『壹』 智能網聯汽車汽車網路技術的構成
智能網聯汽車網路
智能網聯汽車是智能汽車與互聯網相結合的高新技術產品，它通過集成多種通信技術將汽車內部各部件、汽車內部與外部之間相連成網路，形成智能網聯系統。網路是智能網聯汽車傳遞的橋梁。
一.智能網聯汽車網路體系構成
智能網聯汽車主要包括三種網路，以車內匯流排通信為基礎的車內網路，也稱車載網路；以短距離無線通信為基礎的車載自組織網路；以遠距離通信為基礎的車載移動互聯網路。因此，智能網聯汽車是融合車載網、車載自組織網和車載移動互聯網的一體化網路系統。
1）車載網路 車載網路是基於CAN、LIN、FLexRay、MOST、乙太網等匯流排技術建立的標准化整車網路，實現車內各電器、電子單元間的狀態信息和控制信號在車內網上的傳輸，使車輛具有狀態感知、故障診斷和管理控制等功能。
2）車載自組織網路 車載自組織網路是基於短距離無線通信技術自主構建的V2V、V2I、V2P之間的無線通信網路，實現V2V、V2I、V2P之間的信息傳播，使車輛具有行駛環境感知、危險辯識、智能控制等功能，並能夠實現V2V、V2I之間的協同控制。
目前研究較多的是V2V和V2I信息交換技術，而V2P信息交換技術研究較少。在中國，V2P信息交換很重要，因為路面上有很多行人、自行車等。中國的交通事故高發於車輛右轉情況下，駕駛員很難看到右邊的行人、自行車等。
3）車載移動互聯網 車載移動互聯網是基於遠距離通信技術構建的車輛與互聯網之間連接的網路，實現車輛信息與各種服務信息在車載移動互聯網上的傳輸，使智能網聯汽車用戶能夠開展商務辦公、信息娛樂服務等。
二.車載網路類型
美國汽車工程師學會（SAE）提出將車載網路劃分為5種類型，分別為A類低速網路、B類中速網路、C類高速網路、D類多媒體網路和E類安全應用網路。不同類型的車載網路需要通過網管進行信號的解析交換，是不同的網路類型能夠相互協調，保證車輛各系統正常運轉。
1）A類低速網路 A類低速網路傳輸速率一般小於10kbit/s，有多種通信協議，該類網路的主要協議是LIN（局域互聯網路）。LIN是用於連接智能感測器、執行器的低成本串列通信網路。LIN採用SCI、UART等通用硬體介面，配以相應的驅動程序，成本低廉，配置靈活，適應面較廣，主要用於電動門窗、電動座椅、車內照明系統和車外照明系統等。
2）B類中速網路 B類中速網路傳輸速率為10-125kbit/s，對實時性要求不太高，主要面向獨立模塊之間數據共享的中速網路。目前該網路的主流協議是低速CAN（控制器區域網絡），主要用於故障診斷、空調、儀表顯示等。
3）C類高速網路 C類高速網路傳輸速率為125-1000kbit/s，對實時性要求高，主要面向高速、實施閉環控制的多路傳輸網。這類網路的主流協議是低速CAN、FlexRay等協議，主要用於牽引力控制、發動機控制、ABS、ASR、ESP、懸架控制等。
4）D類多媒體網路 D類多媒體網路傳輸速率為250kbit/s-100Mbit/s,該網路協議主要有MOST、乙太網、藍牙、ZigBee技術等，主要用於要求傳輸效率較高的多媒體系統、導航系統等。
5）E類安全網路 E類安全網路傳輸速率為10Mbit/s,主要面向汽車安全系統的網路。
隨著汽車智能化和網路化的發展，網路寬頻和傳輸速率要求越來越高，車載網路類型會不斷增加。
智能網聯汽車各種網路之間是一種相輔相成的配合關系，整車廠可以從實時性、可靠性、經濟性等多方面出發，選擇合適的網路配合使用，充分發揮各類網路技術的優勢。
三.車載網路特點
智能網路汽車車載網路具有以下特點：
1）復雜化 智能網聯汽車電控系統的網路體系結構復雜，它包含多達數百個ECU通信節點，ECU被劃分到十幾個不同的網路子系統之中，由ECU產生的需要進行通信的信號個數多達數千個。
2）異構化 為滿足各個功能子系統在網路帶寬、實時性、可靠性和安全性的不同需求，CAN、LIN、FlexRay、MOST、乙太網、自組織網路、移動互聯網等多種網路技術都在智能網聯汽車上得到應用，因此，不同網路子系統中所採用的網路技術之間存在很大程度的異構性。這種異構性不僅體現在網路類型的不同方面，而且同種類型的網路在帶寬和傳輸速率方面也存在異構性，如高速CAN和低速CAN。網關用來實現不同網路子系統之間的互聯和異構網路的集成，所以在網關內需要對協議進行轉換。
