车载电子通信技术

车载电子通信技术（精选10篇）

车载电子通信技术 篇1

汽车是人们出行过程中不可或缺的重要工具, 在无线电技术与网路技术的发展下, 车载电子通信设备开始普及。如今, 很多的公共汽车、私家车都安装了车载电子通信设备, 在车载电子通信设备的发展下, 该种设备的安全性也受到了人们的关注。

一、保证车载电子通信技术安全性的意义

车载电子通信设备的应用可以实时监测行车路况的变化, 避免由于周围环境因素的变化带来不必要的安全事故。目前, 车载电子通信设备采用了基于数据传输的设备终端, 数据不容易被外界截取, 避免是被第三方人员获取, 也无法轻易破解, 有效保证了通信的安全性。车载电子通信设备的推广是一个重大的革新, 利用其中记录的数据, 交警部门可以查阅到现场事故的信息, 提升了交通部门办事的效率与公正性, 还可以避免个人信息外露, 是一项划时代的产品。

二、车载电子通信技术系统的组成

车载信息中心是车载电子通信技术体系的核心, 为中心层, 与多媒体播放模块、安全报警模块、地理信息系统模块、无线通信模块、行车状态记录模块、数据采集模块与车载导航模块相连, 这几个模块是相辅相成的。其中, 多媒体播放模块是人们最为关注的部分, 主要由语言识别模块、地理信息系统模块、数据采集模块、车载导航模块组成。

在关键技术方面, 车载电子通信技术主要有基于密钥管理安全技术、车载电子通信安全协议、入侵检测安全技术等, 车载电子通信安全协议则有Ariadne协议、SPR协议、SAODV协议等, 这些协议的应用可以有效保证车载电子通信系统的运行安全。车载电子通信系统还需要应用用户身份认证技术来保证数据的真实性与安全性, 当然这仅仅是对数据的出具保护, 还需要依靠密钥分发与证书认证来对信息进行加密处理。利用入侵检测技术, 可以查看到是否有外界因素侵入系统, 阻止第三方的入侵, 但是现阶段的技术只能够处理局部入侵和本地入侵问题, 无法处理其他的异常情况。

三、车载电子通信技术的核心内容

(一) 保证信息的隐私性

车载电子安全系统是建立在车主行车安全基础上发展而来, 如何保证车主信息的隐私性与安全性是设计工作中关注的首要任务, 车载电子通信系统需要可以为数据的正常传输提供安全通道, 且要避免车主的个人信息遭到泄露。如当车辆在行驶过程中受到碰撞或者事故的时候报警, 在接受报警系统广播站信息帮助时, 进行车载电子通信系统信息传播过程中, 遭受到第三方非正常信息截取, 类似于这种威胁通常会造成系统无法正常地运行, 无法实时地将事故全过程发送至交通部门, 不利于交通部门及时地处理问题, 也给个人车主带来不必要的麻烦。

(二) 提高信息认证率

如何提高车载电子通信系统信息认证率也是一个重点问题, 在车主使用的过程中, 必须要保证认证的安全性与软件应用的私密性。因此, 在系统的设计过程中, 需要辅以各类软件, 采用科学的方式提高信息的认证率。此外, 为了避免用户信息泄露, 需要保证所有的信息不被复制, 在设置安全系统, 在设计时要注意信息权限, 避免信息遭到泄露。此外, 在行车过程中周围是实时路况和周边环境, 道路交通安全对于驾驶员星辰安全有着重要的影响, 在车载电子通信系统中进行信息传递时, 为了防止信息在传输中间被恶意截取, 做好信息的传输和储存工作对于驾驶员的安全行驶有着重要的意义。

(三) 满足用户的需求

在科技的进步下, 部分车载电子通信系统已经无法满足用户的需求了, 为了提升系统应用的针对性, 应该更新现有的信息安全系统, 满足更多用户的需求, 为此, 设计人员需要全面了解用户的需求, 根据其需求来研发新功能, 提升车载电子通信技术的应用实用性。

四、结语

车载电子通信技术的诞生有效保证了行车的安全性, 为人们节约了大量的时间, 目前, 车载电子通信技术也在朝着信息化和智能化的方向发展, 但是, 这一系统在应用过程中也存在一系列的问题, 还需要我们进一步的努力来解决其中的漏洞。

为了强化车载电子通信系统的安全性, 确保传输终端信息的隐私性和可靠性, 这就需要我们不断地完善车载电子通信技术, 建立完整的、合理的、科学的车载电子通信整体系统。

参考文献

[1]姜黎, 高志军, 曹新星.基于光纤通信技术的数据单向传输设备研究[J].计算机与数字工程, 2012 (03) .

[2]王海洋, 孟凡勇.基于光纤的数据单向传输系统设计与实现[J].信息网络安全, 2011 (09) .

[3]陈周天, 刘欣贺, 张春旺, 刘宏宇.电子通信中电源稳定性的探究[J].通讯世界, 2016 (21) .

[4]周智勇.先进的车载无线通信技术推动智能交通系统的发展[J].电子产品世界, 2007 (02) .

车载电子通信技术 篇2

1月6日，谷歌在国际消费类电子产品展览会（CES）会上宣布，将与奥迪、通用汽车、本田、现代与英伟达宣布组建“开放汽车联盟”（Open Automotive Alliance）。该联盟决定，从2014年起，联盟中的汽车厂商将在自己的汽车车载系统中搭载Android系统，并且将智能手机与车载系统进行连接。

美国业界将此举解读为谷歌对苹果公司作出的最新回应。2013年6月，苹果公司宣布iPhone和其他iOS设备将与很多汽车的中控台面板相整合，可用于宝马、奔驰、通用、本田等公司的车型。

数据显示，全球市场每年的新车销量达8000万辆，汽车领域给网络软件和服务市场带来巨大的机会。“汽车成了终极移动设备。”市场研究公司Gartner分析师西罗·柯斯罗斯基（Thilo Koslowski）说，“苹果和谷歌都在通过各种合作将自己的技术整合到汽车中。”

在早些时候，苹果和谷歌在一系列数字领域展开了激烈竞争，从智能手机到平板电脑，从移动应用到网络浏览器，现在，两家公司又将目光集中于汽车领域。

但与此前他们在智能手机市场上拥有的绝对优势不同，二者可谓该行业的“新兵”。而另一个传统对手，“软件巨人”微软已在该行业的研究长达15年以上，在移动智能终端业务上发展极不顺利的黑霉也默默地耕耘。此外，车载电子市场也受到其他科技巨头的青睐，英特尔、高通等芯片行业的巨头开始布局车载电子市场，可以预见，该领域即将迎来一场恶战。

谷歌战苹果

分析认为，此次谷歌与奥迪的联盟颇具代表性，二者联合推出的内置Android车载系统的车型，不再依托于智能手机，除了Android系统，奥迪这一车型还将搭载英伟达（NVIDIA）的Tegra 4处理器，这就意味这一车型相当于内置了一部Android手机，从而具备和手机一样的导航、娱乐以及通讯等功能。

此外，谷歌的盟友还包括通用汽车、本田以及现代，这些汽车厂商和谷歌一起组建了“开放汽车联盟”，该联盟的目标是将谷歌的Android系统移植到汽车领域。据这些世界知名汽车厂商在CES上发布的信息，这些汽车品牌和谷歌合作推出的相应产品预计在年底上市。

在2013年的CES上，奥迪展示了一辆能够自动泊车入库和出库的汽车，以借此表明其在智能汽车领域的决心。今年，德国人不再“单打独斗”，而是选择与谷歌携手。此外，在今年的CES上，奥迪展示了采用自动驾驶技术的车型A7，这款汽车搭载了Piloted Driving自动驾驶技术，不过，该项技术尚处于研发阶段，暂时还无法商用。

奥迪产品战略主管菲利普·布拉贝克（Filip Brabec）拒绝透露更多的信息，但他表示相信未来的汽车的确需要电脑操作系统来支持应用和功能。“汽车正在变得越来越复杂，随着计算能力的整合，你也希望在车内使用这种系统。”

与汽车公司展示各自成果的出发点不同，谷歌和其合作伙伴更希望展示Android及其相关应用在汽车内置硬件方面的成果。自2006年以来，谷歌已经向多家汽车厂商提供了地图技术，这些厂商就包括奥迪、丰田、特斯拉等公司。

