第1章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)知

第1章汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)知車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成與功能車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述0120世紀(jì)80年代，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開始萌芽，主要實(shí)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(shù)的出現(xiàn)，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到快速發(fā)展。發(fā)展階段2010年至今，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷成熟，以太網(wǎng)、5G等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。成熟階段車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展歷程車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指應(yīng)用于汽車內(nèi)部，實(shí)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(shù)。定義實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性、低成本等。特點(diǎn)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的定義與特點(diǎn)根據(jù)傳輸介質(zhì)不同，可分為有線和無線車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，可分為動(dòng)力總成系統(tǒng)、車身電子系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)等。動(dòng)力總成系統(tǒng)主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)、轉(zhuǎn)向等控制。車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的分類及應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域分類車載網(wǎng)絡(luò)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(luò)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本組成01020304車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)接收、處理和發(fā)送各種信號(hào)。用于檢測車輛狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)，將檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(yīng)的動(dòng)作，如控制發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)等。實(shí)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(luò)系統(tǒng)，車輛各部件之間可以實(shí)現(xiàn)信息共享，提高車輛的整體性能。信息共享車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛各部件的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷故障。故障診斷通過車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，車主可以遠(yuǎn)程控制車輛的某些功能，如遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程鎖車等。遠(yuǎn)程控制車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以與智能手機(jī)等設(shè)備連接，提供導(dǎo)航、語音控制等智能化服務(wù)。智能化服務(wù)車載網(wǎng)絡(luò)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?fù)湫切屯負(fù)洵h(huán)型拓?fù)渚W(wǎng)狀拓?fù)滠囕d網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有設(shè)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低；缺點(diǎn)是通信效率低，總線故障會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)。每個(gè)設(shè)備都與中央節(jié)點(diǎn)連接，中央節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和處理。優(yōu)點(diǎn)是通信效率高，某個(gè)設(shè)備故障不會(huì)影響其他設(shè)備；缺點(diǎn)是中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，易發(fā)生故障。設(shè)備之間形成一個(gè)閉環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中單向傳輸。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸方向一致，易于實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是某個(gè)設(shè)備故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。設(shè)備之間任意連接，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是通信靈活、可靠性高；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)03CAN總線概述CAN（ControllerAreaNetwork）總線是一種用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)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(hào)線被稱為CAN_H和CAN_L，靜態(tài)時(shí)均是2.5V左右，此時(shí)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(shí)，通常電壓值為CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。CAN總線通信特點(diǎn)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(yuǎn)、檢錯(cuò)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。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(shí)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(shè)備的模式，僅使用一根12V信號(hào)總線和一個(gè)無固定時(shí)間基準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)同步時(shí)鐘線。LIN總線通信特點(diǎn)03LIN總線具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于維護(hù)等特點(diǎn)，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(cuò)能力的總線標(biāo)準(zhǔn)，它將事件觸發(fā)和時(shí)間觸發(fā)兩種方式相結(jié)合，具有高效的網(wǎng)絡(luò)利用率和系統(tǒng)靈活性特點(diǎn)，可以作為新一代汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)絡(luò)。FlexRay總線通信原理FlexRay總線的通信機(jī)制包括靜態(tài)段和動(dòng)態(tài)段。在靜態(tài)段中采用時(shí)間觸發(fā)方式傳輸，動(dòng)態(tài)段采用事件觸發(fā)方式傳輸。FlexRay總線通信特點(diǎn)FlexRay具有高速率、高可靠性、低延遲等特點(diǎn)，適用于對實(shí)時(shí)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(qiáng)等特點(diǎn)，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(diǎn)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(luò)標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)的并行傳輸。MOST總線通信原理車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例04車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與調(diào)整，如燃油噴射量、點(diǎn)火時(shí)機(jī)等，確保發(fā)動(dòng)機(jī)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)控制通過與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)變速器的自動(dòng)換擋和扭矩傳遞，提高車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。變速器控制在電動(dòng)汽車中，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可監(jiān)測電池狀態(tài)，確保電池安全、高效地工作，同時(shí)延長電池使用壽命。電池管理系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用車窗控制駕駛員可通過車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)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(luò)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)空調(diào)的自動(dòng)控制，根據(jù)車內(nèi)溫度、濕度等參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)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(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)車燈的自動(dòng)控制，如自動(dòng)頭燈、自適應(yīng)遠(yuǎn)近光等，提高行車安全性。車身控制中的應(yīng)用導(dǎo)航系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可將導(dǎo)航系統(tǒng)與車輛其他系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)路況信息獲取、語音控制等功能，提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性和便捷性。音響系統(tǒng)通過車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)音響系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，如播放音樂、接聽電話等，提升駕乘體驗(yàn)。車載互聯(lián)通過車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，車輛可與外部網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)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(yīng)用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)巡航控制，通過雷達(dá)或攝像頭等傳感器監(jiān)測前方車輛和路況信息，自動(dòng)調(diào)整車速和車距，提高行車安全性。自適應(yīng)巡航通過車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取車道線信息，自動(dòng)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(luò)技術(shù)可結(jié)合超聲波或攝像頭等傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車功能，幫助駕駛員在復(fù)雜的停車環(huán)境中輕松完成泊車操作。自動(dòng)泊車輔助先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)面臨的安全威脅也日益嚴(yán)重，如黑客攻擊、惡意軟件等。網(wǎng)絡(luò)安全性車載網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量巨大，如何保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性是車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)之一。數(shù)據(jù)傳輸效率車載網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)全覆蓋是一個(gè)難題。網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)車載網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)更加智能化的功能，如自動(dòng)駕駛、智能交通等。智能化5G技術(shù)車路協(xié)同5G技術(shù)的應(yīng)用將極大提升車載網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度和穩(wěn)定性。車載網(wǎng)絡(luò)將與智能交通系統(tǒng)、智慧城市等實(shí)現(xiàn)更加緊密的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同。030201車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢03大數(shù)據(jù)與人