3）網關互聯的層次化架構 智能網聯汽車電控系統和先進駕駛輔助系統的網路體系結構具有層次化特點，它同時包括同一網路子系統內不同ECU之間的通信和兩個或多個子系統所包含的ECU之間的跨網關通信等多種情況。如防碰撞系統功能的實現依賴於安全子系統、底盤控制子系統、車身子系統以及V2V、V2I、V2P之間的交互和協同控制。
4）通信節點組成和拓撲結構是變化的 智能網聯汽車需要實現V2V、V2I、V2P之間的通信，所以它的網路體系結構中包含的通信節點和體系結構的拓撲結構是變化的。
『貳』 淺談汽車車載網路的技術應用論文
隨著電控系統的日益復雜，車載網路是現代汽車電子技術發展的必然趨勢。下面是我帶來的關於汽車車載網路的應用論文的內容，歡迎閱讀參考!
汽車車載網路的應用論文篇1：《淺談汽車車載網路的應用》
一、引言
隨著汽車工業日新月異的發展，現代汽車上使用了大量的電子控制裝置，許多中高檔轎車上採用了十幾個甚至二十幾個電控單元，而每一個電控單元都需要與相關的多個感測器和執行器發生通訊，並且各控制單元間也需要進行信息交換，如果每項信息都通過各自獨立的數據線進行傳輸，這樣會導致電控單元針腳數增加，整個電控系統的線束和插接件也會增加，故障率也會增加等諸多問題。
為了簡化線路，提高各電控單元之間的通信速度，降低故障頻率，一種新型的數據網路CAN數據匯流排應運而生。CAN匯流排具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強;在自動化電子領域的汽車發動機控制部件、感測器、抗滑系統等應用中，CAN的位速率可高達1Mbps。同時，它可以廉價地用於交通運載工具電氣系統中。
二、CAN匯流排簡介
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器區域網，是由ISO定義的串列通訊匯流排，主要用來實現車載各電控單元之間的信息交換，形成車載網路系統， CAN數據匯流排又稱為CAN—BUS匯流排。它具有信息共享，減少了導線數量，大大減輕配線束的重量，控制單元和控制單元插腳最小化，提高可靠性和可維修性等優點。
CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網路。其工作採用單片機作為直接控制單元，用於對感測器和執行部件的直接控制。每個單片機都是控制網路上的一個節點，一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條導線共同接在節點上，這兩條導線就稱作數據匯流排(Bus)。CAN數據匯流排中數據傳遞就像一個電話會議，一個電話用戶就相當於控制單元，它將數據“講入”網路中，其他用戶通過網路“接聽”數據，對這組數據感興趣的用戶就會利用數據，不感興趣的用戶可以忽略該數據。
一個由CAN匯流排構成的單一網路中，理論上可以掛接無數個節點，但實際應用中，所掛接的節點數目會受到網路硬體的電氣特性或延遲時間的限制。使用計算機網路進行通信的前提是，各電控單元必須使用和解讀相同的“電子語言”，這種語言稱“協議”。汽車電腦網路常見的傳輸協議有多種，為了並實現與眾多的控制與測試儀器之間的數據交換，就必須制定標準的通信協議。隨著CAN在各種領域的應用和推廣，1991年9月Philips Semiconctors制定並發布了CAN技術規范(Version 2.0)。該技術包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報文標准格式，而2.0B給出了標準的和擴展的兩種格式。1993年11月ISO頒布了道路交通運輸工具—數據信息交換—高速通信區域網國際標准ISO 11898，為控制區域網的標准化和規范化鋪平了道路。美國的汽車工程學會SAE 2000年提出的J 1939，成為貨車和客車中控制器區域網的通用標准。