去年7月，奔驰汽车公司研发出一款采用谷歌眼镜的汽车导航系统，镜片上设有语音启动界面，具备多项功能，结合车载导航和谷歌眼镜自带的GPS；用户在给车载导航设定目的地并驾车到达后，通过谷歌眼镜自动接收余下路程的步行导航信息。当时业界普遍认为，汽车将成为谷歌眼镜的杀手级应用。奔驰公司方面也认同这一观点。在谷歌推出谷歌眼镜之后，奔驰该研发中心立即获得了两副谷歌眼镜，并开始了相关的开发工作。

与谷歌“软硬兼施”不同，在“车载iOS”项目2013年6月发布之初，苹果公司希望将iPhone变成汽车的“大脑”，使用车载显示屏与地图和导航服务进行互动。苹果公司当时曾预计在2014年将有十多个汽车品牌使用这项技术。

Siri承担了这一使命。苹果公司的Siri语音助理是其在车载电子市场的一块试金石，通过语音指令进行回复是它的“杀手锏”。这一功能在丰田新车上率先亮相：利用方向盘上的按钮，实现一键启动Siri，并且利用车载免提语音系统与Siri沟通，最终实现读出新接收的电子邮件和短信，查看天气、设置导航系统、输入日程等。而在整个操作过程中，驾驶员的手不必脱离方向盘，以保证驾乘的安全。据悉，这一计划现已得到了包括法拉利、奔驰、日产、本田、雪佛兰等12家车企的支持，具体车型将在2014年陆续面世。

分析认为，谷歌与苹果在车载电子市场上都是重磅投入。“汽车厂商使用Android的比例正在增加，首先是欧洲，然后扩展到全世界。”大型车载芯片供应商飞思卡尔业务开发总监拉杰夫·库玛尔（Rajeev Kumar）说道。

巨头抢占重要领地

车载电子市场正在受到越来越多的关注，微软、黑莓、英特尔、苹果、谷歌以及中国的百度都在积极布局，汽车市场成为IT巨头争抢的一块重要阵地。

微软是这一行业的先行者，涉足车载系统已经超过15年。相关资料显示，截至目前，全球98%的导航都是基于Windows CE操作系统。近年来，微软推出的基于此的车载系统平台Windows Embedded Automotive（WEA），已经在各个汽车厂商所生产的汽车中广泛应用，包括福特、丰田、起亚、菲亚特等车型。据微软方面提供的数据显示，在全球WEA每年的搭载数高达600万辆。近期在日本举办的Linux汽车论坛上，以捷豹、路虎为代表的汽车厂商和以瑞萨电子为代表的供应商，表示要推动基于Linux内核的车载信息平台的开发。

在今年的CES上，微软与“老伙伴”美国最大汽车公司福特汽车共同再度合作，推出了搭载新一代SYNC App Link系统的福特野马。多年前，微软也曾携手福特推出内置SYNC车载系统的车型。

nlc202309040531

IT巨头英特尔在来势汹汹的移动大潮中不甘人后，绕过移动市场寻找新设备方面的战略，车载电子成为英特尔公司CEO科再奇押注的新领域。去年2月4日，英特尔即宣布与现代劳恩斯（Rohens）轿车合作，引入由英特尔凌动处理器支持的全新DIS Navigation BlueLink车载信息娱乐系统。

去年在移动终端设备市场上发展极不顺利的黑莓，早就瞄准了车载市场。黑莓公司在2010年时就以2亿美元收购嵌入式操作系统供应商QNX，后者是拥有近34年历史的嵌入式操作系统开发商，在车载信息娱乐系统有超过60%的市场份额，包括通用Onstar、宝马Connected Drive、奥迪MMI、丰田/雷克萨斯Entune等著名品牌均是QNX客户，而且QNX还与中国的高德导航合作，在中国推出本地化车载导航，并以QNX CAR应用平台为基础，为中国汽车制造商提供信息娱乐解决方案。

在中国，百度是车载电子市场的首个尝鲜者。2013年4月26日，百度与现代汽车在北京车展上宣布，共同对车载语音服务的技术产品研发及运营展开深入合作。现代汽车将引入百度的中文语音识别、数据处理等技术，利用车辆内部信息系统提供网页搜索、餐厅、景点等目标地点搜索服务。在此之前，百度与宝马达成类似的合作，并与福特汽车共同致力于打造智能汽车。

车载电子市场吸引的不独软件公司，诸如高通等芯片厂商以及美国电信运营商AT&T也蜂拥而至。高通宣称在2014年将押注平板和联网汽车。在今年的CES大展上，高通就发布了汽车级信息娱乐芯片组——骁龙602A应用处理器。另一家芯片厂商英伟达则表示，目前约有450万辆汽车使用了该公司的处理器，预计四五年后还将增加2500万辆。英伟达汽车事业部总监Danny-Shapiro表示：“现在，我们刚刚开挖的，只是这个市场的冰山一角。”

电信运营商AT&T也不甘示弱。在今年的CES上，这家运营商宣布和爱立信达成新合作协议，并将为瑞典公司的“车联云”提供无线连接，进一步扩大“车联云”产品和应用的使用范围。AT&T新兴设备部门负责人格伦·卢利在CES之前就表示，“我们已经把汽车看作是生活中的另一台设备，在CES上，你会看到这些产品将走进你的生活。”

事实上，无论是汽车厂商还是移动设备商都已经把汽车当成巨型的“移动设备”看待。当智能手机和平板电脑市场逐渐饱和，汽车也被看作是下一个前沿智能技术。

有业内人士分析表示，现在车载电子市场的竞争丝毫不亚于手机市场的竞争态势，而谁将成为未来的大赢家，尚待时间和市场的验证。

车载电子系统及其网络标准 篇3

1. 车载电子网络系统

在常见的网络系统中, ISO9141和Keyword2000主要用于诊断系统, 后者在汽车电子控制上用的多一些。J1850原来只有北美使用, 在2007年前后停止使用, 然后全部转至CAN总线, CAN目前仍然是汽车电子控制中可靠性最高的总线。LIN为CAN的补充, 两者一般结合使用, 与CAN总线相比, LIN总线控制方式的成本较低是最大的优势。Flexray是CAN的升级, 但是目前成本还很高, 不能实际应用;MOST主要用于音视频流传输的基于光纤的总线, 不能用于控制。

2. CAN总线协议

CAN总线是德国奔驰公司80年代为解决汽车众多控制设备与仪器仪表之间的数据交换而开发的一种基于ISO11898标准的串行通信协议。CAN总线标准包括物理层、数据链路层, 其中链路层定义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故障处理的方式。

CAN总线传输数据长度可变 (0~8字节) 的信息帧, 每帧都有一个惟一的标识 (总线上任何节点发送的信息帧, 都具有不同的标识) 。CAN总线和CPU之间的接口电路通常包括CAN控制器和收发器, 如图1所示。由于所有的错误检测、纠错、传输和接收等都是通过CAN控制器的硬件完成的, 所以用户组建这样的2线网络, 仅需要极少的软件开销。

2.1 标准CAN总线和扩展CAN总线

有两种CAN总线协议:CAN 1.0和CAN 2.0, 其中CAN2.0有两种形式:A和B。CAN1.0和CAN2.0A规定了11位标识, CAN2.0B除了支持11位标识外, 还能够接受扩展的29位标识。为了符合CAN2.0B, CAN控制器必须支持被动2.0B或主动2.0B。被动2.0B控制器忽略扩展的29位标识信息 (CAN2.0A控制器在接收29位标识时, 将产生帧错误) , 主动CAN2.0B控制器能够接收和发送扩展信息帧。

发送和接收两类信息帧的兼容性准则归纳表1所示。主动CAN2.0B控制器能够收发标准和扩展的信息帧;CAN2.0B被动控制器能够收发标准帧, 而忽略扩展帧, 不引起帧格式错误;CAN1.0和CAN2.0A在接收扩展帧时, 将产生错误信息。

CAN2.0A允许多达2032个标识, 而CAN2.0B允许超过5.32亿个标识。由于需要传输29位标识, 因而这种方式降低了有效的数据传输速度。扩展标识由已有的11位标识 (基本ID) 和18位扩展部分 (标识扩展) 组成。这样, CAN协议允许两种信息格式:标准CAN (2.0A) 和扩展CAN (2.0B) 。

