感测技术于智能汽车实现中的应用

感测技术于智能汽车实现中的应用
（南昌大学，南昌，330031）
The important position of sensing technology in the intelligent
vehicle
(Nanchang University, Nanchang 330031, China)
摘要：早在20世纪60年代，汽车只有机油压力传感器、水温传感器等一些简单的传感器，它们与仪表和指示灯相连。

后来为了解决节油和排气净化，又增加了一些传感器。

随着电子技术的迅猛发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以满足某些汽车功能要求，传感器在汽车行业也越来越变得举足轻重。

而近些年智能汽车的提出与实现，感测技术更是起到了至关重要的作用。

关键词：传感器智能汽车感测技术至关重要
Abstract:Back in the 1960s, the car only oil pressure sensor, temperature sensor and some simple sensors, they are connected with the instruments and indicators. Later, in order to solve the fuel economy and exhaust purification, but also added some sensors. With the rapid development of electronic technology, degree of automotive electronics continues to improve, the usual mechanical systems have been difficult to meet the functional requirements of certain automotive sensors in the automotive industry is also becoming increasingly important. The intelligent vehicle made in recent years with the implementation of the sensing technology is to play a crucial role.
Key words: intelligent vehicle sensor sensing technology crucial
1、前言：
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

其特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，如智能汽车的发展。

微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

目前对智能车辆的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。

近年来，智能车辆己经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。

2、传感器在智能汽车发动机上的作用
发动机管理系统采用了多种多样的传感器，是整个智能汽车传感器的核心，包括压力传感器、温度传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。

(1)压力传感器
比较常用的汽车压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式、声表面波式。

电容式压力传感
20kPa100kPa
（2）温度传感器
温度传感器是用来测定发动机冷却液或进气温度。

其原理是传感器内的NTC热敏电阻阻值随着温度上升而减小。

冷却液或进气温度的变化引起电阻值的变化，然后通过一个分压电路转换为电压信号送往电子控制器。

(3)位置和转速传感器
位置和转速传感器曲轴主要用于检测发动机曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。

为点火时刻和喷油时刻提供参考点信号。

同时，提供发动机转速信号。

目前，汽车运用的位臵和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围为0°—360°，精度优于±0.5°，测弯曲角达±0.1°。

车速传感器种类繁多，有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的，还有敏感差速从动轴转动的当车速高于100km/h时。

一般测量要领误差较大，需采用非接触式光电速度传感器，测速范0.5km/h—250km/h。

重复精度为0.1%，距离测量误差优于为0.3%。

(4)流量传感器
流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。

进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一。

空气流量传感器的功能，感知空气流量的大小，并转换成电信号传输给发动机的电子控制单元。

空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。

空气流量传感器有旋转翼片式、卡门涡旋式、热线式、热膜式等4种类型。

（5）爆震传感器
爆震传感器是检测发动机缸体振动情况，以供电子控制器识别发动机爆震工况。

它是一种震动加速传感器，装在发动机气缸体上，可装一只或多只。

传感器的敏感元件为一压电晶体，发动机爆震时，发动机震动通过传感器内的质块传递到晶体上。

压电晶体由于受质块震动产生的压力在两个极面上产生电压，把振动转化为电压信号输出。

3、传感器在智能汽车路障感测中的应用
目前汽车上用于环境感知的传感器技术包括雷达、光探测与测距、红外线、超声波、影像传感器及加速传感器等。

这些技术各有其使用特性，分别适用于车体不同位置及不同的应用。

以追随前车及预碰撞功能来说，在传感器上主要是采用毫米波雷达或激光雷达。

其中激光雷达的波长比较短，所以在下雨天无法达到理想的感测要求，为了提高驾驶的安全性能，高端车型大多还是选择毫米波雷达。

而在行人、道路、障碍物的辨别以及视野辅助方面，则以红外线及影像传感器为主要的监视器技术。

红外线监视器又分远红外线及近红外线两种技术。

远红外线的原理是检测出物体的热量再将温差影像化，适合检测具有体温的人体及动物。

近红外线则具有夜视的能力，能够在视线不良的情况下辅助显示前方的路况，而且能显示比车灯距离更远的位置。

4、传感器在智能汽车自动驾驶中的应用
汽车驾驶通常被认为是需要人类智能参与才能完成的一项工作,因此自主驾驶从一出现就被作为一个非常困难的人工智能问题来研究。

汽车自主驾驶中有关环境感知、状态感知的一系列重要问题都是模式识别所要研究的问题。

计算机视觉,作为汽车自主驾驶技术用来感知周围环境的一种最重要手段,是模式识别的一个重要分支。

近年来,与自主驾驶相关的计算机视觉技术获得了巨大进步,已经能够较好地完成结构化道路环境下的道路标志线识别、车辆及障碍物的检测和定位等。

将模式识别的有关研究成果应用到自主驾驶系统的视觉处理中,提高其识别和检测
能力将会大大推动汽车自主驾驶技术的发展和应用。

5 传感器在汽车车身控制系统中的应用
传感器用在汽车车身中 , 主要目的是提高汽车安全性、可靠性、舒适性等,其耐恶劣环境技术要求不如发动机、底盘用传感器那么严格, 一般工业用传感器稍加改进即可应用。

主要有应用于自动空调系统中的多种温度传感器、风量传感器、日照传感器等,制动门锁系统中的车速传感器,安全气囊系统中的加速度传感器,亮度自控中光传感器,死角报等系统中的超声波传感器 , 图像传感器等。

结语：
随着汽车智能的发展，也对传感器有了更高的要求，汽车传感器将逐渐实现微型化、多功能化、智能化。

汽车传感器有着巨大的市场与应用场合，它执行了无数的监控与控制单元。

其低成本、高质量的工艺制造过程是成功地把传感器引入到市场的先决条件。

开发出高质量低成本的智能车，传感器是必不可少的因素。

随着传感器的发展，更多的智能仪器的研发与普及，我们的生活也将会越来越美好。

参考文献：
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国防科技大学工学博士学位论文,1994年3
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