汽車電子智能傳感器技術及其應用

王名揚

摘 要：隨著人們生活水平的提高， 汽車逐漸普及，而汽車的安全問題也受到廣泛關注。為提升汽車安全性，電子智能傳感器技術開始被應用其中，在動力控制、圖像采集、安全氣囊觸發、胎壓監測、防抱死制動等應用上都有明顯的優勢。本文首先對汽車電子智能傳感器的重要性進行梳理，分析汽車電子智能傳感器的關鍵技術，探究汽車電子智能傳感器技術的具體應用，并結合現存問題提出相關建議，希望可以對有關人員提供幫助。

關鍵詞：智能傳感器 汽車電子技術 微處理器 動力系統

1 汽車電子智能傳感器相關概述

1.1 汽車電子智能傳感器概述

從功能上講，智能傳感器的通信功能同時還涵蓋了邏輯思維、信息判斷、信息處理、信息檢測等功能，為后期人工智能提供了技術支持。智能傳感器配有微處理器，可存儲、處理和判斷信息，并具有自動補償、自動診斷和自動校準功能。在信息處理過程中，智能傳感器可以補償測量值和誤差，并使用軟件對非線性信號進行線性化處理，因此智能傳感器經常被應用于汽車的自動駕駛、安全操作中，主要對發動機提供的信息進行檢測、采集和處理，并測量車輛運行過程中各系統的參數值，使駕駛員可以隨時掌握車輛的運行情況。對于智能汽車而言，其電子部件大多處于惡劣的運行環境中，并且差別很大，如等待停車的低溫環境、運行期間的高溫環境、電磁干擾環境、強烈沖擊環境等都會造成內部元件受損，因此合格的汽車電子智能傳感器應具有電子元件穩定性高，對外部環境適應性強的特點。汽車電子智能傳感器技術的有效應用可彌補傳統傳感器的不足，提高傳感器檢測和記憶信息的準確性，提高汽車行駛的穩定性和安全性。

相較傳統的傳感器，汽車電子智能傳感器的最大優勢是能夠全面感知乘客、環境、車輛等信息，進而判斷乘客是否處于最佳狀態，車輛行駛是否會有危險，并及時采取相應措施[1]。汽車電子智能傳感器技術的應用在一定程度上促進了汽車工業的發展和進步。常見的汽車電子智能傳感器有溫度傳感器、氧傳感器和空氣流量傳感器，現在汽車發動機、底盤、導航系統等領域都配備有智能傳感裝置，可以采集汽車溫度、速度、檔位等參數，并將相關技術指標傳回汽車控制系統，為汽車控制系統準確檢測汽車提供相應的數據支持。另外，汽車電子智能傳感器技術可以采集車輛周圍的環境信息，檢測到安全隱患后會自動發出報警信號，從而實現剎車緊急控制，從而防止交通事故的發生[2]。

1.2 汽車電子智能傳感器優勢分析

智能傳感器還具有功能多樣、成本低廉的優點，且與傳統傳感器相比具有相對更高的精度和可靠性，因此被廣泛應用于航空航天、國防、科技等諸多領域。汽車電子系統簡單來說是由傳感器、制動器、微處理器和電子部件組成的電子控制系統。電子系統在汽車上的應用可以有效提高汽車的便利性、經濟性和安全性。此外，汽車電子智能傳感器的出現提高了汽車控制系統的設計水平，實現了汽車電子控制單元的充分組合。在汽車電子智能傳感器技術的應用中，必須優化傳感器的自校正和自適應特性，以滿足汽車電子控制的基礎要求[3]。此外，因為汽車安全氣囊只有在發生事故時才會使用，大多數情況下是待命的，但即使如此，也不能忽視安全氣囊在汽車安全防護中的關鍵作用。在日常生活中，大多數駕駛員不會對氣囊的應用效果進行多次測試和維護，因此一旦發生事故，很有可能對駕駛員造成不可挽回的傷害，而汽車電子智能傳感器技術的應用則可以實現車輛部件的自檢自維，保障防護類裝置得以正常使用[4]。