2.2 总线仲裁

CAN总线采用非归零 (NRZ) 编码, 所有节点以“线与”方式连接至总线。如果存在一个节点向总线传输逻辑0, 则总线呈现逻辑0状态, 而不管有多少个节点在发送逻辑1。CAN网络的所有节点可能试图同时发送, 但其简单的仲裁规则确保仅有一个节点控制总线、并发送信息。收发器如同一个漏极开路结构, 能够监听自身的输出。逻辑高状态由上拉电阻驱动, 因而低有效输出状态 (0) 起决定性作用。

为近似于实时处理, 必须快速传输数据, 这种要求不仅需要高达1Mbps的数据传输物理通道, 而且需要快速的总线分配能力, 以满足多个节点试图同时传输信息的情况。

通过网络交换信息而采取实时处理的紧急状况是有差别的:快速变化的变量, 如引擎负载, 与那些变化相对缓慢的变量, 如引擎温度相比要求频繁、快速地发送数据。信息标识可以规定优先级, 更为紧急的信息可以优先传输。在系统设计期间, 设定信息的优先级以二进制数表示, 但不允许动态更改。二进制数较小的标识具有较高的优先级, 使信息近似于实时传输。

解决总线访问冲突是通过仲裁每个标识位, 即每个节点都逐位监测总线电平, 如图2所示。按照“线与”机制, 即显性状态 (逻辑0) 能够改写隐性状态 (逻辑1) , 当某个节点失去总线分配竞争时, 则表现为隐性发送和显性观测状态。所有退出竞争的节点成为那些最高优先级信息的接收器, 并且不再试图发送自己的信息, 直至总线再次空闲。

CAN总线采用2线差分结构, 提供了一个抗EMC干扰和EMC辐射的可靠系统。辐射干扰可以通过NRZ编码和限斜率输出总线信号来降低。当然, 限斜率输出也降低了数据传输速率, 通常标准速率限制在125kbps以内。

2.3 出错处理

CAN控制器内置TX和RX出错计数器, 根据出错是本地的还是全局的, 计数器以此决定加1还是加8。每当收到信息, 出错计数器就会增加或减少。如果每次收到的信息是正确的, 则计数器减1;如果信息出现本地错误, 则计数器加8;如果信息出现整个网络错误, 则

预测因变量为:原数据服务器命令处理速率

预测自变量为:网络情况 (Bytes_in, Bytes_out) 、内存情况 (Mem_free) 、CPU情况 (CPU_load、CPU_wio、CPU_idle) 。

4. 预测模型用途分析

(1) 负载均衡。通过对命令处理速率的预测, 可以提前获知系统各客户端节点的请求情况, 以及各命令的请求情况, 为系统进行负载均衡调度策略提供信息资源。

(2) 绿色存储。通过预测模型, 提高设备利用率, 保证设备资源充分利用, 从而达到节能, 低碳, 环保的效果, 体现出绿色存储的理念。

(3) 告警管理。通过系统硬件环境数据的发展趋势, 预测系统处理能力瓶颈, 从而设定告警阈值[3], 对云计算系统进行告警管理。例如可以分别对内存, CPU, 网络设定一个阈值, 然后预测出命令处理速率阈值, 当命令处理速率长期接近阈值时, 进行告警, 并检查系统软硬件设施是否正常运行。

5.总结

本文设计了在基于RPC的云计算系统平台上设计和实现了个性监测系统, 结合个性监测技术和预测分析技术, 提供更细致的监测服务, 提高系统性能。总结起来, 本文的主要工作有以下几点:

(1) 基于RPC平台实现了个性监测的基本功能, 基于哈希散列的个性监测方式, 实现从云计算系统服务端端提取软件信息, 并实现定期查询、统计、内存管理等模块;

(2) 基于Ganglia平台设计与实现了个性监测机制, 将云计算系统服务端端提取的信息通过Ganglia Python机制传送到监测管理节点, 并通过WEB端实现分组管理的功能;

摘要：车载电子系统汽车发展史上的一次革命, 而车身局域网络则是现代汽车工业的标志。CAN总线的数据通讯具有突出的可靠性、实时性和灵活性, 其总线规范已经成为国际标准, 被公认为几种最有前途的总线之一。

关键词：制动防抱死系统,CAN总线,非归零编码

参考文献

[1]徐景波.汽车总线技术[M].北京:中国人民大学出版社, 2011

[2]罗峰, 孙泽昌.汽车CAN总线系统原理、设计与应用[M].北京:电子工业出版社, 2010

[3]张大波.嵌入式系统[M].北京:电子工业出版社, 2008

车载激光扫描技术研究与应用现状 篇4

关键词：车载激光扫描系统 应用现状

0 引言

三维激光扫描技术是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命，又被称为实景复制技术。它突破了传统的单点测量方法，具有快速，非接触式，渗透，实时，动态的，主动的，高密度，高精度，数字化，自动化等特点。三维激光扫描技术可以获取高精度高分辨率的数字地形模型，因为它能够提供扫描物体表面的三维点云数据。按照载体的不同，三维激光扫描系统又可分为机载、车载、地面和手持型几类。在许多环境下，车载激光扫描系统就可以克服利用地面激光测量系统扫描而造成的费时费力的问题，例如对大范围的区域进行制图。

1 车载三维激光扫描系统的组成

在普通车的顶部的行李架上稳固连接车载三维激光扫描系统的传感器部分，或者直接在车顶直接加装一个定制部件的过渡板。激光传感器头、数码相机、IMU与GPS天线的姿态或位置可以通过车顶支架调整。传感器头与导航设备间的相对姿态和位置关系靠高强度的结构保证。

2 车载三维激光扫描系统的工作原理

车载激光扫描系统是将激光扫描仪与GPS、IMU联合使用。在测量的过程中，GPS测量记录道路两侧目标地物在世界坐标系的位置，激光扫描仪则负责记录影像纹理、形状距离，另外，还需要记录测量车行进的方向角以及行进过程中的加速度，可以计算任一时刻在每个方向上的速度，为IMU提供一些参数，从而可以采集到车载平台在任意时刻下的行进状态。同时，GPS会实时记录下测量车在世界坐标系下的坐标位置，这一位置为绝对位置，激光扫描仪会实时记录下测量车到道路两侧目标建筑物的相对距离和测量的角度，这个距离是激光脉冲发射点到目标地物表面的距离，根据几何关系，可以很容易的计算得出任一时刻，激光扫描脉冲发射点到目标建筑物的距离。利用空间和时间上的检校信息，就可以整合得到目标地物表面在世界坐标系下的绝对坐标，从而实现在没有任何参考点的情况下，动态、实时地获取道路两侧目标地物表面的三维信息的功能。

3 车载三维激光扫描系统的研究现状

近年来迅速发展起来三维激光扫描技术，这一高新技术已经有许多西方发达国家将它应用于对敌观测系统和快速获取特定目标的立体模型。目前，许多国际研究机构都投入了大量的人力，物力和财力，进行相关技术的研究和开发。详细情况见表1。

4 车载三维激光扫描系统的应用

现如今，車载三维激光扫描系统已经被越来越多的应用到各行各业。它可以完成大区域地形图测量；交通部门可以利用它进行事故的勘测，规划部门可以进行森林的计测，军事部门进行实战电脑模拟，建筑部门还可以进行各项建筑的实景建模。在2008年4月，在希腊从雅典到克林斯曼对一条长达120km的公路进行了详尽的测量工作。这项工程是在CAD中将主要的地物特征重建，用来扩建一条新的高速公路。整个过程中以每小时50km的车速，测量了9.8亿个点，仅仅花费了3个小时。

同时间段，英国的Leicester利用车载三维激光扫描系统将很多有科学价值的历史建筑物区域建模并完成归档，耗费的时间不长，但是达到了很高的精度。

国内某矿区，利用三维激光扫描仪制作了详实的矿区三维模型，结合地质、水文、采矿等数据，可用于开采方量计算、开采设计、回填方案制定、稳定性分析等矿山安全生产的多个方面。先进的法如三维激光扫描仪可在短期内完成大量的数据采集工作，结合强大的矿山后处理方案，是建设三维数字化矿山的必备工具。

5 车载三维激光扫描系统的发展

车载三维激光扫描系统作为测绘科学的领先产品，是一种直接主动式测量方法，受天气条件的影响少，作业安全，作业周期快，易于更新，时效性强，而且，在数据处理后，所有带有3D坐标的点云都可以被输出到CAD的环境下进行进一步的数据处理和加工。从现在的形势来看，车载激光扫描系统基本涵盖测绘的各个领域。但是其自身还存在很多不足，如：系统获得的数据具有分布不规律，坐标不连续；用于普通地形测量的系统所发射的激光脉冲很容易被水吸收而很难产生发射光，因此，该系统难以确定水系的边界；到目前为止，还没有一套通用的作业规范和流程；目前LiDAR系统的价格昂贵，也一定程度上限制了该系统的普及应用。基于以上的缺陷，车载三维激光扫描仪的发展或许会有以下的趋势：仪器的研制国产化，点云数据处理软件的公用化，与其他测量设备如GPS、全站仪的联合测量。

参考文献：

[1]王冬，卢秀山.车载式三维信息采集系统中多坐标系统转换实现[J].测绘科学，2007（04）.

