РЕФЕРАТ

по дисциплине

«Компьютерные технологии в науке и образовании»

на тему

«Автомобильная электроника»

Содержание

Введение

Цифровой автомобиль будущего

Безопасность на дорогах

Беспроводные технологии

Автомобильные мобильные телефоны

Автомобильная навигация

Система самодиагностики машин

Интегрированные системы от Siemens VDO

Список литературы

Введение

Пока различные компании IT-индустрии думают и гадают, каким же будет облик и суть цифрового дома будущего, автомобиль, как наиболее привычное место обитания многих жителей нашей планеты, давным-давно обзавелся цифровым статусом. И дело здесь совсем не в типичной компьютерной системе управления бортовыми процессами или в цифровых плеерах и приемниках, которые тоже представляют собой элементы "цифрового автомобиля". За последние годы электроника шагнула так далеко, что теперь не редкость автомобили, оснащенные скоростным подключением к Интернету и цифровому ТВ, оборудованные бортовой системой GPS, аварийного обнаружения и многими, многими другими компонентами, о применении которых десяток лет назад могли только мечтать фантасты. В последнее время дело доходит даже до испытаний автопилотов, позволяющих обеспечить безопасную парковку, и даже об интеллектуальных бортовых системах, чуть ли не пальцем показывающих, на какой улице нет пробок и где дешевле заправиться бензином.

В то же время количество любителей усовершенствовать своего железного коня, оснастить его собственноручно сделанным компьютером или уникальными электронными тюнингованными штучками также растет по экспоненте, в полном соответствии с числом автолюбителей на земном шаре.

Представьте себе, что ежедневно в мире появляются сотни новых автомобильных аудио-, видеосистем; навигационных систем устройств связи, наконец, неисчислимое множество автомобильных аксессуаров и приспособлений. Наконец, не стоит забывать, какое количество только что изобретенных революционных технологий появляется впервые именно в составе автомобильной техники, и уж только после этого внедряется в другие сферы жизнедеятельности человека.

Из этого следует неожиданный, но вполне логичный вывод: нельзя объять необъятное и охватить все интересные автомобильные тематики.

Цифровой автомобиль будущего

Любая технология, перерастая свой детский и юношеский периоды становления, стремится к достижению "человеческого" уровня взаимодействия с пользователем. Так было, например, с компьютерами: от тумблеров и перфокарты, отмечавших каждый бита программы, к клавиатурам, мышкам, сенсорным экранам, пультам ДУ и устройствам голосового управления; от разноцветных лампочек на пульте, диких взвизгов динамика до 3-мерных экранов и полной визуализации общения ПК с человеком.

Цифровые автомобили будущего - по крайней мере, разрабатываемые ныне концепты таких автомобилей, движутся в направлении развития интеллекта бортовой электроники. Одним из наиболее интересных событий весенне-летнего сезона 2005 в плане развития будущего цифровых автомобилей стала представленный компанией Intel в рамках конференции IDF Spring 2005 концепция разработки технологий, которые позволят наделить электронные устройства будущего "цифровым интеллектом". Основная изюминка концепции - в создании технологий, максимально интуитивных, интеллектуальных, близких человеку:

В рамках Форума Intel для разработчиков впервые был продемонстрирован мобильный концепт-ПК, интегрированный во внедорожник Land Rover. На этом примере было продемонстрировано, как с помощью док-станции можно запросто установить компьютер или извлечь его из автомобиля. Концептуальный мобильный ПК подключается без проводов к автомобильной аудиосистеме через звуковой адаптер с интерфейсом Bluetooth и позволяет использовать функции GPS для навигации автомобиля. Впрочем, это далеко не полный перечень возможностей концепции цифрового автомобиля Intel. Бортовая система оснащена сенсорным экраном со встроенными динамиками, не нуждается в клавиатуре, хотя, и возможно подключение проводной или беспроводной клавиатуры по желанию пользователя. Здесь же - сменный DVD-проигрыватель, навигационная система GPS, встроенные видеокамеры для слежения за ситуацией на дороге, объемные микрофоны, полный комплект вычислительных и коммуникационных возможностей, включая поддержку беспроводных сетей.

