第1章汽車車載網(wǎng)絡技術認知

第1章汽車車載網(wǎng)絡技術認知車載網(wǎng)絡技術概述車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成與功能車載網(wǎng)絡技術的通信協(xié)議與標準車載網(wǎng)絡技術的應用實例車載網(wǎng)絡技術的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢車載網(wǎng)絡技術概述0120世紀80年代，車載網(wǎng)絡技術開始萌芽，主要實現(xiàn)車輛內(nèi)部簡單通信。初始階段90年代至2000年初，隨著CAN總線等技術的出現(xiàn)，車載網(wǎng)絡技術得到快速發(fā)展。發(fā)展階段2010年至今，車載網(wǎng)絡技術不斷成熟，以太網(wǎng)、5G等新技術不斷涌現(xiàn)。成熟階段車載網(wǎng)絡技術的發(fā)展歷程車載網(wǎng)絡技術是指應用于汽車內(nèi)部，實現(xiàn)車輛各部件之間、車輛與外部環(huán)境之間信息交互的技術。定義實時性、可靠性、安全性、低成本等。特點車載網(wǎng)絡技術的定義與特點根據(jù)傳輸介質(zhì)不同，可分為有線和無線車載網(wǎng)絡技術；根據(jù)應用領域不同，可分為動力總成系統(tǒng)、車身電子系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)等。動力總成系統(tǒng)主要用于發(fā)動機和變速器控制；車身電子系統(tǒng)用于照明、空調(diào)等控制；底盤控制系統(tǒng)用于制動、轉向等控制。車載網(wǎng)絡技術的分類及應用領域應用領域分類車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成與功能02控制器傳感器執(zhí)行器通信網(wǎng)絡車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的基本組成01020304車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心部件，負責接收、處理和發(fā)送各種信號。用于檢測車輛狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)，將檢測到的信號轉換為電信號并發(fā)送給控制器。根據(jù)控制器發(fā)出的指令，執(zhí)行相應的動作，如控制發(fā)動機、制動系統(tǒng)等。實現(xiàn)控制器、傳感器和執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。通過車載網(wǎng)絡系統(tǒng)，車輛各部件之間可以實現(xiàn)信息共享，提高車輛的整體性能。信息共享車載網(wǎng)絡系統(tǒng)可以實時監(jiān)測車輛各部件的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并診斷故障。故障診斷通過車載網(wǎng)絡系統(tǒng)，車主可以遠程控制車輛的某些功能，如遠程啟動、遠程鎖車等。遠程控制車載網(wǎng)絡系統(tǒng)可以與智能手機等設備連接，提供導航、語音控制等智能化服務。智能化服務車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的主要功能第二季度第一季度第四季度第三季度總線型拓撲星型拓撲環(huán)型拓撲網(wǎng)狀拓撲車載網(wǎng)絡系統(tǒng)的拓撲結構所有設備都連接在一條通信總線上，數(shù)據(jù)傳輸采用廣播方式。優(yōu)點是結構簡單、成本低；缺點是通信效率低，總線故障會影響整個系統(tǒng)。每個設備都與中央節(jié)點連接，中央節(jié)點負責數(shù)據(jù)的轉發(fā)和處理。優(yōu)點是通信效率高，某個設備故障不會影響其他設備；缺點是中央節(jié)點負擔重，易發(fā)生故障。設備之間形成一個閉環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中單向傳輸。優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸方向一致，易于實現(xiàn)；缺點是某個設備故障會導致整個系統(tǒng)癱瘓。設備之間任意連接，形成復雜的網(wǎng)絡結構。優(yōu)點是通信靈活、可靠性高；缺點是結構復雜、成本高。車載網(wǎng)絡技術的通信協(xié)議與標準03CAN總線概述CAN（ControllerAreaNetwork）總線是一種用于實時應用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線通信原理CAN總線通信采用差分電壓傳送，兩條信號線被稱為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)時均是2.5V左右，此時狀態(tài)表示為邏輯"1"，也可以叫做"隱性"。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯"0"，稱為"顯形"，此時，通常電壓值為CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。CAN總線通信特點CAN總線具有多主控制、系統(tǒng)柔軟性、通信速度快、通信距離遠、檢錯能力強等特點。