三、CAN-BUS數據匯流排的組成與結構
CAN-BUS系統主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收發器、CAN-BUS數據傳輸線和CAN-BUS終端電阻。：
1.CAN控制器，CAN收發器
CAN-BUS上的每個控制單元中均設有一個CAN控制器和一個CAN收發器。CAN控制器主要用來接收微處理器傳來的信息，對這些信息進行處理並傳給CAN收發器，同時CAN控制器也接收來自CAN收發器傳來的數據，對這些數據進行處理，並傳給控制單元的微處理器。
CAN收發器用來接收CAN控制器送來的數據，並將其發送到CAN數據傳輸匯流排上，同時CAN收發器也接收CAN數據匯流排上的數據，並將其傳給CAN控制器。
2.數據匯流排終端電阻
CAN-BUS數據匯流排兩端通過終端電阻連接，終端電阻可以防止數據在到達線路終端後象回聲一樣返回，並因此而干擾原始數據，從而保證了數據的正確傳送，終端電阻裝在控制單元內。
3.數據傳輸匯流排
數據傳輸匯流排大部分車型用的是兩條雙向數據線，分為高位﹝CAN-H﹞和低位﹝CAN-L﹞數據線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，兩條數據線纏繞在一起，要求至少每2.5cm就要扭絞一次，兩條線上的電位是相反的，電壓的和總等於常值。
四、車載網路的應用分類
車載網路按照應用加以劃分，大致可以分為4個系統：車身系統、動力傳動系統、安全系統、信息系統。
1.動力傳動系統
在動力傳動系統內，動力傳動系統模塊的位置比較集中，可固定在一處，利用網路將發動機艙內設置的模塊連接起來。在將汽車的主要因素—跑、停止與拐彎這些功能用網路連接起來時，就需要高速網路。
動力CAN數據匯流排一般連接3塊電腦，它們是發動機、ABS/EDL及自動變速器電腦(動力CAN數據匯流排實際可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦)。匯流排可以同時傳遞10組數據，發動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動變速器電腦2組。數據匯流排以500Kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0.25ms，每一電控單元7~20ms發送一次數據。優先權順序為ABS/EDL電控單元→發動機電控單元→自動變速器電控單元。
在動力傳動系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時利用數據，所以需要一個高性能的發送器，高速發送器會加快點火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據匯流排連接點通常置於控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點也可能設在發動機電控單元內部。
2.車身系統
與動力傳動系統相比，汽車上的各處都配置有車身系統的部件。因此，線束變長，容易受到干擾的影響。為了防干擾應盡量降低通信速度。在車身系統中，因為人機介面的模塊、節點的數量增加，通信速度控制將不是問題，但成本相對增加，對此，人們正在摸索更廉價的解決方案，目前常常採用直連匯流排及輔助匯流排。
舒適CAN數據匯流排連接一般連接七個控制單元，包括中央控制單元、車前車後各一個受控單元及四個車門的控制單元。舒適CAN數據傳遞有七大功能：中控門鎖、電動窗、照明開關、空調、組合儀表、後視境加熱及自診斷功能。控制單元的各條傳輸線以星狀形式匯聚一點。這樣做的好處是：如果一個控制單元發生故障，其他控制單元仍可發送各自的數據。該系統使經過車門的導線數量減少，線路變得簡單。如果線路中某處出現對地短路，對正極短路或線路間短路，CAN系統會立即轉為應急模式運行或轉為單線模式運行。