Уникальный проект, разработанный специалистами московского офиса Intel и компании Multimedia Club при участии компании Sony, основан на модифицированном автомобиле BMW 8 серии. Мозговым центром цифрового автомобиля стал персональный компьютер Shuttle XPC на базе процессора Intel Pentium 4, в котором использована одна из передовых технологий – специальная система охлаждения, позволяющая существенно снизить габариты ПК и производимый им шум.

В салоне машины установлен суперсовременный мультимедийный комплекс на основе технологии Intel Centrino для мобильных ПК. Комплекс предоставляет водителю и пассажирам широкий круг возможностей - от прослушивания музыки и просмотра видеофильмов до скоростного доступа в интернет и указания маршрута движения с помощью навигационной GPS-системы. Мультимедиа-комплекс цифрового автомобиля управляется с помощью сенсорного экрана или голосовых команд.

В концепт-каре также установлена беспроводная точка доступа, которая позволяет связаться с "мозговым центром" автомобиля с расстояния до 50 метров. Связавшись с установленным в машине мультимедиа-комплексом при помощи ПК или ноутбука, можно обновить имеющийся в автомобиле контент. Управлять установленной в машине аппаратурой могут и пассажиры, для этого нужно лишь подключиться к бортовой мультимедиа-системе автомобиля с помощью карманного ПК или смартфона. Наконец, интегрированная Web-камера обеспечивает передачу изображения в реальном времени, что позволяет, находясь в пути, организовать видеоконференцию.

В ближайшие десятилетия могут быть реализованы такие идеи: встроенная в автомобиль система связи, управляемая с помощью голосовых команд через объемные микрофоны, которая сможет переводить разговор с людьми в других странах на другой язык в реальном времени. Система навигации, предупреждающая приятным голосом о проблемах с дорожным трафиком и рекомендующая способы объезда пробок. Чтобы реализовать эти удобные и привлекательные возможности в новых продуктах, нужно пересмотреть как общий подход к разработке компьютерных платформ, так и отношения производителей цифровой техники с разработчиками автомобильной техники. Именно на это в ближайшие годы будут нацелены усилия многих R&D отделов компаний индустрии.

Безопасность на дорогах

Уже с 2007 года воздушные подушки безопасности, благодаря разработкам фирмы Siemens VDO Automotive AG, смогут срабатывать не только от удара, но и от звука. В ходе исследований компания разработала специальный сенсор, который следит за вибрациями ходовой части автомобиля. Таким образом, столкновение фиксируется раньше, и его серьезность оценивается сенсором в течение нескольких миллисекунд, после чего включается выброс необходимых подушек безопасности и фиксируется ремень безопасности.

Сенсор Crash Impact Sound Sensor (CISS), способный "услышать" аварию, до установки в автомобиль проходит испытание миллионы раз. Принцип его действия основан на том, что при столкновении различной тяжести звуковые волны также различны. В комбинации с информацией об ускорении они дают электронике четкую картинку происходящего.

Сейчас трудно сказать в каких автомобилях будут использоваться эти разработки. Известно, что Siemens VDO поставляет аварийные сенсоры автопроизводителям всего мира с 1996 года, и новые сенсоры CISS обещают стать достаточно востребованным средством безопасности. В дальнейших планах Siemens VDO - разработка "зрячего автомобиля", который сможет избегать инцидентов благодаря наличию интеллектуальных видео сенсоров.

Наиболее совершенные современные автомобили оборудованы сложными механизмами торможения, где при нажатии педали газа водитель задействует систему магнитных сенсоров, регистрирующую угловую скорость нажатия, а линейное движение преобразуется во вращательное. Данные, преобразованные в электрический сигнал, используются для контроля двигателя и тормоза. Все хорошо, но такие системы достаточно сложны, дороги и все же требуют значительного времени для переключения. Новая идея, разработанная инженерами института Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (IIS) заключается в мгновенном преобразовании отклонения педали газа в электрические сигналы, что позволяет сгенерировать сигналы для компьютерной системы контроля в цифровом виде, исключив необходимость в трансмиссионных механизмах. Специальный 3D cенсор, расположенный под педалью газа, измеряет магнитное поле в трех пространственных осях одновременно с точностью до 0,1°. Уже известно, что новой разработкой заинтересовалась компания BMW, которая уже производит испытания системы на своих автомобилях.