[2]王力，李广云，贺磊.使用定标球的激光扫描数据配准方法[J]，测绘科学，2010（05）.

[3]朱国敏，马照亭，孙隆祥，李成名.城市三维地理信息系统中三维模型的快速构建方法[J]，地理与地理信息科学，2007（04）.

车载电子设备电磁兼容设计方法 篇5

随着科学技术的不断发展, 电子设备的数量及应用逐渐增多, 结果必将造成电磁干扰越来越严重。在日趋恶劣的电磁环境中, 如若不采取恰当的电磁屏蔽措施, 会导致设备之间的电磁干扰日益严重, 电子设备的性能下降, 甚者会危及到信息的安全。为了保证电子设备在复杂的电磁环境中既不干扰其他设备, 而又不受其他设备干扰的影响而能正常工作, 这就要求在设备研制的初期阶段必须从结构、技术等方面进行严格的电磁兼容设计。

1 电磁兼容设计的基本要求

电磁兼容性是电子设备的主要性能之一, 在进行设备功能设计的同时, 还应进行电磁兼容设计。电磁兼容设计的目的是使所设计的设备在复杂电磁环境中实现电磁兼容, 因此在进行电磁兼容设计时应满足以下要求:首先明确设备所满足的电磁兼容指标, 然后确定设备的敏感器件、干扰源及干扰途径, 有针对性地采取措施, 最后通过试验了解设备是否达到了电磁兼容指标要求。

2 电磁兼容设计所采取的方法

对于通信车而言, 通常其所装载的设备量很多, 包括配电设备、通信设备及终端设备等, 各设备间很容易形成电磁干扰, 进而影响通信质量, 因此设备在进行电磁兼容设计时要从3要素 (干扰源、耦合途径和敏感设备) 出发, 采取各种有效手段, 抑制干扰源, 消除或减弱干扰耦合, 增加敏感设备的抗干扰能力。

以某车载电子设备为例, 由数字电流表、数字电压表、转换开关、断路器、控制保护单元、互感器、接触器等单元及元器件组成, 其中数字电流表、数字电压表、转换开关、断路器布置于前面板上, 控制保护单元、互感器、接触器等单元及元器件放在机箱内部。此设备要满足GJB151A-97有关的电磁兼容指标要求, 在结构设计等方面采取的主要措施有:仪表窗口的屏蔽;机箱缝隙的屏蔽;各单元合理布局及其屏蔽;电缆敷设以及电源线滤波等。

2.1仪表窗口的屏蔽

仪表窗口对设备来说是比较大的泄漏口, 必须采取有效的措施将其屏蔽, 为此采用加装丝网屏蔽玻璃的方法对数字电流表、数字电压表进行外部屏蔽。丝网屏蔽玻璃是由一种低阻抗的金属丝网通过特殊工艺夹在两层玻璃之间制成, 丝网筛孔的密度决定其主要的屏蔽效能。如图1所示, 由于玻璃周边预留了10～20 mm金属丝网毛边, 通过螺装金属外框将它紧紧压在机箱上, 从而获得连续的导电表面, 以达到减少电磁泄露的目的。

2.2机箱缝隙的屏蔽

影响屏蔽完整性的主要因素是屏蔽体上的接缝。此车载电子设备的框架是采用铝板折弯后对焊而成, 焊缝平滑连续, 属于永久性接缝, 这种接缝处的射频电阻几乎与金属板本身的射频电阻相同, 从而保证了屏蔽体接合处的电气连续性。对于可拆式接缝, 如机箱、盖板接合处, 往往采用螺钉紧固方式, 由于螺钉的间距不宜太小, 接合表面的不平整以及盖板材料的翘曲变形等原因, 使接合面处不可避免地产生了缝隙, 降低了机箱的屏蔽效能, 为此采取了2种方法来解决此问题:增加缝隙深度, 为了增加缝隙深度, 机箱的弯边宽度取15 mm, 重叠尺寸越大, 屏蔽效能越好;减小缝隙长度, 由于钣金机箱很难做到接合面处的高精度, 为了弥补此缺陷, 采用了经济、实用的方法, 在接合面处粘贴带背胶的铍青铜簧片, 由于簧片具有一定的弹性, 装配后簧片变形, 接触面产生一定的压力, 使接合面具有了一定的电气连续性。

2.3机箱内部各单元布局及其屏蔽

合理布置设备内各单元及元器件的位置, 可以做到既经济又实用地减小干扰程度。首先必须明确干扰源和受感器, 在本设备中干扰源是控制保护器, 敏感设备是数字电流表和电压表, 为了避免二者紧邻, 把它们分别放置于机箱的后部和前部, 用空间距离减弱彼此的电磁干扰。为了达到更有效的屏蔽效果, 又在电流、电压表的表体外围罩有屏蔽盒, 表头紧贴前面板的屏蔽玻璃, 玻璃的丝网毛边通过螺装金属外框将它和机箱、屏蔽盒联成一体, 从而使表体完全处于电气连续的金属罩中 (如图1所示) , 而电流、电压表引线则由装在屏蔽盒上的穿心电容引入, 这样使引线所感应的干扰信号被旁路接地。同样控制保护器也用屏蔽盒对其进行了屏蔽, 进一步减小了它对外的辐射能量, 从而获得较好的屏蔽效果。

2.4电缆选用及敷设

因为电缆是高效的电磁波接收和辐射天线, 也是干扰传导的良好通道, 绝大多数设备的电磁兼容问题是电缆造成的, 解决电缆问题的主要方法之一是对电缆进行屏蔽, 所以此设备选取了屏蔽层质量好 (低阻抗) 的电缆, 并且保证电缆屏蔽层与机箱360°低阻抗搭接, 使屏蔽层与机箱构成一个完整的屏蔽体, 这样在一定程度上能够解决电缆辐射的问题。与此同时, 在电装布线时, 要求电源配电线路与其它各类线路保持150 mm距离, 敏感电路和干扰电路各自单独敷设, 不能交叉重叠, 且加大线束的间距, 避免线缆间的耦合。

2.5电源线滤波

为了抑制电源输入端高频干扰信号对本系统的影响, 加装了EMC电源线滤波器。滤波器不同于其他电子元器件, 它的性能与其安装方式有很大关系, 所以在滤波器的安装方式上采取了一系列措施。如图2所示, 首先滤波器输入与输出线要远离, 以避免由于两端耦合而导致高频滤波效果变差等现象产生;其次滤波器外壳与机箱低阻抗接触, 同时要减短电源端口到滤波器的连线, 当电流进入机箱后, 先流经滤波器进行滤波, 然后再到其他各单元;最后电源端口与滤波器之间连线也要进行屏蔽, 这样外界的电磁干扰不能沿电源线进入设备, 机箱内的电磁干扰也无法传出机箱, 造成干扰发射超标。

2.6接地

接地是电子设备的一个很重要的问题, 它可以使整个电路系统中所有单元电路的地之间没有电位差, 保证设备能稳定地工作。

此车载设备的后面板上安装有接地柱, 即机壳地。机壳地可以使由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放, 避免由于静电放电时产生的大电流流进设备的电路对其造成干扰和危害, 合理的接地点对于整个机箱的屏蔽效能十分重要。

3 测试结果及完善措施

此车载设备在采取了以上电磁兼容措施后, 按GJB151A-97有关的电磁兼容指标要求进行测试, 发现除了RE102试验项目超标外, 其余各项指标均合格。

对RE102试验项目进行观察, 发现测试结果图的超标点为24 MHz、36 MHz两点, 而这两点分别是12 MHz频率点的二三次谐波。为了找到这一频率点的元器件, 对机箱内各单元进行了分析, 发现控制保护单元中有一个12 MHz晶振, 由于晶振属于高噪声元器件, 能够产生较强的辐射, 从而使其周边充满着近场辐射场。如果辐射场内有器件或走线, 晶振及其谐波信号将耦合到器件或走线上而辐射出去;再者又发现控制保护单元的PCB板未采取就近接地措施, 只是通过一根长引线和机壳地相连, 造成信号的环路面积增大, 产生了很强的辐射, 所以对控制保护单元采取措施应该是行之有效的。首先对晶振进行屏蔽且屏蔽体就近接地, 弱化辐射发射强度;然后控制保护单元的PCB板同样采取就近接地措施, 并且在屏蔽盒出口处的信号线上安装一个铁氧体磁环, 可以将不需要的高频干扰抑制掉。通过采取以上措施后, RE102试验指标合格, 如图3所示。

4结束语

由上所述可以看出, 电磁兼容是一门实践性很强的综合性学科, 无论是结构设计, 还是印制板设计, 都需要采取行之有效的方法。该车载设备在采取了以上各种有效措施后, 终于达到了更为理想的电磁兼容效果。

参考文献

[1]邱成悌, 赵惇殳, 蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社, 2001.

