行針對性改造、升級，促使智能傳感器能夠真正符合汽車智能化發展中的應用需求。

參考文獻：

[1]李純.基于智能傳感器的汽車電子技術應用研究[J].科技創新導報，2021，18（7）：57-59.

[2]陳鑫，李輝，盧從堅，等.智能相機及傳感器在動力總成裝配防錯中的應用[J].時代汽車，2022（19）：151-153.

[3]莫家威，仇佳龍.智能清潔電動汽車智能化發展研究[J].汽車測試報告，2022（10）：52-54.

[4]韓慶福，韓大偉，范安軍，等.基于雨量光線傳感器的雨刮燈光智能控制系統[J].汽車電器，2022（1）：35-3740.

[5]張博森，陳學文.基于單傳感器的智能車輛前車識別方法研究[J].汽車實用技術，2021，46（16）：33-36.

[6]呂文淵.智能傳感器在電氣設備監測中的應用[J].電子技術（上海），2022，51（4）：109-111.

[7]徐彬，丁國臣.汽車電子技術中傳感器的應用分析[J].內燃機與配件，2021（15）：220-221.