I. Развитие автомобильных коммуникационных и информационных технологий

Традиционно автомобили представляли собой механические системы. С развитием и постоянным применением информационных технологий в автомобилях все чаще используются электронные и информационные технологии. Почти все узлы и системы стали интегрированными мехатронно-информационными системами, появилось все больше функций и устройств, основанных на информационных технологиях. Автомобильные информационные системы и информационные технологии являются одними из самых важных составляющих новых автомобильных технологий. Почти все точки роста новых технологий в автомобилях связаны с электронными и информационными технологиями. Увеличение количества бортовых электронных и информационных систем привело к появлению технологии сетевых коммуникаций в автомобиле. Развитие Интернета вещей на основе Интернета неизбежно приведет к созданию автомобильной сети, которая реализует взаимосвязь между автомобилем и автомобилем, автомобилем и дорогой, автомобилем и человеком, автомобилем и сервисным центром, превращая автомобиль в мобильную сеть, являющуюся частью глобального Интернета, как показано на рисунке 1-1. С развитием автомобильного интеллекта и улучшением возможностей интеллектуального управления и интеллектуального восприятия, возможности автономной работы автомобилей будут продолжать улучшаться.

1. Развитие технологии бортовых сетей

С непрерывным развитием автомобильных электронных технологий количество электронных устройств в автомобилях быстро растет. По мере снижения цен на электронные компоненты скорость распространения электронных технологий на автомобили низкого класса также очень высока. Теперь почти каждый узел в автомобиле представляет собой интегрированное механическое, электронное и информационное устройство. В системах роль электронных и информационных компонентов становится все более важной, настолько, что некоторые люди считают, что автомобили превращаются из механических систем с большим количеством электронных технологий и устройств в электронные информационные системы, поддерживаемые некоторыми механическими устройствами. Постоянное увеличение количества электронных информационных устройств в автомобилях привело к быстрому росту электронных цепей, соединяющих эти устройства. Поэтому эффективная реализация взаимосвязи этих устройств в условиях постоянного роста числа электронных устройств стала проблемой, требующей решения. Использование традиционного метода параллельного соединения "точка-точка", очевидно, не позволяет избежать этого затруднения, и сетевые структуры, основанные на последовательной передаче информации, стали неизбежным выбором.С другой стороны, с углублением электронизации автомобилей технология Control By Wire (CBW), основанная на сетевом взаимодействии, будет широко использоваться в автомобилях, что является еще одной причиной спроса на сетевые технологии. Так называемое проводное управление означает использование электронной передачи информации для замены частей трансмиссии, ранее соединенных механическими, гидравлическими или пневматическими системами, таких как тяги переключения передач, тросы дроссельной заслонки, механизмы передачи рулевого управления, системы контуров тормозного масла и т.д. Технология проводного управления предполагает не только изменение этих способов соединения, но и изменение механизмов управления и методов управления, а также изменение исполнительных механизмов (электрификация). Широкое применение технологии проводного управления приведет к формированию совершенно новой структуры автомобиля. На рисунке 1-2 показан основной принцип процесса проводного управления. Управляющие команды преобразуются в электрические сигналы через человеко-машинный интерфейс и передаются на исполнительные механизмы, которые управляют функциональными устройствами; датчики воспринимают состояние функциональных устройств и передают электрические сигналы на человеко-машинный интерфейс, обеспечивая обратную связь с водителем. Системам управления проводами необходимо передавать большие объемы информации между человеко-машинными интерфейсами, исполнительными механизмами и датчиками, а также с другими системами. Сетевая технология, основанная на последовательном обмене данными, является наилучшей структурой для реализации этой коммуникационной функции. Технология проводного управления требует сетей с хорошей производительностью в реальном времени и высокой надежностью, а некоторые детали проводного управления требуют избыточной "реализации функций", чтобы гарантировать, что основные функции устройства (узла) могут быть выполнены при возникновении сбоев (Fail-Operational). Подобно современным антиблокировочным системам ABS (Antilock Brake System) и гидроусилителям руля, они продолжают выполнять основные функции торможения и рулевого управления при отказе цепей. Это требует от сетей, используемых для управления проводами, высоких скоростей передачи данных, хороших временных характеристик (время наступления событий связи детерминировано), высокой надежности и необходимых технологий резервирования, которые также являются характеристиками автомобильных сетей.