Практически с момента изобретения автомобиля одной из важнейших проблем безопасности были и остаются угонщики. В последнее время с этой проблемой частично справляются интегрированные системы слежения с помощью системы глобального позиционирования GPS. В случае угона достаточно сообщить соответствующим службам, которые займутся розыском угнанного автомобиля с хитроумно запрятанной в труднодоступном месте системой GPS.

Впрочем, сейчас не редкость и предложения для самостоятельного отслеживания местонахождения машины. Например, система от компании OnStar, для подключения к которой достаточно просто нажать кнопку на встроенном мобильном телефоне. Система позволяет получать устные указания о направлении движения или определять местонахождение автомобиля после аварии. Более того, может быть послан сигнал для открытия дверей, дистанционного включения световой или звуковой сигнализации для помощи владельцам автомобиля на огромных парковках.

Как известно, самая частая причина ДТП – превышение максимально разрешенной скорости. Оборудование, которое будет поставлять IBM, осуществляет функции мобильной связи и GPS-терминала, позволяя государственным агентствам следить за перемещением автомобилей и их скоростью. В системе заложено будущее развитие с применением дисплея, системам распознавания и синтеза голоса. Развертывание системы ожидается в конце 2006 года, на первом этапе оборудование будет устанавливаться на государственном автотранспорте. Предполагается, что превышение скорости будет сопровождаться не только отсылкой сообщения "куда следует", но и надоедливым звуковым сигналом.

Беспроводные технологии

Совсем недавно из Израиля сообщили о разработке голосовой системы для путешествий в Интернете во время вождения автомобиля. Проект Maestro претендует на разработку первого полностью автоматизированного средства использования Интернет посредством голосового интерфейса. Для работы используется только микрофон и динамики, оставляя свободными руки водителя. Компьютеру можно задавать вопрос и выслушивать его ответ, задать наводящие вопросы по навигации в заданном районе, указать название ресторана и получить его координаты, и так далее. Система выполнена на базе двух стандартных модулей распознавания речи от Microsoft и собственно модуля Maestro, управляющего процессом. При поступлении запроса Maestro задействует ПО для распознавания голоса, затем - модуль для формирования запроса, и далее вводит полученную фразу в поисковую систему, например, Google. Ответ возвращается в Maestro, который преобразует текст в произносимую синтезатором фразу для водителя.

Пока неизвестно, будет ли востребована интересная разработка, ведущаяся сейчас в стенах лабораторий Intel, автолюбителями будущего, но раз уж им все равно будет необходим беспроводной Интернет, вполне актуален вариант определения местоположения с использованием триангуляции по сигналам сетей Wi-Fi или GSM.

Как известно, достаточно случаев, система позиционирования, основанная на использовании традиционного спутникового GPS, не способна функционировать в условиях плотной многоэтажной застройки мегаполисов. Беспроводные сети лишены этого недостатка, плюс, помимо широты и долготы также способны определять высоту пользователя над уровнем моря.

Сельская Пригород Плотная В помещении

местность застройка

Сравнение характеристик систем позиционирования (точность, доступность, время определения)

Специалисты Intel видят своей целью создание универсальной системы для всего земного шара. Преимущества такой технологии очевидны: отпадает нужда в использовании дополнительного GPS чипа, все делается с помощью уже имеющихся компонентов Wi-Fi и вычислительной мощности процессора, снижается цена. Можно также упомянуть бостонскую компанию Skyhook Wireless, которая уже представляет сервис использования сетей Wi-Fi в качестве систем позиционирования в некоторых плотно застроенных районах США.

Автомобильные мобильные телефоны

Наряду с мощными, интегрированными в автомобиль универсальными компьютерными многофункциональными системами, многие полезные для автомобилиста функции может выполнять простой мобильный телефон. Точнее, телефон, по виду напоминающий мобильный, но оснащенный дополнительной автолюбительской функцией.