電子技術發展下汽車電子論文

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1汽車電子技術的特點與要求

數字信號處理技術和無線通信技術的快速發展是汽車電子技術發展的驅動力、更多的創新技術不斷開發應用。相對其他控制技術，電子技術更具智能化，控制成本更低，性能更好。于是汽車上出現日益增加的電子單元，在提升汽車性能的同時，又會帶來線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問題。近年來，總線化成為一個方向，各電子單元通過總線進行通訊，信息交換，傳輸當前的狀態信息接受中央控制單元的指令并執行特定的功能。總線化增強了汽車的整體性，也提高了軟件在汽車制造技術中的地位。汽車日趨大眾化，導致苛刻要求汽車零部件降低成本，提高性能。高端豪華汽車在總計近百個電子組件或電子控制單元(ECU)的相應系統中包含多達100余個微處理器。這些ECU由多種網絡連接，例如控制器局域網（CAN、FlexRay）、局域互連網絡(LIN)和面向媒體的系統傳送（MOST）。當今汽車電子技術的特點和核心要求是：

1）實時性。快速反應并不是實時性的核心內涵，快速性僅是系統實時能力的表現。當系統不能滿足實時性要求時，必須提高系統的運行速度，而運行速度的提高會帶來系統功耗加大、電磁兼容性下降等負面效應。因而在設計具體的控制系統時，在保證能滿足實時性要求的條件下，應使系統的運行速度降到最低，以滿足系統在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質。

2）安全性。安全性是指產品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測包裝儲運，有效的質量控制是關鍵；軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等，有一種名為“組策略”的手段提供對微處理器進行更改注冊表來實現軟件的安全。對車輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠程和內部電子3大類。①局部物理性威脅。通過物理性地接入傳動系統CAN網絡并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車關鍵功能。其對策是在一個或多個ECU內部的某處存儲著隱秘的私有密鑰，用于受保護的通信通道，提供局部數據的保護服務，汽車算法、多媒體內容和保密資料都需要私鑰存儲進行數據保護，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠程威脅。黑客通過偵測汽車的遠距離無線接口尋找網絡安全協議、網絡服務和程序中的軟肋，以找到內部各電子系統中的路徑。與數據中心不同，汽車不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM，防衛機制的客觀缺失需依靠汽車的關鍵系統必須與非關鍵的ECU完全隔離開，以確保駕駛安全。③內部電子威脅。雖然物理網絡隔離是理想的方案，但接觸點和干擾總是難以避免，安全標準有極大差異的系統間通信的干擾會很敏感。業界又出現強烈的設計整合趨勢，使用更強大的多內核微處理器來實現不同系統的控制，從而將許多ECU變為虛擬的ECU，這將增加源于軟件的威脅風險，從而導致操作系統缺陷、對密碼系統的旁路攻擊以及拒絕服務等。因而，關鍵和非關鍵的系統與網絡之間的接口必須在最高管理層面進行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評估安保等級（EAL）6+的最高等級安保標準進行驗證，確認缺陷無虞。

3）可靠性。可靠性是指產品的平均無故障運行時間（MTBF）。為確保可靠性，在汽車電子電路上實施冗余設計，元器件應選用汽車級。高可靠性軟件及安全工程實施原則（PHASE）協議支持最大限度地簡化復雜性、軟件組件架構、最低權限原則、安全軟件和系統開發過程。

4）環保性。產品符合國家相關的環保標準和規定，包括產品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含鉛、鎘，EMC輻射是否超標，須有嚴格的檢測和認證。必須認識到切實實施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項基礎工作。