Самой главной причиной использования сетей в автомобилях является социальная потребность в компьютерных сетях и взаимосвязь различных вещей на основе таких сетей. Тенденция развития взаимосвязанных интеллектуальных транспортных средств в рамках интеллектуальной транспортной системы неизбежно приведет к тому, что автомобили станут конечными точками или мобильными сетями в Интернете. В интеллектуальных транспортных системах автомобиль должен обладать функцией получения и предоставления соответствующей информации, такой как прием сигналов позиционирования, предоставление услуг географической информации, получение информации об управлении, отправка информации о состоянии транспортного средства и выполнение запросов на услуги безопасности. С тенденцией интеллектуальных транспортных систем к киберфизической интеграции, такие функции, как удаленный доступ к транспортным средствам, дистанционное управление, сочетание мультиинформации, полученной через сети, с управлением транспортным средством, и автономное интеллектуальное управление также будут продолжать совершенствоваться. Для выполнения этих функций необходимы мощные коммуникационные возможности, вычислительные возможности и функции обмена данными, которые также являются самыми основными функциями компьютерных сетей. Коммуникации на основе компьютерных сетей и новые технологии и приложения, основанные на таких возможностях, стали одной из важнейших ключевых технологий для транспортных средств и быстро развиваются, меняя "гены" автомобилей.В настоящее время в автомобилях информационно-сервисная часть часто имеет общую сеть с бортовой медиасистемой, а именно медиа-информационную сеть, в то время как управляющая часть имеет относительно независимую сеть. С киберфизической интеграцией разделение труда в бортовых сетях постоянно нарушается и реорганизуется, и несущие сети для информационного потока и потока управления могут быть интегрированы.Ранние автомобильные сети не разрабатывали собственных универсальных сетевых стандартов, а принимали некоторые существующие традиционные стандарты, такие как UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Автомобильные производители также в основном следовали традиционной модели развития автомобильных технологий, разрабатывая сетевые системы на основе потребностей и собственного фундамента, с незначительным внешним сотрудничеством и слабой открытостью. Автомобильные сетевые системы и блоки управления и информации, применяемые в сетях, часто имеют множество различных источников, с различными спецификациями в зависимости от региона или производителя. Однако сама сетевая технология имеет характеристики, зависящие от стандартов. Чтобы сократить расходы на установку и повысить удобство проектирования и обслуживания, необходимо, чтобы автомобильные сети формировали и принимали отраслевые стандарты и тесно сотрудничали с информационными и электронными компаниями для формирования открытой структуры. По мере роста доверия к сотрудничеству и увеличения выгод, получаемых от него, тенденция к принятию открытых стандартов путем сотрудничества внутри автомобильной промышленности и с компаниями, производящими электронные компоненты и информационные технологии, становится все более очевидной. Продукты, подключаемые к сетям в автомобилях, такие как датчики, исполнительные механизмы и блоки управления, могут поставляться производителями из разных отраслей. Такая стандартизация выгодна для интеграции продуктов от разных производителей компонентов или устройств, а также для удобства проектирования, сборки и обслуживания. Благодаря единым стандартам можно зарезервировать интерфейсы для еще не существующих или заменяемых при проектировании устройств, в первую очередь для интерфейсов автомобильного программного обеспечения (современный уровень аппаратного обеспечения встраиваемых систем в автомобилях достаточен для поддержки относительно независимого программного обеспечения, которое следует рассматривать как компонент или узел в автомобилях). Такая стандартизация породила так называемую открытую архитектуру, то есть определенные технические стандарты и признание и соответствие этим стандартам.