车载电子通信技术 篇6

随着电子技术的飞速发展,越来越多的电器设备被用于车辆中,这些设备提高了车辆的动力性、安全性、操稳性、舒适性等,减轻了驾驶员的操作负担,提升了车辆的整体性能,具有良好的经济效益。相关的统计数据表明,2000年之前在欧美国家所销售的汽车中,每辆汽车所采用电子产品所耗费的费用为672美元,到2000年左右时,电子产品的费用提高到接近2000美元,而到现在为止,汽车电子产品在汽车总成本中的比例占到了接近35%[1],而且这个比例将保持继续上升的趋势。汽车采用大量电子设备带来了电磁干扰问题,车载电器所引起的电磁干扰会对其他一些功耗小、电压低的用电设备带来巨大干扰,同时对车辆周围也会造成电磁污染。

1、电磁干扰的来源

1.1 车载电子设备分类

车载电子设备从电磁干扰方面来将分类两类:电磁干扰源设备和受干扰设备。电磁干扰源设备在工作过程中会产生电磁干扰,而受干扰设备在工作中则不会产生明显的电磁干扰,相反的这些设备的正常工作会受到电磁干扰的影响,因此本文所针对的抗干扰措施是针对这些受干扰设备而言。采用抗干扰措施能够提高受干扰设备工作的稳定性,从而提高车辆的整体稳定性。例如对于电磁式转速传感器而言,其在工作过程中根据电磁原理而产生如图1所示的波形,通过利用计时器来对一定时间段的电压波形图进行计数,然后使用车轮转动直径换算得到车轮转动速度。当受到电磁干扰的影响时,电磁传感器所测量输出的电压波形会与图1发生变化,典型的变化包括信号紊乱、峰值过高等情况,这种情况下转速传感器所输出的转速信号会出现较大的误差,从而其他系统的工作将受到影响。

1.2 常见干扰源

现代汽车采用了大量的电器设备,从能量转换角度而言,电磁干扰本身也是一种能量,因此电器设备工作时所消耗能量较大、系统中电压转换频率越高时所产生的电磁干扰将越大。此外,以电机为代表的感性负载在工作时也会产生大量的电磁干扰。汽车上常见的电磁干扰源如下:

1.2.1 发动机点火系统[2]

这里所讲的发动机点火系统主要针对汽油机,汽油机在运行过程中需要采用高压电点燃可燃气体。由于气体点燃过程是一个耗能过程,因此高压点火系需要足够的能量来击穿气体,另一方面,点火时间过短决定了在短时间内需要足够能量,因此只能采用提高点火电压的方式来提高点火能量,通常而言,采用高压点火方式时点火电压能达到25千伏以上,这是点火系统次级绕组中的电压,另一方面,点火初级绕组中的电压也较高,当点火脉冲到来时,初级绕组中能产生高于300V的电压。电磁感应原理表明,如果初级绕组和次级绕组中的高电压保持不变,点火系统不会产生强大的电磁干扰。但是点火系统的工作原理表明,对可燃气体点火的时间非常短暂,在点火过程之外初级绕组和次级绕组中的电压值基本保持稳定,但在点火瞬间这些电压值将迅速上升,然后又迅速下降,电压的频繁变化将在周围空间产生巨大的电磁场,电磁场的存在则会对其他电子设备的工作带来干扰。

1.2.2 电机[3]

电机在工作时电压发生变化时会产生强烈的电磁干扰,而目前汽车上采用了越来越多的电机,典型的电机包括雨刮驱动电机、电动玻璃驱动电机等。电机属于感性负载,电机的电磁干扰产生主要由电源的切断引起,电源的切断会在周围空间产生强烈的电磁场,从而对其他电子设备产生电磁干扰。以雨刮驱动电机为例,雨刮的工作通常采用多档位控制,大部分情况下雨刮的工作过程是非连续的,从而驱动电机经常处于启动-停止-启动模式中,这种情况下所产生的电磁干扰比较强烈。

1.2.3 各类开关

汽车上采用了大量的开关对各种电器设备进行控制,这些开关的接通和断开时会引起电磁干扰,如车辆的照明系统在开启和关闭的过程中会在周围空间产生电磁干扰。

1.3 常见受干扰源

车载环境下采用了大量的电子设备来提高车辆的各种性能,容易受到电磁干扰的设备通常具有相同的特点,这些设备的工作电压较低,传递的信号较弱。以汽油机为动力的汽车通常采用12V工作电压,而以柴油机为动力的汽车通常采用24V工作电压,12V电压和24V电压相对于其他车载电器设备的高电压而言要低很多,因此低电压电子设备的工作容易受到电磁干扰的影响。常见的受干扰设备如下:

1.3.1 各类传感器

现代汽车的电子控制技术源于传感器技术的发展,ECU处理器采集各种传感器的数据,从而对车辆各部分的运行状况进行控制,典型的车载传感器包括轮速传感器、转速传感器、温度传感器、压力传感器等。这些传感器所具有的共同特点是工作电压较低,通常为5V,另外一个特点是工作时的电流也很小。当周围空间中存在电磁干扰时,这些传感器所测量输出的信号会发生异变,从而不能真实反应所测量物理量的真实值。图2是车载温度传感器在受到电磁干扰情况下的信号输出示意图。

1.3.2 信号传输线

车载传感器通常布置在车辆的各个位置,如车载空调的温度传感器通常布置在车辆的前保险杠出,而车载倒车雷达系统的超声波传感器通常布置在车辆后保险杠处,这些传感器的信号需要传输到车载ECU中,而车载ECU通常只有一个,且布置在发动机舱中,因此需要采用大量线缆来连接传感器和车载ECU。传感器所输出的信号电压较低,在长距离的传输过程中容易受到电磁干扰,具体表现为电磁干扰通过电磁效应在传输线缆上产生额外的电压,而这些额外电压与信号原始电压相叠加,从而ECU所收到的信号不是传感器所输出的原始信号。

1.3.3 车载ECU

车载ECU负责对车辆电子设备的工作进行控制,车载ECU通常安装于发动机舱内,距离点火系统、雨刮系统较近。另一方面,车载ECU的工作频率较高,工作电压较低,这种情况下ECU的工作容易受到电磁干扰,造成程序紊乱而引起相关电子设备的工作失灵,严重时甚至造成车辆失控。图3是车载ECU的外形示意图。

1.3.4 图像相关设备

现代汽车中越来越多的采用图像相关的设备来增加车辆的安全性及舒适性,典型的如可视倒车雷达系统、用于娱乐的车载影像系统、用于导航的车载GPS系统、用于监控的车载视频系统等。这些图像相关的设备在工作时也容易受到电磁干扰,具体表现为所图像的采集、传输及显示均有可能受到影像,造成图像的失真或者完全失效。图4是受到电磁干扰的图像示意图。

2、抗电磁干扰措施

电磁干扰给车载电子设备的正常工作带来了巨大影像,为解决该问题,目前通常采用的方法有如下一些:

2.1 加装消火电容

对车载电子设备容易产生电火花的地方加装消火电容,典型的如发电机工作时会产生大量火花。通常采用0.5uF左右容量的瓷片无极性电容并联在容易产生火花的两节点之间,这种方法能够基本消除电火花,从而减少电磁干扰的产生源。