1.3 汽車電子智能傳感器關鍵技術分析

一是非線性自校正技術。該技術主要用于提升傳感器的測量精度，利用該技術可以改善傳統傳感器應用階段出現的非線性情況。過去常使用非線性校正器的矯正工藝來改進電路設計，但在綜合利用階段，智能傳感器還需通過軟件實現這一功能。而非線性自校正技術則采用各種方法來改進現有數據，逐步實現現有數據的智能非線性校正，尤其現在神經網絡技術發展迅猛，這就需要技術人員利用關聯算法進行深入研究，不斷提高共享數據的準確性，保證智能傳感器在使用階段的正常工作。二是多信息融合技術。由于汽車電子產品通常使用不同的物理量，因此在日常運行階段，技術人員的工作重點是開發智能傳感器，以實現信息聚合。智能傳感器和各種設備的結合能夠在車輛運行期間捕獲各種數據，從而使車輛中控系統操作更加準確。由于傳感器應用方案單一的問題尚未解決，綜合設計時需要技術人員更多地注意工作方案的制定，從而確保整個設備的正常運行。在整體設計中，技術人員可以從傳感器的集成經驗入手，簡化各種數據的傳輸并監控車輛的運行狀況。三是網絡化技術。在該技術應用中，現有結構可以通過單一的數據處理單元進行改進。在信號采集的基礎上建立合適的數據處理單元是技術人員處理數據的關鍵所在，這就要求在日常工作中重視網絡化技術的應用與經驗積累，通過TCP/IP協議傳輸將汽車電子智能傳感器的不同數據傳輸到中控模塊，進而由中控模塊統一管理，實現對現有設備的有效控制。此外，優化中控管理還可以利用總線傳輸技術，實現對現有數據的實時分析，從而在此基礎上制定設計要求[2]。

2 汽車電子智能傳感器技術的應用

2.1 動力系統

動力系統作為汽車行駛的核心系統，其相關參數關乎駕駛員生命安全。汽車電子智能傳感器技術應用于汽車動力系統中，根據該技術數據實時采集特點，可對電流、轉速等動力系統參數進行實時捉取，在此基礎上通過中控模塊對相關參數進行智能排序并上傳至人機界面，成為駕駛員正常行駛的數據參考。傳統的汽車動力傳感器由于參數顯示問題和缺乏預防處理措施，導致傳感器應用誤差超過規定，反而給駕駛員造成負面影響。將汽車電子智能傳感器技術應用于動力系統還能在一定程度上降低汽車駕駛難度，駕駛員在人機交互界面可十分清楚地獲得汽車動力故障信息，并根據汽車電子智能傳感器上傳的動力風險隱患信息來預處理相關問題，從而避免更嚴重的事故發生。此外，汽車壓力傳感中采用汽車電子智能傳感器技術，可實時獲得氣缸設備的壓力變化，并通過分析模塊對汽車行駛過程中氣缸出現的壓力變化進行對比，以此保障氣缸故障能夠被及時發現，及時處理。由于汽車傳感器易受電磁、溫度等環境因素影響，因此汽車電子智能傳感器應重點做好抗干擾、抗電磁的技術處理，從而保證該傳感器在惡劣環境下也可正常工作[5]。