Бортовые сети начали применяться в автомобилях с 1980-х годов. В 1990-х годах кузовные сети и сети управления, соединяющие некоторые электронные блоки управления, включая системы диагностики неисправностей, начали широко использоваться в различных моделях автомобилей. Наиболее распространенными стандартами с богатой поддержкой технологий и компонентов являются CAN (Controller Area Network) и SAE J1850. В 1990-х годах сети бортовых сетей, сети проводных систем управления и сети интеллектуальных транспортных систем все еще находились на ранних стадиях, а сетевые протоколы, вспомогательные программные и аппаратные технологии и компоненты в основном находились на стадии опытного производства. Некоторые крупные автомобильные компании выбирают различные стандарты сетевых протоколов по техническим причинам и по соображениям групповой заинтересованности. В основном существует два варианта сетевых протоколов для проводных систем управления: первый - TTP/C (Time Triggered Protocol, SAE Class C, то есть протокол с триггером времени, соответствующий сетям SAE Class C), в настоящее время Audi, Volkswagen, Honeywell и Delphi выбирают этот протокол в качестве стандарта протокола для проводных сетей управления; второй - FlexRay, который является протоколом, поддерживающим методы доступа с триггером времени и триггером события. В настоящее время BMW, Motorola, Philips Semiconductor, Bosch и GM склоняются к выбору этого протокола в качестве стандарта протокола для проводных сетей управления. Чтобы компенсировать недостатки методов доступа CAN с триггером событий в приложениях управления в реальном времени, компания Bosch также выпустила TTCAN, протокол CAN, поддерживающий методы доступа с триггером времени. Для специализированных бортовых сетей передачи данных в некоторых автомобилях высокого класса используются стандарты MOST (Media Oriented System Transport).С постоянным ростом числа электронных устройств управления и информации в автомобиле, а также требований к информационным услугам, постоянно растет и потребность в более качественных, быстрых и надежных бортовых сетях. Особенно при использовании в автомобилях мультимедийной информации, электронных карт, информации из сети Интернет и т.д., шинные сети не могут удовлетворить требования к пропускной способности и формату передачи информации. На этом фоне начали появляться технологии бортовых сетей, поддерживающие мультимедиа и передачу больших объемов данных. автомобильная сеть типичный представитель.Автомобильная сеть ethernet унаследовала такие преимущества Ethernet, как высокая скорость передачи данных и широкие возможности масштабирования, и с момента своего появления привлекла к себе широкое внимание. Число членов "OPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance SIG", группы, способствующей разработке и популяризации стандартов автомобильного ethernet, быстро растет.Быстрый рост OPEN Alliance SIG обусловлен растущей тенденцией автомобильной промышленности к использованию автомобильного Ethernet. Ethernet начал практически применяться в бортовой диагностике автомобилей (OBD) примерно в 2008 году. В будущем, улучшая производительность в реальном времени, обеспечивая безопасность во время сбоев, снижая затраты и повышая скорость передачи данных, он будет расширять сферу своего применения. Сфера применения Ethernet может распространиться на магистральные сети, соединяющие шлюзы различных систем, таких как бортовые системы передачи изображений (информации), кузовные системы, системы управления, системы безопасности и информационные системы. В настоящее время появились и постоянно совершенствуются и внедряются некоторые стандарты автомобильных сетей на базе Ethernet, в основном это AVB (Audio Video Bridging) для информационных и мультимедийных систем и систем TTE с хорошими характеристиками реального времени.Применение бортовых сетей предполагает не только аппаратные соединения между различными электронными устройствами в автомобилях, но и программное обеспечение, связанное с сетью, которое неизбежно должно стать частью программного обеспечения каждого блока управления. Автомобильные программные системы скоро станут относительно самостоятельной частью, а их отношения с автомобилями (электронными системами на них) постепенно перерастут в такие же отношения, как у современных компьютерных программно-аппаратных систем. Бортовые прикладные системы смогут напрямую вызывать сервисные программы сетевых функций и другие сервисные программы общего назначения (или микропрограммы) во встроенных операционных системах. Разработка программного обеспечения в автомобилях станет такой же важной частью автомобильного дизайна, как разработка двигателя, шасси или кузова.Несмотря на широкое применение технологии бортовых сетей, еще многое предстоит сделать для обеспечения дальнейших требований. В настоящее время не существует сетевой системы, отвечающей таким требованиям, как низкая стоимость, очень надежная работа, отказоустойчивость, хорошие временные характеристики (включая работу в реальном времени и детерминированное время отклика на события) и хорошая масштабируемость. Из-за большого разнообразия уровней и целей применения автомобильных сетей разные уровни и цели предъявляют совершенно разные требования к производительности сети. Автомобили сами по себе очень чувствительны к цене. Если высокопроизводительные сетевые системы используются для низкоуровневых приложений, их стоимость будет неприемлемой. Поэтому в автомобилях будет использоваться несколько сетевых стандартов на разных уровнях. Это определяет, что автомобильные сети будут представлять собой многоуровневую взаимосвязанную сетевую структуру.

