-
沒(méi)有找到您想要的百科
GPS車(chē)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造中的可靠性研究
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)以其定位精度高且不受城鄉(xiāng)地理位置影響等特點(diǎn)在世界范圍內(nèi)掀起了一股應(yīng)用熱潮，國(guó)內(nèi)GPS行業(yè)產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車(chē)防盜、車(chē)輛調(diào)度，以及物流管理等諸多方面，GPS車(chē)載系統(tǒng)是其中最重要的環(huán)節(jié)。
GPS應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括車(chē)載設(shè)備軟硬件的設(shè)計(jì)、制造，中心監(jiān)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)，安裝及售后服務(wù)系統(tǒng)的建立、運(yùn)轉(zhuǎn)，客戶(hù)培訓(xùn)、服務(wù)系統(tǒng)的建立、運(yùn)轉(zhuǎn)等等，這些系統(tǒng)的建立，其投資動(dòng)輒以千萬(wàn)元計(jì)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用則高達(dá)每月上百萬(wàn)元，由于其擔(dān)負(fù)生命及財(cái)產(chǎn)安全的保衛(wèi)任務(wù)，可靠工作成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建立、運(yùn)轉(zhuǎn)的頭等大事。
單純從技術(shù)角度看，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為高度成熟的技術(shù)，因而涉及到這些方面的可靠性問(wèn)題相對(duì)較少，也比較容易解決，相比之下，由于種種原因，車(chē)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造中的可靠性問(wèn)題變得相當(dāng)突出，已經(jīng)成為目前制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸因素。
以下幾個(gè)方面決定了對(duì)GPS車(chē)載系統(tǒng)的可靠性要求是極高的：
1、工作要求苛刻
GPS車(chē)載系統(tǒng)擔(dān)負(fù)安全防范、管理調(diào)度重任，要求在任何時(shí)刻都能夠呼的應(yīng)、叫的通，必須24小時(shí)全天候工作，尤其是安防型產(chǎn)品更要在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用，因此車(chē)載機(jī)必須能夠長(zhǎng)年累月的正常工作而不允許出現(xiàn)關(guān)機(jī)、死機(jī)、功能錯(cuò)亂等現(xiàn)象，其工作要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了家電、手機(jī)、甚至汽車(chē)的電腦系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中CPU可以通過(guò)關(guān)機(jī)、換電池、斷電等方式重新啟動(dòng)而清除累積的錯(cuò)誤狀態(tài)，即使出錯(cuò)也不會(huì)造成大的損失，而GPS車(chē)載機(jī)工作不正常則有可能造成財(cái)產(chǎn)甚至生命損失。GPS車(chē)載機(jī)的工作要求達(dá)到了與大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、電信通訊系統(tǒng)同等要求的程度，必須按照通訊系統(tǒng)不間斷工作的可靠性要求去設(shè)計(jì)、生產(chǎn)車(chē)載機(jī)，人工對(duì)GPS車(chē)載機(jī)進(jìn)行斷電、復(fù)位都是不允許的，在GPS車(chē)載機(jī)上安裝電源開(kāi)關(guān)。復(fù)位按鈕是不可想象的。隨便舉個(gè)例子說(shuō)明一下：
假定車(chē)載機(jī)軟件故障時(shí)間是6個(gè)月即平均每工作l80天才出一次問(wèn)題，這個(gè)指標(biāo)對(duì)家電、手機(jī)、電腦、汽車(chē)意味著絕對(duì)可靠，因?yàn)樗麄冇肋h(yuǎn)不會(huì)連續(xù)工作l80天，甚至10天都不會(huì)，而頭10天軟件錯(cuò)誤累積可以認(rèn)為是0，只要一關(guān)機(jī)、斷電，軟件狀態(tài)又會(huì)從零開(kāi)始。實(shí)際上電腦有時(shí)連10個(gè)小時(shí)都堅(jiān)持不住而死機(jī)，但我們認(rèn)為電腦已經(jīng)很可靠了，因?yàn)槲覀?個(gè)小時(shí)就做完工作關(guān)機(jī)了，就算有時(shí)2小時(shí)都堅(jiān)持不住，大不了重新啟動(dòng)一次。而車(chē)載機(jī)必須長(zhǎng)年累月連續(xù)工作，若市場(chǎng)上運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器達(dá)到2000臺(tái)，就意味著平均每天有l(wèi)0臺(tái)機(jī)器出故障，要是賣(mài)到2萬(wàn)臺(tái)、20萬(wàn)臺(tái)呢?答案是不可能，因?yàn)橛脩?hù)不敢再買(mǎi)了。