2.2 底盤、車身、雨刷控制

汽車電子底盤智能傳感器主要用于捕獲行駛速度、車身高度、踏板位置等參數，相關參數能夠對汽車駕駛員的行駛行為、速度、剎車等給出精確反饋。該傳感器通過獲取駕駛過程中的控制行為，分析駕駛過程中車輛的速度，向司機提供有針對性的車輛控制建議。例如汽車開得太快，司機應降低駕駛速度，以避免因超速行駛而受到處罰，此外汽車電子底盤智能傳感器也提高了駕駛過程中的制動控制和響應能力。汽車機身所內置的智能傳感器包括溫度、濕度、照明、超聲波、碰撞、速度、圖像等，在汽車行駛中起著不同作用。溫度傳感器可監測車輛內外環境的溫、濕度，在車輛控制系統的支持下實現汽車空調的智能控制，為車輛駕駛員提供更舒適的環境。照明傳感器類似溫度傳感器，用于接收車輛內外的照明情況，從而允許調整和控制車輛的照明系統。超聲波傳感器主要采集車輛周圍的環境信息，實時提高駕駛員對環境障礙變化的認識，降低駕駛風險。此外，汽車電子智能傳感器還可應用于雨刷控制上，一般放于汽車擋風玻璃后面，在雨天自動檢測雨量，收集到的降雨數據會被傳輸到汽車中控系統上，中控模塊則根據降雨數據控制雨刷速度。傳統的雨刷傳感器主要由信號發射器和信號接收器組成，通常信號發射器發出的信號會從擋風玻璃反射并傳輸到信號接收器，兩端的信號強度幾乎相同，但是當雨滴落在擋風玻璃上時，由于雨滴的擴散和折射，發射機發出的信號與接收機的信號不匹配，但是汽車電子智能傳感器則可以瞬間釋放電壓信號，以脈沖形式輸出，這樣汽車中控系統就可以動態調整，降低下雨時發生安全事故的可能性[5]。

2.3 圖像采集

汽車電子智能傳感器技術中的車載視覺傳感器和雷達探測設備能夠實現實時環境監測和圖像信息采集。一方面利用傳感器獲取的圖像信息可以為司機的視野盲區提供圖像補充，另一方面借助AI識別技術的加成，汽車電子智能傳感器可自動識別周圍環境，自動躲避障礙物，并實現智能制動功能。當汽車行駛到十字路口或是紅綠燈路口時，汽車電子智能傳感器可對環境信息以及附近車輛行駛信息進行捕獲，并通過智能模塊自動判斷為車道偏離檢測、軌跡控制、后盲點報警等功能的實現提供重要依據，進而預估車輛故障、交通堵塞的可能性，并及時提醒司機，以避免發生車禍或其他安全事件，保障司機的駕駛安全[5]。

2.4 安全氣囊觸發、胎壓監測中的應用

汽車電子智能傳感器在安全氣囊觸發系統中的應用提高了系統的自動檢測和維護效率，增強了安全氣囊觸發的時效性，降低了安全氣囊失效的可能性。汽車制造商在安全氣囊觸發系統中使用微慣性傳感器或微加速度傳感器，可全面監控系統，提高安全氣囊防護能力。

在高速行駛中，多數駕駛員都會擔心出現輪胎故障問題，由于輪胎故障難以預防，造成的后果往往十分嚴重，所以為確保車輛行駛安全，輪胎必須加以保護。但是許多駕駛員沒有意識到定期檢測輪胎壓力的重要性，只通過目視檢查來分析輪胎壓力情況，并以此確定輪胎的安全風險和故障因素。而汽車電子智能傳感器在輪胎壓力監測系統中的應用優化了輪胎壓力監測和故障檢測。對此，技術人員有必要將高度敏感的傳感器安裝到車輛輪胎上，使用智能傳感器自動監測輪胎壓力，并通過無線信號反饋輪胎壓力，幫助駕駛員及時了解輪胎壓力情況。當輪胎壓力出現問題時，智能傳感器就會觸發報警，從而防止輪胎故障[3]。

2.5 遙感測距

信息技術的迅猛發展帶來了汽車工業的技術革新，汽車電子智能傳感器的覆蓋范圍擴大，技術經驗不斷豐富，進一步推動了汽車工業的發展。隨著汽車系統的不斷發展，汽車測距系統成為現代汽車的常用系統，汽車電子測距智能傳感器的應用為車輛控制系統提供了道路信息，因此有必要加強汽車電子測距智能傳感器在遙測距系統的應用。