2. Развитие бортовых информационных технологий

Автомобильные информационно-развлекательные системы - это программно-аппаратные комплексы, основанные на компьютерных технологиях, технологиях спутникового позиционирования, сетевой связи, электроники и управления, которые обеспечивают безопасность, защиту окружающей среды, комфорт и развлекательные функции и услуги для автомобилей. Они стали компонентами современных автомобилей и играют все более важную роль в автомобильной технике и автомобильных приложениях.Автомобильные информационные системы можно разделить на четыре уровня, от высокого к низкому: уровень клиента, уровень сервиса, уровень коммуникации и уровень автомобиля. В настоящее время электронные информационные технологии в автомобилях используются в основном для систем безопасности, сетевых, коммуникационных и навигационных систем, мобильных мультимедийных систем и систем взаимодействия человека с машиной.(1) Системы безопасности транспортных средствПрименяя электронные информационные технологии, транспортные средства достигают высокого уровня интеллекта, значительно повышая безопасность человеко-машинных систем автомобиля, избегая аварий и снижая степень травматизма.

1. Адаптивная система круиз-контроля: Адаптивная система круиз-контроля контролирует автомобиль и, установив желаемую скорость движения в нижнем диапазоне, с помощью радара, сонара или лазерных лучей сканирует дорогу впереди. При необходимости система адаптивного круиз-контроля автоматически уменьшает дроссельную заслонку, переключается на пониженную передачу или даже задействует тормоза для поддержания безопасной дистанции. Модель Mercedes-Benz S-Class 2000 года стала первым в мире автомобилем, оснащенным системой адаптивного круиз-контроля, и с тех пор другие компании выпустили свои собственные системы адаптивного круиз-контроля.

2. Система предупреждения столкновений и система оповещения о дорожно-транспортных происшествиях: Принцип ее работы аналогичен системе адаптивного круиз-контроля: она использует радар, сонар и лазерные лучи для сканирования потенциальных препятствий. При возникновении риска столкновения система подает предупреждающие сигналы и осуществляет автоматическое торможение. При использовании в сочетании с GPS-приемниками системы оповещения о дорожно-транспортных происшествиях могут также предоставлять спасательным службам точную информацию о местонахождении автомобиля.

3. Интегрированная система безопасности: Эта система состоит из 50 технологий, включая электронное оборудование, микроконтроллеры, датчики, а также другие технологии и продукты, которые уже запущены или будут запущены. Опираясь на передовые электронные технологии и опыт интеграции, эта система фокусируется на всех аспектах вождения, таких как занавесочные подушки безопасности, устройства предварительного и чрезмерного натяжения ремней безопасности, адаптивные энергопоглощающие рулевые колонки и активные коленные щитки, мобилизуя все факторы безопасности автомобиля для обеспечения комплексной, полномасштабной защиты пассажиров.

4. Система восстановления угнанных автомобилей: Эта технология обеспечивает противоугонный метод, основанный на автоматическом отслеживании транспортного средства. Некоторые системы восстановления угнанных автомобилей требуют разрешения владельца автомобиля для запуска передатчика для автоматического слежения за автомобилем, в то время как другие системы автоматически запускают передатчик для слежения за автомобилем при несанкционированном проникновении в автомобиль или его отъезде.