2我國汽車電子產業概況

市場化的經濟體制帶來了高效的資源配置，我國汽車電子產業在這10年間有了飛速的發展。在汽車產業高速發展的直接推動下，2012年我國汽車電子市場規模已逾2500億元，連續7年增長率超過30％。其原因除市場需求迅猛發展外，還有國家政策帶動、國際產業轉移和地區競爭的促進。但由于基礎研發工作薄弱，掌握的自主知識產權匱乏，產品在技術上還依附于國外，核心技術仍受制于人，至今沒有世界知名的汽車電子產品品牌和供應商。石油資源日趨緊缺，人們對環境保護的意識在不斷增強。國際上對汽車排放出臺了一系列嚴格的標準，加上人們對汽車的安全性、舒適性和使用壽命的要求越來越高，汽車電子也越來越復雜，進入汽車電子零部件行業的門檻就越來越高。我國汽車電子產業雖實現了持續快速發展，產業的技術水平、規模、機構都得到了大幅度的提升，但這產業鏈中的成就僅局限于加工制造。硬件方面，元器件集成芯片幾乎全從國外公司購買；軟件方面，從開發工具到核心軟件全由國外公司提供；生產方面，從貼片到出廠，從生產檢測設備到技術規范、標準，也依循國外企業。現狀是久負盛名的跨國芯片巨頭能針對特定的應用提供專用芯片及解決方案，使汽車電子產品開發周期縮短，質量有保障，成本較低。這樣更使我國目前幾乎所有汽車電子單元全是由芯片廠商提供設計，而我們只是二次開發。微電子行業基礎核心技術的薄弱是決定我國汽車電子產業在總體上受制于國際跨國公司的根本原因，必須徹底改變。

3汽車電子技術發展趨勢

1）總線化和中央電子控制單元向汽車電子的整體化、系統化邁出了革新的一步。各電子控制單元通過總線進行通信，傳輸當前狀態的信息，接受中央控制單元的指令并執行特定的功能，使車輛行駛功能控制達到最佳水平。總線化還使汽車制造核心技術由硬件逐漸向軟件過渡，由諳熟全程制造技術和掌握汽車各系統、各零部件原理功能的龍頭企業執掌制定切實可用通信協議的主動權。這就導致技術實力弱勢的中小企業只得依附強勢的大公司，促使行業兼并。

2）模塊化。電子技術和多領域高新技術進行系統集成化汽車零部件產品的構成，便于國際化采購和整車廠組裝。模塊化就是根據需求定制，完成所需的功能，以標準模塊的規格作大集成化的封裝，提高功效和可靠性，也簡化配套和整車制造工藝，有利于產品質量得到有效控制。結果將會使現在處于領先地位的行業寡頭逐漸成為系統集成商，電子零部件企業承擔的產品工作量越來越大，汽車零部件產業在汽車工業中的作用和地位更顯重要。

3）智能化。微控制器大量進入汽車電子各系統，帶來控制技術智能水平提高，性能更優越，控制成本更低。

4）規范化和高配普及化。新的汽車電子技術不斷涌現、不斷進步，但有些電子控制技術在汽車上實施還需歷經一段時間，才能在標準配置上被確認。例如，輪胎智能壓力監測系統（TPMS）與ABS、安全氣囊并稱為汽車3大安全系統。但目前，僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車型中作為標準配置。在高度重視汽車安全性的當下，輪胎壓力監測系統必然很快會成為所有汽車的標準配置。就如同ABS從出現到普及一樣，需要一個過程。

5）重視傳感器的研發。汽車電子技術的應用中無處不在的傳感器，在控制技術環節里作用至關重要，應受到充分的重視。我國在傳感器技術的演進發展和實踐中雖已有一定基礎性的成果，但因投入的研發資源遠遠不足，也顯得十分薄弱。必須與汽車電子的研發齊頭并進才能相得益彰。期望在“十二五”計劃期間，我國傳感器技術及產業迎頭趕上。

6）“云控制”技術。計算機技術和信息融合技術已經發展到了云時代。“云控制”技術由以往的局部信息處理到信息共享到現代的信息融合，已經完全突破了汽車“傳感器-避開障礙-目標-方向盤”的傳統固有模式，使實現“目標-方向盤”的自動駕駛成為可能。“云駕駛”將大大提高識別道路行駛目標的效能，同時降低燃油耗費，將使駕駛由低事故向高可靠轉變。

4結束語

眾所周知，當今汽車電子的核心技術已被國外大型跨國企業寡頭所壟斷。這對發展中國家，知識產權保護成為一道無法回避的障礙，發達國家常利用它設置高科技壁壘，以保持其優勢。我國汽車工業的崛起，除兼并收購外企外，主要還得培育發展自主研發能力，掌握先進的制造技術、工藝技術和管理體系。只有這樣，才是提高我國汽車電子競爭力的關鍵所在；只有國家更有力的汽車電子產業戰略措施出臺和相關政策的傾斜，把更多的資源投入汽車電子技術各環節研究創新，使我國有更多自主知識產權的核心技術，才能保證我國汽車電子技術和產業能穩步提高，躋身國際強手之列。

作者：陳天殷單位：美國亞派克機電（杭州）有限公司