2、工作環(huán)境嚴(yán)酷
GPS車(chē)載系統(tǒng)工作于車(chē)上，按照汽車(chē)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)載電子設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)介于工業(yè)級(jí)和軍級(jí)之間，其最重要的指標(biāo)就是環(huán)境溫度范圍，工作于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的設(shè)備要求工作溫度范圍為-40-125℃，其余地方要求為-40-85℃，車(chē)載GPS設(shè)備一般安裝在汽車(chē)儀表板下面，有些車(chē)況不太好的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱量會(huì)泄漏到這里，汽車(chē)長(zhǎng)時(shí)間工作后溫度很高。我們實(shí)測(cè)若千輛連續(xù)工作近20小時(shí)的出租車(chē)，儀表板下安裝車(chē)載機(jī)的部位有的溫度達(dá)到了80℃，機(jī)器內(nèi)部GPS板CPU芯片表面溫度甚至達(dá)到了88℃。由于我國(guó)幅員遼闊最北方冬季氣溫可低達(dá)—30℃以下，對(duì)車(chē)載機(jī)的低溫工作特性也提出了嚴(yán)格的要求。
由于汽車(chē)是室外工作，還會(huì)遇到水汽、灰塵、油污、腐蝕性氣體、液體等各種不利因素。因此，GPS車(chē)載機(jī)的工作環(huán)境極為嚴(yán)酷的，如果將電信的交換機(jī)設(shè)備置于如此環(huán)境之下工作，恐怕早就癱瘓了。
3、震動(dòng)、沖擊強(qiáng)烈
車(chē)載機(jī)安裝于飛馳的汽車(chē)之上，汽車(chē)行駛中的震動(dòng)不可避免的要傳到車(chē)載機(jī)上，一般產(chǎn)品只要達(dá)到運(yùn)輸抗震要求就可以了，可以通過(guò)在包裝上做文章來(lái)解決，車(chē)載機(jī)卻是機(jī)器本身長(zhǎng)期承受劇烈震動(dòng)，對(duì)其抗震性能要求很高。當(dāng)發(fā)生撞車(chē)時(shí)即使車(chē)身撞爛車(chē)載機(jī)也必須保證能正常工作以進(jìn)行報(bào)警，因而又要求機(jī)器能承受強(qiáng)烈的沖擊。
4、電磁環(huán)境惡劣
車(chē)載機(jī)由汽車(chē)電瓶供電，電壓波動(dòng)范圍寬，汽車(chē)啟動(dòng)瞬間l2V的汽車(chē)電瓶電壓可能跌到5V以下，這個(gè)“瞬間”有時(shí)長(zhǎng)達(dá)l0秒，24V供電汽車(chē)若調(diào)節(jié)器質(zhì)量不好或電瓶線松動(dòng)時(shí)供電電壓可能會(huì)躥到100V以上，還有可能出現(xiàn)能量很大的反向脈沖電壓，汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高達(dá)幾萬(wàn)伏的脈沖點(diǎn)火電壓產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，其他車(chē)載電子設(shè)備也有程度不同的電磁干擾，車(chē)載機(jī)的GSM部分本身也是一個(gè)強(qiáng)電磁輻射源，工作在如此惡劣的電磁環(huán)境下，對(duì)車(chē)載機(jī)的抗干擾性能要求很高。
5、功能特別復(fù)雜
即使在以上條件下，有些產(chǎn)品的可靠性還是相當(dāng)高的，例如汽車(chē)收音機(jī)就可以不斷電連續(xù)工作數(shù)年而不出問(wèn)題，但這些設(shè)備功能都比較簡(jiǎn)單。比起收音機(jī)來(lái)，GPS車(chē)載機(jī)的功能太復(fù)雜了，為了最大限度提高設(shè)備的性?xún)r(jià)比，GPS車(chē)載機(jī)一般集成了車(chē)載電話(huà)、液晶顯示(收發(fā)短消息)手柄等，高檔的語(yǔ)音通道傳輸安防型設(shè)備還有中控鎖遙控系統(tǒng)、語(yǔ)音提示操作等功能，既能對(duì)外報(bào)警又能打入電話(huà)查車(chē)遙控，其處理器需要對(duì)GPS、GSM等信息進(jìn)行處理，要處理若干傳感器信號(hào)，控制若干路輸出信號(hào)(繼電器、報(bào)警喇叭等等)，還要進(jìn)行人機(jī)界面處理，與手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備不同的是，這些輸入輸出信息不會(huì)遵守任何格式或時(shí)間方面的協(xié)議，完全是隨機(jī)且雜亂無(wú)章的，比如踩剎車(chē)時(shí)GSM來(lái)了振鈴，而此時(shí)GPS板的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了一個(gè)校驗(yàn)錯(cuò)誤，在用戶(hù)按下掛斷鍵之前，剎車(chē)太猛又產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē)信號(hào)。這些信息組合數(shù)量非常龐大，車(chē)載機(jī)的處理器必須保證在任何情況下都能做出正確的判斷處理，否則就可能累積錯(cuò)誤最終導(dǎo)致崩潰。實(shí)際裝車(chē)的車(chē)載機(jī)出車(chē)越多問(wèn)題越多，就是因?yàn)檐?chē)一動(dòng)，情況就復(fù)雜起來(lái)了。