(2) Сетевые, коммуникационные и навигационные системы

1. Сетевые и коммуникационные системы: Эта система позволяет водителям получать сетевые новости, электронную почту и другую информацию через портативные компьютеры и беспроводные телефоны, не отрывая глаз от дороги и рук от руля, и передает эту информацию водителям с помощью голосового управления. Для активации системы достаточно прикоснуться к кнопке на рулевом колесе. Общение в бортовой сети может осуществляться двумя способами: первый - чтение текста электронной почты через цифровые дисплеи, второй - преобразование текстовых файлов в голосовые и чтение содержимого электронной почты электронным голосом. Ответы на электронные письма могут быть отправлены в формате аудиофайлов или преобразованы в текстовые файлы с помощью систем распознавания голоса перед отправкой.

2. Электронная навигационная система: Функция GPS-навигации в бортовой навигационной системе является выдающейся и может помочь водителю своевременно и быстро добраться до места назначения в сложной городской дорожной сети. С помощью многоуровневых управляемых меню можно удобно выбирать цели по регионам, городам и функциональной классификации объектов. Навигационная система мгновенно рассчитывает кратчайший маршрут движения и отображает его в виде линий на двухмерных или трехмерных электронных картах. После запуска автомобиля символ, отображающий положение автомобиля в реальном времени, автоматически перемещается по заданному маршруту. При возникновении впереди пробок или непредвиденных ситуаций, требующих изменения маршрута движения, спутниковая навигационная система автоматически перезагружается и в течение нескольких секунд прокладывает новый маршрут движения, восстанавливая функцию навигации.

3. Система консультирования по дорожной информации в реальном времени: Система консультирования по вопросам дорожного движения в реальном времени - это навигационное устройство для транспортных средств, подходящее для людей, знакомых с маршрутами движения. Существуют различные методы передачи информации о дорожной обстановке в реальном времени. Система RDS, основанная на прослушивании информации о дорожной обстановке в реальном времени через аудиосистему, существует уже давно. Сейчас компании запустили в Интернете сервисы отслеживания дорожной информации в режиме реального времени, которые можно запросить с помощью компьютера, не выходя из офиса или дома. Наиболее продвинутая система информирования о дорожной обстановке в режиме реального времени, находящаяся в стадии разработки, предусматривает передачу автомобильной навигационной системой цифровой импульсной информации, которая либо отображается на региональных картах, либо используется для расчета других возможных маршрутов.

(3) Мобильные мультимедийные системыМобильные мультимедийные технологии в основном используются для разработки развлекательных систем для задних сидений. Эта аудиовизуальная технология включает в себя полноцветные экраны, игровые устройства, DVD-плееры, блоки питания, CD-плееры, видеомагнитофоны и проигрыватели. Мобильные мультимедийные технологии также находят отражение в интеллектуальных беспроводных продуктах, оборудовании дистанционной связи и продуктах обработки информации, включая системы распознавания голоса с поддержкой нескольких языков, позволяющие водителям управлять интеллектуальными информационными/развлекательными системами без ручного управления, освобождая руки для управления рулевым колесом. Кроме того, в автомобили можно интегрировать функции Интернета, что позволит людям просматривать веб-страницы, отправлять и получать электронную почту, а также совершать биржевые операции в автомобиле. В то же время, используя методы "подключи и работай", потребители автомобилей могут удобно и быстро обновлять свои мультимедийные продукты и пользоваться новыми богатыми услугами.(4) Системы человеко-машинного взаимодействияНаиболее классической системой человеко-машинного взаимодействия в автомобилях являются автомобильные приборы и системы управления различными бортовыми устройствами. С непрерывным совершенствованием информатизации транспортных средств значительно изменились как информация, получаемая водителем, так и способы ее получения. В автомобилях постоянно появляются приборные панели, основанные на различных новых технологиях цифровых дисплеев и новых методах предоставления информации, а методы управления эволюционировали от различных кнопок-переключателей до сенсорных экранов, голоса и других методов.Высокий уровень развития и превосходство будущих автомобильных информационных технологий отражаются не только в функциях автомобиля, его программном и аппаратном обеспечении, но и в создании совершенно новых пользовательских ощущений. Автомобили станут мобильными устройствами, насыщенными различными информационными функциями, и это еще одна область с широкими перспективами применения информационных технологий. Уровень развития информационных технологий и статус их применения в автомобильной промышленности определяют позицию в будущей глобальной конкуренции в автомобильной промышленности. Автомобильные информационные технологии станут важным показателем общего уровня автомобильных технологий, а также станут основой интеллектуальных автомобильных технологий.