車輛的遠距離感知主要依靠聲波測量車輛與異物之間的距離，當聲波傳輸過程中出現障礙物時，會進行反射，測量的信息會轉換為顯示在車輛顯示屏上的電信信號，以此反映車輛的準確位置信息。開車過程中，駕駛員可以直接在屏幕上看到汽車的狀態，從而簡化駕駛操作，提高汽車行駛的安全性[6]。

3 智能傳感器應用中存在的問題

首先是應用的普及問題。汽車電子智能傳感器技術的應用需要利用數學算法，通過集成和微控實現汽車行駛過程中信號間的轉換以及相關數據的提取和識別。目前汽車電子智能傳感器還沒有完全普及，只有小部分高端汽車才配備了智能傳感裝置，普及率低于2%，滲透率低。其次是應用效果不佳。目前智能傳感器在汽車電子應用中經常會遇到技術問題，導致應用效果不佳，主要表現為傳感器控制精度差，智能傳感器適應性差，智能傳感器可靠性不足等。駕駛汽車關系到駕駛員的生命安全，因此智能傳感器的應用誤差要求應小于1%，如果精度不符合預設要求，會影響駕駛員在駕駛過程中的判斷，增加駕駛過程中的安全隱患?？紤]到車輛行駛時外部環境的變化，智能傳感器可能位于高溫區域，也可能在暴風雨天氣下行駛。如果安裝在汽車電子系統中的智能傳感器不適應惡劣條件和多變的環境，則信息采集和數據傳輸過程中會出現嚴重干擾，進而降低應用效果和信息采集精度[7]。

4 建議

在未來汽車電子智能傳感器的應用開發中，應根據客戶需求不斷優化現有的設計理念，不斷提高智能傳感器的整體性能和應用性能，以滿足不斷增長的客戶需求。同時要考慮智能傳感器性能的提高對汽車控制設備的影響，以避免因傳感器和車輛設備不匹配而造成的安全風險。為此，在應用智能傳感器時，應考慮到智能傳感器對各種設備的依賴，以穩定部件的使用優先，對汽車整體性能逐步調整。智能傳感器收集的數據主要由汽車控制模塊進行分析和處理，隨著智能傳感器技術的應用和進一步發展，車輛控制系統必須提供更高的分析處理能力，以確保傳感器數據采集的效率和有效性，提升控制系統在實際數據處理中的可靠性和穩定性，避免因數據處理性能不足或控制系統可靠性不足所造成的安全問題[7]。在設計車輛電子智能傳感控制系統時，應考車輛的實時調用需求，在具體設計環節，通過分析當前應用趨勢，從用戶需求出發，細化汽車電子智能傳感器技術的應用方向，再通過集成化的技術升級，將相應控制功能立足于實用性與可操作性上，以達到優化汽車電子智能傳感器數據利用的目的。而通過智能化與集成化的技術升級，則能夠解決智能傳感器在汽車電子領域的應用難題，進一步提高其在汽車電子領域的適配性[5]。

5 結語

總而言之，國內汽車電子智能傳感器技術在應用和研究上仍有不足，需要投入大量人力物力進行研究。汽車電子智能傳感器的出現提高了汽車控制系統的總體設計水平，通過兩者的充分融合，汽車傳感器在自動駕駛、軌道檢測、故障排除等方面都獲得了不小的升級。在汽車電子智能傳感器技術的應用中，必須優化傳感器的自校正和自適應特性，以滿足汽車電子控制的基礎要求，提高汽車電子控制單元的智能水平，實現智能傳感器與汽車控制系統的高質量融合。對此，相關技術人員與研發企業必須加大研究力度，從智能化、集成化、部件穩定性、適配性等幾個方面入手，切實提高汽車智能行駛的安全性，推動智能傳感行業的發展。

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