數據匯流排以62.5Kbit/s速率傳遞數據，每一組數據傳遞大約需要1ms，每個電控單元20ms發送一次數據。優先權順序為：中央控制單元→駕駛員側車門控制單元→前排乘客側車門控制單元→左後車門控制單元→右後車門控制單元。由於舒適系統中的數據可以用較低的速率傳遞，所以發送器性能比動力傳動系統發送器的性能低。
整個汽車車身系統電路主要有三大塊：主控單元電路、受控單元電路、門控單元電路。
主控單元按收開關信號之後，先進行分析處理，然後通過CAN匯流排把控制指令發送給各受控端，各受控端響應後作出相應的動作。車前、車後控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求執行，並把執行的結果反饋給主控端。門控單元不但通過CAN總接收主控端的指令，還接收車門上的開關信號輸入。根據指令和開關信號，門控單元會做出相應動作，然後把執行結果發往主控單元。
(1)安全系統
這是指根據多個感測器的信息使安全氣囊啟動的系統，由於安全系統涉及到人的生命安全，加之在汽車中氣囊數目很多，碰撞感測器多等原因，要求安全系統必須具備通信速度快、通信可靠性高等特點。
(2)信息系統
信息系統在車上的應用很廣泛，例如車載電話、音響等系統的應用。對信息系統通信匯流排的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒體一般採用光纖或銅線，因為此兩種介質傳輸的速度非常快，能滿足信息系統的高速化需求。
五、CAN匯流排技術在汽車中應用的關鍵技術
利用CAN匯流排構建一個車內網路，需要解決的關鍵技術問題有：
(1)匯流排傳輸信息的速率、容量、優先等級、節點容量等技術問題
(2)高電磁干擾環境下的可靠數據傳輸
(3)確定最大傳輸時的延時大小
(4)網路的容錯技術
(5)網路的監控和故障診斷功能
(6)實時控制網路的時間特性
(7)安裝與維護中的布線
(8)網路節點的增加與軟硬體更新(可擴展性)
六、結束語
CAN匯流排作為一種可靠的汽車計算機網路匯流排，現已開始在先進的汽車上得到應用，從而使得各汽車計算機控制單元能夠通過CAN匯流排共享所有的信息和資源，以達到簡化布線、減少感測器數量、避免控制功能重復、提高系統可靠性和可維護性、降低成本、更好地匹配和協調各個控制系統之目的，隨著汽車電子技術的發展，具有高度靈活性、簡單的擴展性、優良的抗干擾性和糾錯能力的CAN匯流排通信協議必將在汽車電控系統中得到更廣泛的應用。
參考文獻：
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汽車車載 網路技術 論文篇2：《試談現代汽車車載網路技術》
為了解決汽車自動化程度提高和控制系統穩定性的矛盾,20世紀80年代,業界引入了車載網路,使用車載網路降低線束的使用量,能提高控制系統的穩定性,對於控制整車的成本也具有積極的作用[2]。筆者結合自身的工作實踐,對現代汽車車載網路技術進行了分析和探討,以期推動車載網路技術的發展。
1常見的車載網路技術
車載網路技術的發展和應用大幅的簡化了汽車線路,降低了線束的用量,同時車載網路技術也提高了信息傳輸的速度,增強了汽車控制系統的穩定性和可靠性[3]。不同的汽車製造商發展了很多的車載網路技術,不同類型的車載網路需要通過網關進行信號的解析交換,使不同的網路類型能夠相互協調,保證車輛各系統正常運轉[4]。
控制器區域網(CAN)是國際上應用最廣泛的網路匯流排之一,其數據信息傳輸速度最大可達1Mbit/s,採用雙絞線作為傳輸介質,屬於中速網路,在現實應用中能向控制器區域網中接入很多的電子器件,大幅降低線束用量,目前控制器區域網主要應用於汽車電子信息中心、故障診斷等,具有較高的抗電磁干擾特性,在汽車整車中多應用於發動機電控單元、ABS電控單元、組合儀表電控單元等[5]。局部連接網路(LIN)信息傳輸速度較低為20Kbit/s,它屬於低速網路,在現實應用中常作為一種輔助匯流排,輔助CAN匯流排工作,其訪問方式為單主多從,目前主要應用於轉向盤、車門、座椅、空調系統、防盜系統等。