2.2 采用金属屏蔽方法

屏蔽方法可以有效的解决电磁干扰所带来的问题,如手机在钢铁大桥附件的信号通常会比较差就是有金属屏蔽引起的[4]。金属屏蔽方法主要适用于信号传输线缆和车载ECU。对于信号传输线,通过采用带有金属屏蔽层的传输线缆,将金属屏蔽层接地可以有效的保护线缆上传输的弱电压信号不受到干扰,从而保证信号传输的正确性,如图5所示。对于车载ECU,可以采用带盒装包装固定方法,通过将ECU安放于一个密闭空间中以达到减少外界干扰的作用。

2.3 使用看门狗技术

看门狗技术包括硬件看门狗方法和软件看门狗方法,这两种方法原理接近。当电磁干扰对相关设备的正常工作带来较大影响时,这些设备的工作状态将与正常状态发生差异。通过对工作状态进行对比,在工作状态发生较大变化时利用看门狗方法将系统工作程序复位,从而控制相关设备恢复正常工作,降低电磁干扰所带来的影响。

2.4 使用CAN总线技术

CAN总线技术是博世公司针对车载环境数据通讯所提出的数据通讯技术,目前在汽车行业得到了广泛的应用。CAN总线采用一对双绞线分别作为信号的高和低来传输信号,由于这两根线相互缠绕,在受到干扰时两条线均会受到干扰,但两条线之间的信号电压差基本保持不变,从而其传输的信号不容易受到电磁干扰,具有良好的稳定性能高。另一方面,CAN总线技术能够大量减少车载环境下的线束使用量,从而在很大程度上减少了电磁干扰所带来的影响。

3、结语

针对车载环境下的电磁干扰特性,对常见的干扰源和被干扰设备的工作特性进行了分析,并根据车载环境的具体特点,提出了减少电磁干扰的相关方法,以减少电磁干扰对车载电子设备所带来的影响。

参考文献

[1]崔胜民现代汽车系统控制技术[M].北京大学出版社,2008.01

[2]宁甲琳.汽车上的电磁干扰及抑制措施[J].汽车科技,2007.02,pp33-35

[3]陆志全.汽车电器电磁干扰分析及解决方案[J].电工电气,2009.03,pp30-32

车载电子通信技术 篇7

随着雷达电子技术的不断发展, 对于雷达测试用车载电子对抗转台的结构设计也提出了新的要求:工作状态时要把转台安装到车上去, 而且机动性和作战能力要快速反应, 且转台的重量要轻, 不用吊装设备人力就可以把转台安装到车上。因而在研制过程, 要求既要保证雷达的工作状态, 又要保证质量轻, 强度高, 灵活方便, 适应环境。

1 转台的结构组成

如图1所示, 转台总体结构是由负载盘1、俯仰轴系、方位轴系组成。俯仰轴系与方位轴系之间由推力轴承8承受径向力, 且用胀紧联轴器21连接, 且两轴系由转台底座16支撑组成转台整体。因此试验转台分为台体与底座两部分, 可拆卸安装, 总高度为1 100±50 mm, 垂直承载≤150 kg。

2 俯仰轴系的组成与功能

俯仰轴系由俯仰轴4、俯仰轴电机23、俯仰轴减速器22、俯仰轴码盘5、俯仰轴支座7、非接触式电磁感应开关26、限位装置机械挡铁27、机械零位锁紧装置3等组成。全部俯仰轴系实现了其负载旋转角范围为+10°~-90°, 并且保证俯仰最大动态误差为±0.1°, 最大静态误差为±0.1°, 最大跟踪速度为0.1°/s~6°/s, 最大角加速度2°/s2。采用闭环控制, 实现实时监控反馈信息, 保证回转精度。

1.负载盘2.云台3, 9, 20.机械零位锁紧装置4.俯仰轴5.俯仰轴码盘6, 24.防雨罩7.俯仰轴支座8.推力轴承10.方位轴电机11.方位轴12.旋转变压器13.方位轴联轴器14.方位轴码盘15.码盘罩16.转台底座17.调整垫铁18, 26.电磁感应开关19.安装法兰21.胀紧联轴器22.减速器23.俯仰轴电机25.刻度盘27.机械挡铁

1) 俯仰轴支撑负载与负载盘, 承受所施加的径向力, 也是减速器联接与固定件。左轴承为成对使用的角接触球轴承, 能承受径向力和轴向力, 间隙比较小, 保证了俯仰轴的回转精度。右端采用减速器的轴承直接支撑, 能承受较大的径向力与轴向力, 既保证了俯仰轴的回转精度, 又缩小了轴向尺寸, 使结构紧凑。

2) 俯仰轴电机与行星齿轮减速器结合进行驱动, 可实现较大的传动比, 保证了电机外形尺寸, 转矩与功率较小。且使俯仰轴旋转获得所需要的转角范围。

3) 俯仰轴码盘的作用是测量反馈俯仰轴的转角误差, 实现其闭环控制。

4) 俯仰轴支承座采用整体式结构, 采用铝合金铸造成型的方法, 侧面板使刚度大大提高, 既可承受俯仰轴全部的径向力, 同时又起到了固定码盘、支撑减速器的作用。在俯仰轴与支腿联接处, 零位锁紧销与负载盘联接处有采用双金属铸造的钢套, 保证了装配精度。

5) 非接触式感应开关用来保证负载盘转到极限位置时不超过其转角范围, 起限位的作用。

6) 当软件限位与感应开关限位不起作用时, 机械限位装置保证不超过极限位置, 起到过载保护的作用。

7) 当转台处于不工作状态, 运输、存放时机械零位锁紧装置使俯仰轴系处于零位, 进行锁紧起到保护的作用。

8) 负载盘1上安装负载与云台等, 起支撑、固定的作用。

9) 云台2 (摄像机支架) 上安装、支承摄像机, 并调解摄像机的回转与俯仰角度使其对准轴系中心。

3 方位轴系的组成与功能

方位轴系由方位轴电机10, 方位轴11, 旋转变压器12, 方位轴码盘14, 机械零位锁紧装置9, 方位轴码盘罩15, 方位轴码盘安装法兰19, 接触式电磁感应开关18等组成。方位轴系实现了为±170°的转角范围, 并且保证了方位最大动态误差±0.06°, 最大静态误差为±0.03°, 最大跟踪速度为0.01°/s~6°/s, 最大角加速度为2°/s2。且采用了闭环控制, 实现实时监控反馈信息, 保证回转精度。

1) 方位轴电机是由我校自行研制的力矩电机, 采用组合式结构, 由电机上端盖、外壳、定子、转子、下端盖、方位轴组成: (1) 电机上端盖的作用为通过推力轴承支撑整个俯仰轴系;通过圆锥滚子轴承对方位轴进行支撑;固定了机械限位装置与方位零位锁紧装置, 水平测量装置和方位轴刻度盘。 (2) 方位轴电机外壳的作用是固定电机定子, 联接电机上端盖及下端盖, 而且也是电机与转台底座的联接体。 (3) 电机转子除了本身电机的作用外, 这里也起联接电机与方位轴的作用。 (4) 方位轴联接电机转子, 使电机驱动自身旋转带动整个方位轴系旋转达到方位旋转角度;而且通过胀紧联轴器与俯仰轴系紧密联接, 成为有机的整体。选用了圆锥滚子轴承能承受较大的径向力, 保证在负载的作用下能够安全稳定地工作。 (5) 方位轴电机下端盖的作用是通过圆锥滚子轴承对方位轴进行支撑;同时固定旋转变压器、方位码盘罩、方位轴码盘, 对方位轴感应开关通过支架进行间接固定;也对电机进行了密封, 但最大的一个作用就是承受方位轴的轴向力。

