智能车载传感器的发展研究现状的文献综述
1.1研究背景和意义
智能车辆是智能交通系统的重要构成部分,其研究的主要目的在于降低日趋严重的交通事故发生率,提高现有道路交通的效率,在某种程度上缓解能源消耗和环境污染等问题。智能传感器的概念最初是美国宇航员在开发宇宙飞船的过程中形成的,目前一般认为,凡是在同一壳体内既有敏感元件,又有信号处理线路和微机的传感器就是智能传感器。
然而在汽车应用通常被视为传感器最困难的领域之一。汽车传感器大多处于非常恶劣的运行环境中,例如,工作状态时的高温、静止待命时的低温、高浓度的油蒸汽和活性气体、以及高速运动和高强度的冲击和振动等。因此,传感器和电路必须要有高稳定性、抗环境干扰和自适应性以及自补偿调制的能力。
传感器作为电子技术领域的关键装置,主要功能是把非电量信号按照某种规律转换成电量信号。一般情况下是由敏感元件与转换元件两种组成,并依据相关的数学算法进行信号的转换。随着电子技术的迅速发展,传感器向智能化发展,智能传感器主要是由传感器集成化和微处理器相融合的产物,能够实现自动诊断、校准、通信以及数据分析处理等,通过一系列的信息处理和调节,保障汽车的安全和稳定。智能车辆利用各种传感器技术获取车体自身和车外环境的状态信息。经过智能算法对其进行分析、融合处理,将最终的决策结果传递给驾驶者,在危险发生之前,提醒驾驶员做出必要的回避动作,避免事故发生;在紧急状况下,驾驶者无法做出反应时,智能车辆能自主完成规避危险任务,帮助驾驶人员避免危险发生。
传感器是智能汽车电子系统的关键信息收集和反馈装置,智能传感器根据一定的数学算法,在感知汽车运行状况的时候,最大限度的降低了温度、湿度和风速对传感器的影响,真正做到对驾驶员、乘客和周边环境的信息的精确收集,及时传输给控制器对其进行判断,是否存在危险,并快速给出处理措施,确保汽车的行驶安全。
随着电子技术的迅速发展,传感器向智能化方向发展,促进了汽车行业的向更高层次的发展,智能传感器主要是由传感器集成化和微处理器相融合的产物,能够实现自动诊断、校准、通信以及数据分析处理等,特别是在非正常条件下,通过一系列的信息处理和调节,保障汽车的安全和稳定。传感器的质量直接决定着汽车电子系统的水平。普通的传感器在遇到复杂外部环境时,对于获取的数据容易受到外部的影响,进而产生偏差,影响了汽车电子系统的性能的发挥,甚至严重情况下威胁到了汽车驾驶员和乘客的人身安全,而智能传感器可以高精度的、准确的收集和反馈信息,提高了汽车电子系统性能的发挥,增强了汽车运行的安全度和舒适性。一般情况下传感器感知汽车的外部环境和内部情况,并向控制器进行发送信息,控制器在接受传感器的信息后,进行程序软件的处理,最后把处理指令传送至执行器中,确保汽车根据内外环境做出最优的调整,进而保障汽车的安全和可靠。其中传感器种类众多,从类别上可以分为机械、声音、电子、磁场、热量和辐射等,从具体使用上可以分为温度传感器、车速传感器、气压传感器等。
1.3国内研究现状
20整纪60年代以前,汽车上的电子系统应用还很少,自20世纪70年代后期以来,电子系统越来越多地用于汽车领域。最近10年中,汽车电子控制系统更是发展迅速,几乎所有的系统都是电子化的。汽车传感器发展紧随汽车电子产品的进步,在过去的20多年里,基予半导体技术,如,微机械加工、薄膜技术和霍尔/AMR(各向异性磁敏电阻)技术已被广泛应用。未来汽车电子传感器的发展方向主要是新结构、新材料和新工艺的应用,总的发展趋势是多功能化、集成化、轻便化、智能化,随着汽车电子技术的更进一步发展,汽车智能传感器的应用会越来越广泛。相关方面预计,2017年汽车行业对传感器的需求在110亿美元左右,智能传感器的销售额将以每年20%的速度增长。
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