局部聯結網路的先進之處在於數字信號代替了之前的模擬信號,滿足了汽車對低速網路的需求。多媒體定向系統傳輸具有較高的數據傳輸速度,在低成本的條件下棋數據傳輸速度可達24.8Mbit/s,採用塑料光纜作為傳輸介質,屬於高速網路,主要應用於對數據傳輸速度較高的汽車多媒體系統,例如連接車載導航器、無線設備、車載電話等。
由於使用的是塑料光纖,其信號比較可靠,維護也比較簡單。線控技術最初源於航空航天領域,線控技術使用電子器件將控制單元和執行器連接起來,大大減少了機械連接裝置和液壓連接裝置的使用。線控技術屬於高速網路,在汽車的安全性系統中有重要應用,線控系統能通過感測器感知車輪的轉向角度,通過ECU判斷並進行數據處理,提高了車輪轉向的安全性。線控制動系統通過導線也能對汽車制動情況進行感知,使汽車制動系統的反應的速度和感知靈敏度得到大幅度提高。D2B匯流排技術是針對汽車多媒體和通信需求開發的一種車載網路技術,採用光纖為傳輸介質,傳輸速度快,屬於高速網路,可連接多媒體設備、語音電控單元等。D2B匯流排技術使用光纖進行數據傳輸,應用范圍廣,傳輸信號穩定性強,不受電磁、廣播、輻射等干擾。
2車載網路的應用
車身系統的部件分布在汽車裝置的各處,如果使用線束則線束較長,容易受到廣播、電磁等其他信號的干擾,為了避免其他信號的干擾,在工程實踐應用中通常採用降低通信速度來解決,由於車身系統組成復雜,使用了大量的人機介面的模塊,相應的節點數量也比較大,通信速度控制難度不大,但是會提高汽車整車的組裝成本,目前車載網路技術在車身系統的應用主要是利用直連匯流排和輔助匯流排來完成信號的傳遞。控制器區域網(CAN)的數據匯流排上一般連接有中央控制單元、四個車門的控制單元和車前車後各有一個控制單元等七個控制單元,實現對中控門鎖、電動車窗、照明、空調系統等部件的控制。
其網路形式為星狀形式,單一控制單元的故障不影響整個網路的使用,其他控制單元仍能夠收發數據,提高了控制系統的穩定性。動力傳動系統作為汽車控制系統的核心,需要對汽車的啟動、運行、停止、拐彎等進行監測和控制,這對數據傳輸速度有較高的要求,需要使用高速網路。現代汽車的動力CAN數據匯流排一般連接發動機、ABS/EDL和自動變速器三塊電腦,CAN數據匯流排能同時傳輸10組數據,在動力傳動系統中要求數據傳遞盡可能的快,所以常使用高性能的發送器,以便於點火系統間數據高速度傳輸。
安全系統是指汽車的安全氣囊啟動系統,目前已成為小型汽車的標准配置,安全系統要實現對駕乘人員的有效保護,必須要多外界的碰撞等突發情況做出快速的反應,由於汽車的安全氣囊設置較多,感知外界碰撞強度的碰撞感測器也較多,所以對通信速度和傳輸可靠性要求較高。信息系統是近年來在汽車上應用較多的新技術,主要是為了滿足駕乘人員的車載電話、音響、倒車雷達、多媒體等功能的使用,由於需要的通信容量大、速度快,所以一般使用光纖,其傳輸速度能有效滿足汽車信息系統的要求。
3車載網路技術的發展趨勢
3.1汽車線控技術的發展
汽車線控技術的應用有效解決了傳統的機械連接和液壓連接反饋時間長,裝置結構復雜等缺點,使用線控技術可以有效的減少液壓和機械控制裝置,提高控制系統的穩定性和靈敏度,有利於為汽車的重新設計和布局優化提供空間。目前線控技術在汽車控制和汽車制動系統中已經得到了廣泛使用,未來在汽車的遠程式控制制、防抱死等領域將發揮積極的作用。
3.2汽車光纖技術的發展
汽車光纖技術具有通信容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強等特點,能有效滿足動力傳輸系統對數據傳輸高速度的要求,能滿足信息系統傳輸容量大的需要,必將在未來的汽車控制系統中得到應用。同時,光纖傳輸技術允許有較高的數據傳輸速率和較高的信噪比,在汽車發動機實時控制、車輛狀態監測和通斷負載的開關控制等方面有重要的應用。
4結語
綜上所述,汽車車載網路技術的發展和應用符合汽車自動化、智能化和節能化的發展方向,提高了汽車控制系統的靈敏度和穩定性,為汽車的布局優化和重新設計提高了空間,並且大大降低了整車製造成本,提升了現代汽車的技術水平。
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