2) 旋转变压器是调节电流电压防止外部电磁干扰。

3) 方位轴码盘是测量反馈方位轴的转角误差实现其闭环控制。

4) 机械零位锁紧装置20是当转台在不工作状态时, 运输、存放使俯仰轴系处于零位, 用机械锁紧装置锁紧, 起到保护的作用。

5) 机械限位装置是当软件限位与感应开关限位不起作用时, 器械挡铁实现其功能, 保证不超过极限位置, 也起到过载保护的作用。

6) 方位轴码盘罩是防止方位轴感应片与电线缠绕在一起造成事故, 起到了保护的作用。

7) 非接触式感应开关是感应方位回转角转动范围, 起限位的作用。

8) 方位轴码盘安装法兰与电机下端盖、码盘进行配合, 起到联接与安装的作用。

4 其它零部件的结构与功能特点

1) 转台底座16的功能是对整个台体的支撑, 通过调整垫铁17与车体相联。底座开有侧面窗口观察装配零部件。

2) 调整垫铁17的功能是调整转台的某点高度, 使其处于水平状态。

3) 俯仰轴减速器22与电机防雨罩24是用来防雨与安装俯仰轴刻度盘25, 保证电机与减速器不被破坏。

4) 俯仰轴码盘防雨罩6是防止雨淋、盐雾等, 保证系统稳定工作。

5) 推力轴承8的功能是承受俯仰轴系与负载所施加的径向力, 让方位轴承承受最小的轴向力。

5 结语

俯仰轴系、方位轴系具有结构简单紧凑、结构尺寸小的优点, 降低了转动惯量, 使选择的电机转矩、功率相对较小, 使转台的平衡性、平稳性提高, 使转台的结构更加合理优化。电机的上端盖与电机外壳、电机外壳与电机下端盖、旋转变压器、方位轴码盘法兰与码盘的装配与拆卸都采用组合式, 把机械限位与机械零位锁紧装置结合起来使结构更加紧凑, 拆装与加工过程更简单、合理。在结构设计时, 充分考虑了方位轴系和俯仰轴系之间的垂直度及回转精度直接影响工作台面的位置精度, 也考虑了两个轴系旋转部件的平衡技术, 只有平衡合理才能减小电机功率, 解决驱动、锁紧、平稳运动和整机可靠性等问题。

参考文献

[1]郭阳宽.双轴伺服转台系统设计与实验研究[D].北京:清华大学, 2004.

车载电子通信技术 篇8

地球本身及其周围空间存在着磁场, 其主要部分是一个偶极场.地心磁偶极子轴线与地球表面的2个交点叫地磁极, 地磁的南 (北) 极实际上是地心磁偶极子的北 (南) 极.地磁极与地理极相近但不重合, 二者夹角约为11.5°.地球磁场的强度和方向随时间、地点而发生变化[1].

磁罗盘利用地磁北作为定向依据, 通过测量物体相对于地磁北的方位实现定向[2].早期利用地磁北定向的是机械式指南针, 随着数字技术的发展和磁传感器研制水平的提高, 电子罗盘获得了较快发展.电子罗盘通过测量地磁场矢量的3个分量, 同时配合姿态角测量传感器测量自身的姿态, 然后通过坐标变换计算出在大地坐标系下的方位, 此大地坐标系以地磁北为参考, 如果利用磁偏角进行修正, 即可计算出以地理北为参考的方位.

1 HMR3000电子罗盘简介

HMR3000是美国霍尼韦尔公司生产的一款电子罗盘, 它采用磁阻传感器和两轴倾斜传感器来提供姿态信息.内置电子常平架, 罗盘即使倾达40°, 也能给出精确的航向.内置的宽动态范围 (±1 G或100 μT) 磁场计允许HMR3000工作在较大的磁场下[3].HMR3000的外形图见图1, 原理框图见图2, 测向示意图见图3.

2 电子罗盘干扰分析

电子罗盘通过感应地磁场指示方向, 当灵敏度范围内存在铁磁性物质干扰时, 其测向结果就会受到影响.以HMR3000电子罗盘为例, 其内部包含2个相互垂直布置的磁场计, 一个为X方向, 另一个为Y方向 (见图4) , 使电子罗盘保持水平和稳定慢慢旋转一周, 得到的X轴向磁场分量和Y轴向磁场分量将会在X-Y坐标上形成一个图形, 在无外界干扰时, 形成圆心在0点的标准圆;在受硬磁性物质影响时, 形成圆心偏离0点的标准圆;在受软磁性物质影响时, 比如电机或线圈, 形成圆心位于0点的椭圆;在受硬磁性物质和软磁性物质同时影响时, 形成圆心偏离0点的椭圆.

电子罗盘在应用时, 必须首先进行标定, 以补偿周围磁场的影响和初始化罗盘参数.标定的原理是通过对X轴向磁场分量和Y轴向磁场分量的平移或比例调整, 使得最终X轴向磁场分量和Y轴向磁场分量在X-Y坐标上形成一个圆心位于0点的标准圆.

在参考文献[2]中, 霍尼韦尔给出了在无干扰时、受车体影响时和车体影响被标定后电子罗盘的磁场计输出, 如图4所示[4].

3 在车载设备上的使用

在车载设备上, 使用HMR3000电子罗盘指示设备的方向.为降低驻车的影响, 电子罗盘使用铝杆举起, 随着设备在方位面上转动.在使用过程中发现电子罗盘的测向误差变化很大.在驻车方向不变的情况下, 标定后测向误差能够满足使用要求, 但在驻车方向变化后, 测向误差明显增大.经过分析, 当驻车方向不变时, 电子罗盘的磁场计输出数据为一偏心椭圆, 经过标定, 能够将数据调整到以0点为圆心的标准圆上, 但是当驻车方向发生变化后, 电子罗盘的数据输出为不同的偏心椭圆, 因此先前标定的数据失效, 导致电子罗盘的测向误差增大.表1示出了驻车方向变化时电子罗盘的测向误差.

在分析了电子罗盘测向误差原因后, 研究出3种方法进行解决:

(1) 软件补偿法

在试验过程中发现, 随着驻车摆向的变化, 电子罗盘的测向误差也呈规律性变化.为此, 考虑在终端采取软件补偿方法减小测向误差.

在驻车以某个摆向对电子罗盘标定后, 将驻车按每30°摆向分别对周围选定目标进行测向, 保存每次的测量结果, 如表1所示.

注1:MAX指在某个驻车摆向时, 电子罗盘对16个目标测量误差的最大值, MIN则指最小值.

注2:因数据较多, 表中不再列出测量值和真实值, 而是直接给出二者差值.

注3:下同.

假设驻车摆向为X度, 需要补偿的角度为Δ度, 采取四阶曲线拟合补偿公式[5]

Δ=A4X4+A3X3+A2X2+A1X+A0

将表1所示驻车摆向数据X=[20 32 53 66 105 126 161 179 199 214 251 267 286 304 335 358]与误差数据Δ=[4.05 4.1 4.35 3.95 3.15 2.15 2 1.4 1.55 1.55 1.85 2.05 2.05 2.05 2.6 3.1]送入matlab软件进行拟合, 可以得出A4=-2.78×10-9, A3=2.251×10-6、A2=-5.317×10-4、A1=0.026 96和A0=3.808, 将该补偿公式嵌入终端处理软件中, 假设测量结果为F, 则实际值F′=F-Δ.采用软件补偿后, 设备的测向误差见表2.

(2) 限定驻车摆向法

软件补偿法的效果比较理想, 但每次测量之前, 需要首先测量驻车摆向, 这个过程大概需要1 min钟, 降低了设备的工作效率.为此又考虑其他方法.在软件补偿法中, 获取了大量的数据, 通过分析, 可以看出, 当驻车摆向在某个较大范围变化时 (比如车头指向南±30°范围) , 罗盘的误差变化不大, 此时, 通过简单的调整罗盘安装偏角即可修正测向误差.通过更换场地验证, 该方法是可行的.测试数据见表3.

(3) 更改系统设计法

罗盘在驻车以某个摆向标定后, 在该摆向上的测试误差满足要求, 证明通过标定能够基本消除车体的影响, 而当驻车摆向变化时, 测向误差增大, 是因为罗盘周围磁环境发生变化所致.因此, 考虑将电子罗盘固定在驻车上, 只用于指示驻车方向, 而在设备中增加角编码器, 用于指示设备和驻车之间夹角, 则设备指向等于罗盘输出+角编码器输出.采用此方法后, 车体对罗盘的影响保持恒定, 在磁场计输出曲线上表现为一个固定的椭圆, 通过标定, 能够补偿外界磁场的影响.采用此种方法的测试数据见表4.

4 结 束 语

电子罗盘在各种领域已经获得了广泛的应用.文中以工程应用为背景, 分析了电子罗盘应用出现的问题, 并给出了3种解决方案, 最终成功解决了这个工程应用问题, 为电子罗盘的应用提供一种新的思路.

参考文献

[1]张开明.地磁场水平分量测量方法的探索究[J].太原师范学院学报, 2007 (2) :88-91.

[2]陈正想.小型化技术与数字磁罗盘的开发[J].水雷战与舰船防护, 2005 (1) .