II. Введение в ин-.Сеть транспортных средствs

Общество автомобильных инженеров (SAE) классифицирует автомобильные сетевые системы от низкой до высокой производительности как сети класса A, класса B и класса C. С появлением в автомобилях систем навигации, мультимедиа и безопасности были выдвинуты более высокие требования к надежности и пропускной способности сети. В соответствии с методом классификации SAE были добавлены сети класса D и класса E, как показано в таблице 1-1.Таблица 1-1 Классификация бортовых сетей

1. Сети класса A в основном применяются в ситуациях, требующих низкой цены, низкой скорости передачи данных, производительности в реальном времени и требований к надежности, например, в дверных, оконных и магистральных сетевых системах кузова. Сети класса A также используются в качестве локальных шин нижнего уровня для некоторых приложений на уровне датчиков и исполнительных механизмов.

2. Сети класса B используются для систем с более высокими требованиями к скорости передачи данных, включая некоторые системы управления кузовом, приборные панели, низкоуровневые системы управления в реальном времени и системы диагностики неисправностей (OBD).

3. Сети класса C в основном используются для систем с высокими требованиями к надежности и реальному времени, таких как высокоуровневые системы управления в реальном времени для двигателей и трансмиссий, а также системы управления проводами.

4. Сети класса D в основном ориентированы на мультимедийные и навигационные системы. В настоящее время основными протоколами для сетей класса D являются IDB-1394, MOST и Automotive Ethernet AVB.

5. Сети класса E в основном применяются в системах управления с повышенными требованиями к безопасности и реальному времени. К основным сетям относятся FlexRay и Automotive Ethernet TTE.

Local Interconnect Network (LIN) - это протокол автомобильной низкоуровневой сети, разработанный в 1998 году автопроизводителями Audi, BMW, DaimlerChrysler, Volvo и Volkswagen совместно с производителем компонентов Motorola и компанией VCT (Volcano Communications Technologies), выпускающей средства разработки. Стандарт LIN определяет не только протоколы связи, но и интерфейсы средств разработки и прикладные программные интерфейсы (API). Его цель - обеспечить недорогие стандарты локальных сетей на уровне датчиков и исполнительных устройств. Консорциум LIN не только предлагает стандарты протоколов, но и включает в себя инструменты разработки и стандарты API, обеспечивая удобство для пользователей автомобильных конструкций и создавая модель для будущей работы по стандартизации автомобильных сетей. Стандарты протоколов LIN основаны на интерфейсе последовательной связи (SCI), а физические уровни адаптированы к стандарту диагностики неисправностей ISO 9141, удовлетворяющему требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС) и электростатического разряда (ESD) в автомобильной среде. Детали, традиционно использующие шинные сети LIN, все чаще заменяются низкоскоростными сетями CAN.Стандарт CAN, предложенный компанией Bosch, впервые получил широкое распространение в европейских автомобилях. Позже автомобильные компании в США и Японии также стали использовать его в качестве автомобильных сетей класса B или C. CAN - один из самых распространенных стандартов автомобильных сетей, который также используется во многих других отраслях.МОСТ и Автомобильный Ethernet AVB - это стандарты, ориентированные на подключение бортовых мультимедийных систем. В связи с большим объемом данных, передаваемых аудио- и видеоинформацией, требуются более высокие скорости передачи (пропускная способность) по сравнению с сетями управления в автомобилях. Как правило, в качестве носителей физического уровня требуется оптическое волокно или коаксиальный кабель, также широко используются витые пары с учетом факторов стоимости.Стандарты FlexRay и Automotive Ethernet TTE обеспечивают стандарты бортовых сетей с временным триггером, которые больше подходят для бортовых систем проводного управления с точки зрения производительности и безопасности в реальном времени.Технология беспроводной локальной связи находит применение в автомобильных системах управления кузовом или мультимедийных системах, например, в автомобильных устройствах на базе технологии Bluetooth.Автомобильный Ethernet сохраняет такие характеристики Ethernet, как высокая скорость передачи и широкие возможности масштабирования. В будущем скорость передачи сигналов автомобильного Ethernet может быть увеличена до 1 Гбит/с. Что касается масштабируемости, то при поддержке протокола TCP/IP, обычно используемого в коммуникационных устройствах и потребительских товарах, соединения с внешними сетевыми устройствами и сетевыми сервисами очень удобны в коммуникационных и прикладных функциях. По мере совершенствования протоколов в соответствии с требованиями автомобильных приложений они будут все чаще использоваться в автомобильных системах управления и информации.Из-за разнообразия типов транспортных средств и непрерывного развития технологий бортовых сетей существует множество стандартов для сетевых систем, применяемых в автомобилях. Если учесть самолеты, корабли, сельскохозяйственную технику и другие самостоятельно передвигающиеся и переносящиеся средства, имеющие некоторые общие с автомобилями характеристики (перемещение на большие расстояния, относительная независимость, автономные источники питания), то можно насчитать не менее десятка сетевых стандартов. Многие из этих сетей применяются в различных областях. Например, CAN используется в автомобилях, внедорожниках, самолетах и других областях. В таблице 1-2 приведены некоторые стандарты сетевых систем, применяемых в автомобильных системах.