CAN總線通信協(xié)議LIN總線概述01LIN（LocalInterconnectNetwork）是一種低成本的串行通訊協(xié)議，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN總線通信原理02LIN總線的通信基于UART/SCI（通用異步收發(fā)傳輸器/串行接口）數(shù)據(jù)格式，采用單主控制器/多從設備的模式，僅使用一根12V信號總線和一個無固定時間基準的節(jié)點同步時鐘線。LIN總線通信特點03LIN總線具有結構簡單、成本低廉、便于維護等特點，主要用于汽車中不需要高速傳輸?shù)膱龊?。LIN總線通信協(xié)議FlexRay總線概述FlexRay是一種用于汽車的高速、可確定性的，具備故障容錯能力的總線標準，它將事件觸發(fā)和時間觸發(fā)兩種方式相結合，具有高效的網(wǎng)絡利用率和系統(tǒng)靈活性特點，可以作為新一代汽車內(nèi)部網(wǎng)絡的主干網(wǎng)絡。FlexRay總線通信原理FlexRay總線的通信機制包括靜態(tài)段和動態(tài)段。在靜態(tài)段中采用時間觸發(fā)方式傳輸，動態(tài)段采用事件觸發(fā)方式傳輸。FlexRay總線通信特點FlexRay具有高速率、高可靠性、低延遲等特點，適用于對實時性要求較高的系統(tǒng)。FlexRay總線通信協(xié)議MOST總線通信協(xié)議MOST具有帶寬高、傳輸速度快、抗干擾能力強等特點，適用于對數(shù)據(jù)傳輸速率和穩(wěn)定性要求較高的場合。MOST總線通信特點MOST（MediaOrientedSystemsTransport）是一種專門針對車內(nèi)使用的高質(zhì)量多媒體網(wǎng)絡標準，它能夠滿足汽車環(huán)境中音頻、視頻及數(shù)據(jù)的高速傳輸需求。MOST總線概述MOST總線采用光纖作為傳輸介質(zhì)，通過時分復用技術實現(xiàn)多路信號的并行傳輸。MOST總線通信原理車載網(wǎng)絡技術的應用實例04車載網(wǎng)絡技術可實現(xiàn)發(fā)動機各項參數(shù)的實時監(jiān)測與調(diào)整，如燃油噴射量、點火時機等，確保發(fā)動機高效、穩(wěn)定運行。發(fā)動機控制通過與發(fā)動機控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，實現(xiàn)變速器的自動換擋和扭矩傳遞，提高車輛的動力性和經(jīng)濟性。變速器控制在電動汽車中，車載網(wǎng)絡技術可監(jiān)測電池狀態(tài)，確保電池安全、高效地工作，同時延長電池使用壽命。電池管理系統(tǒng)動力系統(tǒng)控制中的應用車窗控制駕駛員可通過車載網(wǎng)絡控制系統(tǒng)實現(xiàn)車窗的升降和防夾功能，提高乘坐舒適性和安全性?？照{(diào)控制車載網(wǎng)絡技術可實現(xiàn)空調(diào)的自動控制，根據(jù)車內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)自動調(diào)節(jié)空調(diào)運行狀態(tài)，提供舒適的駕乘環(huán)境。燈光控制通過車載網(wǎng)絡技術，可實現(xiàn)車燈的自動控制，如自動頭燈、自適應遠近光等，提高行車安全性。車身控制中的應用導航系統(tǒng)車載網(wǎng)絡技術可將導航系統(tǒng)與車輛其他系統(tǒng)相連，實現(xiàn)實時路況信息獲取、語音控制等功能，提高導航的準確性和便捷性。音響系統(tǒng)通過車載網(wǎng)絡技術，可實現(xiàn)音響系統(tǒng)的遠程控制，如播放音樂、接聽電話等，提升駕乘體驗。車載互聯(lián)通過車載網(wǎng)絡技術，車輛可與外部網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)車載WiFi、在線音樂、在線電影等互聯(lián)網(wǎng)功能，豐富駕乘人員的娛樂生活。信息娛樂系統(tǒng)中的應用車載網(wǎng)絡技術可實現(xiàn)自適應巡航控制，通過雷達或攝像頭等傳感器監(jiān)測前方車輛和路況信息，自動調(diào)整車速和車距，提高行車安全性。自適應巡航通過車載網(wǎng)絡技術獲取車道線信息，自動調(diào)整車輛行駛軌跡，確保車輛在車道內(nèi)穩(wěn)定行駛，減少駕駛員的疲勞和失誤。車道保持輔助車載網(wǎng)絡技術可結合超聲波或攝像頭等傳感器實現(xiàn)自動泊車功能，幫助駕駛員在復雜的停車環(huán)境中輕松完成泊車操作。自動泊車輔助先進駕駛輔助系統(tǒng)中的應用車載網(wǎng)絡技術的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢05123隨著汽車智能化和聯(lián)網(wǎng)化程度的提高，車載網(wǎng)絡面臨的安全威脅也日益嚴重，如黑客攻擊、惡意軟件等。網(wǎng)絡安全性車載網(wǎng)絡中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量巨大，如何保證數(shù)據(jù)的實時性和準確性是車載網(wǎng)絡技術面臨的挑戰(zhàn)之一。數(shù)據(jù)傳輸效率車載網(wǎng)絡的覆蓋范圍需要覆蓋車輛行駛的各種環(huán)境，包括城市、鄉(xiāng)村、高速公路等，如何實現(xiàn)全覆蓋是一個難題。網(wǎng)絡覆蓋范圍車載網(wǎng)絡技術面臨的挑戰(zhàn)車載網(wǎng)絡將實現(xiàn)更加智能化的功能，如自動駕駛、智能交通等。智能化5G技術車路協(xié)同5G技術的應用將極大提升車載網(wǎng)絡的傳輸速度和穩(wěn)定性。車載網(wǎng)絡將與智能交通系統(tǒng)、智慧城市等實現(xiàn)更加緊密的結合，實現(xiàn)車路協(xié)同。030201車載網(wǎng)絡技術的發(fā)展趨勢03大數(shù)據(jù)與人