[3]Honwell Company.HMR3000 datasheet, 2002.

[4]Caruso MJ.Applications of magnetoresistive sensors innavigation systems[J].Sensors and Actuators, 1997, 42 (9) :15-21.

车载式提升机工艺技术应用研究 篇9

关键词：车载提升机　工艺技术　应用研究

中图分类号：TM937　文献标识码：A　文章编号：1674-098X(2012)01(c)-0093-01

本文基于对大庆油田水厂、水源设备、及零部件在维护检修、施工安装前后的拆卸、搬运过程中所面临的提升装运问题的考虑，采取了调查、分析和现场试验的方法，针对使用传统方式和办法提升装运设备及零部件过程中存在的时、费力、不够经济、不够安全的实际问题，以及研制新工具，改进新工艺、采用新技术等情况进行了认真科学的调查、分析、评估、和研究制造。通过生产现场反复试验和改进证明：新研制的车载式提升机在施工和检修现场可以安全有效的完成设备、零部件的提升装运工作，其功能优于传统的操作方式与方法，是一台随车携带、便于操作、经济耐用、安全高效、并且能够适用于多种环境、可以广泛在工程施工和设备维护检修中使用的新型机械工具。

1　问题提出

企业生产过程中，为了确保安全和效益，每年都要定期或不定期的对生产运行设备和零部件进行必要的检修及维护。因此，设备和零部件的拆卸、吊装和搬运是每次都要同时进行的项目。然而，对于工作量较少、设备和零部件重量在一吨左右的，每次都动用吊车，显然是大马拉小车，会增加检修维护成本，并且有的时候受现场环境和条件的制约，并不适合于使用吊车。而采用人工装卸设备和零部件不但劳动强度大、效率低，同时还存在一定的安全隐患。因此，需要研制一种便捷、高效、省时、省力、并且相对比较安全的专用机械工具，来取代传统的人工或不必要的大型吊车作业的方式方法。经过技术人员多年的研制和反复试验，车载式提升机是一利一比较理想并且较为有效的工程检修用辅助工具。

2　车载式提升机的结构

车载式提升机主要由机架、旋转机座、吊臂、棘轮、主动棘爪、止回棘爪、主动摆杆、重型扳手、绞盘、滑轮、齿轮、钢丝绳组成，各个零部件之间的连接和作用均符合力学传动原理和设计效果。车载式提升机整机自重60kG，制造成本不超过1000元，并且可以长时间重复使用。车载式提升机通过一个钢制的圆盘固定在工程车箱板的后部，不用的时候可以拆卸下来保存备用，使用时只需一个人10分钟以内便可安装完毕。

3　车载式提升机的工作原理

车载式提升机在操作使用过程中，主要是利用棘轮机构单项间歇运动的特点，通过手动操作主动摆杆单向驱动棘轮，然后通过齿轮带动绞盘和滑轮，从而产生较强的传动力矩将机械设备或零部件提升到需要的高度，然后利用机架整体转向功能将设备或零部件停放到车辆上、或卸载到车下指定位置上，还可以在施工场地范围内将設备或零部件根据需要进行搬运转移。

4　车载式提升机的特点及适用范围

一是由于车载式提升机不需要专门的电动机或燃油发动机提供动力，完全由一个人操作，通过主动摆杆的机械杠杆传动产生力矩作用于设备或零部件上，可以大大减轻工人的劳动强度，从而提高工作效率。以往200～300kG的设备或零部件往往要2-6个人来搬运，而此时如果用车载式提升机则只需一个人通过手工操控即可完成。

二是使用车载式提升机更加安全。以往一个设备或零部件要几个人来搬运，工人直接接触设备和零部件，如有不慎很可能会伤及作业员工从而导致生产事故。而车载式提升机是将吊钩挂在设备或零部件上后，由一名操控手进行非接触式操作作业，这样则不会导致人员受伤，是较为安全轻便的操作。

三是使用车载式提升机可以降低检修成本。以往检修施工中如果遇有400kG以上的设备或零部件时，往往要向生产调度申请使用吊车机械，而使用吊车每天的工时费用一般在2000元左右。而车载式提升机一般是安装在4～5吨的人机同车的工程车辆上，随车一同到达施工现场，使用起来较为方便，最大可以吊起一吨重的设备，或零部件。

四是车载式提升机适应能力比较强，受当时工程场地和气候条件影响较小、或不受影响，可以在任何检修、施工日根据工作计划需要进行使用操作。

车载式提升机由于轻便、经济、安全、便于拆卸安装和操作，适用于大型车辆不便到达的场地，可以在任何水厂、水源、变电站、转油站、加工车间等生产检修、加工制造现场或任何地面工程施工中使用，多数情况下可以取代大型吊车作业。

5　结论

车载电子通信技术 篇10

由于车载电子设备是由汽车等运输工具以发生位移工作的, 大多在路途中工作, 除在城市等路段行驶有可用消防设施外, 在路途中大多只能靠车上自备灭火器来, 满足消防。目前车上所配消防器材一般为手提式灭火器, 主要有卤代烷、干粉或二氧化碳等, 这些灭火装置一般置于车辆内某一部位, 发生火灾后再由人员手持起动后实施灭火。对车内发生火灾, 且发生较小火灾, 这些灭火装置较为有效, 但对于发现较晚, 不能有效的发现火情时, 引发较大火灾这些车内所配灭火装置作用不大, 此类灭火设备对于保护车载设备及人员安全防护相对滞后, 不能保证有效灭火, 如图1。

2 车载灭火报警系统装置应用

2.1 火灾自动报警系统

火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、联动输出装置启动相应的灭火设备及辅助逃生设施, 它具有能在火灾初期, 将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量, 通过火灾探测器变成电信号, 传输到火灾报警控制器, 并同时以声或光的形式进行警报, 使人们能够及时发现火灾, 并及时采取有效措施, 扑灭初期火灾, 最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失, 是人们同火灾做斗争的有力工具。依据消防报警设计标准GB50116-98, 消防系统按功能可分为火灾自动报警系统和联动系统。前者的功能是在发现火情后, 发出声光报警信号并指示出发生火警的部位, 便于扑灭;后者的功能是在火灾自动报警系统发现火情后, 自动启动各种设备, 避免火灾蔓延直至扑灭火灾。从二者的不同功能可看出它们是密不可分的。实际上有很多火灾自动报警系统同时具有自动联动系统的功能火灾自动报警系统一般由两大部分组成:火灾探测器和火灾报警器。火灾探测器安装在现场, 监视现场有无火警发生;火灾报警器安装在控制中心, 管理所有的火灾探测器。当发现有火警时, 发出声光报警信号通知值班人员, 有的火灾报警器还可启动联动设备灭火。火灾探测器探测火灾发生的原理是检测火灾发生前后某个物理参数的变化。例如:检测温度。当温度升高时, 可以断定有火灾发生。一般通过检测三种物理参数的变化, 判断是否有火灾发生, 这三种物理参数是:烟浓度、温度和光。由此可以把火灾探测器分为感烟探测器、感温探测器和火焰探测器。而实际使用中以前两种最多。感烟探测器检测现场烟浓度的变化, 判断是否有火灾发生;感温探测器检测现场温度的变化, 判断是否有火灾发生。

2.2 设备选型与应用

灭火药剂七氟丙烷 (HFC-227ea、FM-200) 是无色、无味、不导电、无二次污染的气体, 具有清洁、低毒、电绝缘性好, 灭火效率高的特点, 特别是它对臭氧层无破坏, 在大气中的残留时间比较短, 其环保性能明显优于卤代烷, 是目前为止研究开发比较成功的一种洁净气体灭火剂, 被认为是替代卤代烷1301、1211的最理想的产品之一。其典型的防护设施主要应用于电子计算机房、数据处理中心、电信通讯设施、过程控制中心、昂贵的医疗设施、贵重的工业设备、图书馆、博物馆及艺术管、洁净室、消声室、应急电力设施、易燃液体存储区等, 也可用于生产作业火灾危险场所, 象喷漆生产线、电器老化间、印刷机、油开关、油浸变压器、浸渍槽、熔化槽、大型发电机、烘干设备、以及船舶机舱、货舱等。

依据气体灭火设计规范GB50370-2005中4.1.7条通讯机房和电子计算机房等防护区, 七氟丙烷的灭火设计浓度宜采用8%。

3车载火灾自动报警系统联合丙烷灭火设备应用