III. Характеристики бортовых сетей и информационных систем

Автомобили требуют безопасности, простоты использования, простого управления, надежной работы и чувствительны к цене. Среда применения автомобилей может быть суровой, в ней встречаются практически все возможные дорожные, электромагнитные и климатические условия. Исходя из этих требований к использованию автомобилей, при проектировании автомобильных систем необходимо учитывать следующие факторы:

1. Диапазон температур обычно составляет -40~125°C.

2. Воздействие масла, воды, соляного тумана, пыли и возможных химических коррозийных веществ.

3. Воздействие механической вибрации, ударов и толчков.

4. Вопросы электромагнитной совместимости. Система должна выдерживать внешние электромагнитные помехи и не создавать электромагнитных помех в окружающей среде (электромагнитные поля в домашних условиях составляют 3 В-м¹, электромагнитные поля в заводских условиях составляют 10 В-м¹, а электромагнитные поля в автомобильных условиях могут превышать 200 В-м¹).

5. Вопросы охраны окружающей среды. Выбросы в процессе эксплуатации (в том числе звуковые, световые, электромагнитные, масляные и газовые) должны соответствовать требованиям по охране окружающей среды, а также вопросам утилизации компонентов и транспортных средств при сдаче в утиль.

6. Возможные сбои и неправильная работа, такие как обратное подключение питания, свободные концы проводов, короткое замыкание/размыкание цепи, трение и т.д., должны свести к минимуму потери.

7. Необходимо в полной мере учитывать защитные меры и последствия для безопасности во время аварий.

8. Любой компонент должен обеспечивать высокую надежность с достаточно малой вероятностью отказа в течение требуемого срока службы.

9. Стоимость массового производства.

Системы бортовых сетей также должны учитывать следующие факторы:

1. Электрические и механические характеристики соединительных головных устройств узла с шиной и количество соединительных головных устройств.

2. Методы оценки и тестирования производительности сетевых систем и систем приложений.

3. Вопросы отказоустойчивости и восстановления после сбоев.

4. Временные характеристики сетей управления реального времени.

5. Безопасность процессов производства и обслуживания сетевых проводов.

6. Добавление сетевых узлов и обновление программного/аппаратного обеспечения (масштабируемость).

7. Коммуникационные протоколы и информационная безопасность.