6、成本要求嚴(yán)格
再?gòu)?fù)雜的功能，總可以采用高強(qiáng)度的處理器及操作系統(tǒng)輕松解決，比如手機(jī)、PDA。不幸的是GPS車(chē)載機(jī)屬于民用產(chǎn)品且處于市場(chǎng)起步階段，基于國(guó)內(nèi)殘酷的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，對(duì)其制造成本要求很?chē)?yán)，不可能像網(wǎng)絡(luò)處理器那樣采用高檔的處理器和硬件芯片，也不能像手機(jī)那樣通過(guò)巨大的產(chǎn)量降低成本而使用功能完善的操作系統(tǒng)，縱觀國(guó)內(nèi)眾多生產(chǎn)廠家，除個(gè)別采用32位ARM處理器，大多采用16位或8位增強(qiáng)型處理器，軟件方面有的采用了公開(kāi)源碼的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，更多的則直接采用C或匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。相對(duì)于復(fù)雜的功能，苛刻的要求真有點(diǎn)“針尖上跳芭蕾”的味道，由于沒(méi)有操作系統(tǒng)支持直接對(duì)硬件編程，程序量多達(dá)上萬(wàn)行，且所有細(xì)節(jié)都必須由編程實(shí)現(xiàn)，稍有不慎就會(huì)埋下隱患。
7、可靠性成本極高
當(dāng)GPS車(chē)載機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，必須將車(chē)輛召回返修，修復(fù)成本比起其他產(chǎn)品要高的多，尤其是當(dāng)成批出現(xiàn)無(wú)法重現(xiàn)故障時(shí)，其解決代價(jià)幾乎無(wú)法估計(jì)，若導(dǎo)致生命或財(cái)物損失還會(huì)引起高額索賠，因此從經(jīng)濟(jì)角度計(jì)算，必須提高可靠性。
綜上所述，GPS車(chē)載機(jī)工作環(huán)境嚴(yán)酷，功能復(fù)雜，工作要求苛刻，成本限制嚴(yán)格，可靠性成本高，因此GPS車(chē)載機(jī)的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中對(duì)可靠性保證要求極高。
無(wú)人機(jī)
由300架小型無(wú)人機(jī)組成的編隊(duì)徐徐起飛，變化成“海豚”造型輕巧躍過(guò)港珠澳大橋，這條長(zhǎng)100米，寬60米，高60米的巨型立體白海豚，伴著橋上的煙火，與無(wú)人船、無(wú)人車(chē)遙相呼應(yīng)，最終變換為“新時(shí)代”三個(gè)字，上演了一場(chǎng)蔚為壯觀的空中“舞蹈”。
編隊(duì)表演現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，為提高精準(zhǔn)度，工程師們創(chuàng)新采用了RTK載波相位差分定位技術(shù)，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。無(wú)人機(jī)高精度天線成為了不可或缺的重要部件，新型無(wú)人機(jī)天線采用螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在提高精度的同時(shí)又大大降低了無(wú)人機(jī)負(fù)載重量。保證了無(wú)人機(jī)精準(zhǔn)執(zhí)行飛行軌跡，完成復(fù)雜的舞步。
無(wú)人車(chē)
由百度Apollo無(wú)人車(chē)隊(duì)領(lǐng)銜的百輛高科技車(chē)隊(duì)在港珠澳門(mén)做出了同時(shí)直行、編隊(duì)蛇行、同時(shí)列隊(duì)、超車(chē)、8字交叉跑等多個(gè)復(fù)雜的車(chē)隊(duì)陣型，堪稱(chēng)春晚歷史上首次黑科技表演。此次在春晚亮相的自動(dòng)駕駛車(chē)隊(duì)覆蓋了多種車(chē)型，涵蓋的場(chǎng)景包括：家用出行、園區(qū)接駁、城市清潔、物流運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。
在春晚的車(chē)隊(duì)中，以國(guó)產(chǎn)、自主可控的智能駕駛技術(shù)為基礎(chǔ)，集自動(dòng)控制、視覺(jué)計(jì)算、人工智能等多項(xiàng)技術(shù)于一體，配有攝像頭、激光雷達(dá)、歐源通高精度天線等設(shè)備定位并感知周?chē)h(huán)境，實(shí)時(shí)對(duì)其他道路使用者和突發(fā)狀況做出反應(yīng)。
無(wú)人船
在海上，一艘7.5米長(zhǎng)的海洋無(wú)人艇帶領(lǐng)著80條1.6米長(zhǎng)的小型無(wú)人艇，組合成海上的“離弦之箭”穿過(guò)港珠澳大橋。81艘無(wú)人艇協(xié)作，在無(wú)人艇行業(yè)中，還是首次。即使是軍方應(yīng)用，都沒(méi)有同時(shí)集結(jié)過(guò)如此多數(shù)量的無(wú)人艇。
面對(duì)無(wú)人船編隊(duì)行進(jìn)進(jìn)程中的風(fēng)浪流涌等環(huán)境攪擾要素以及船體動(dòng)力零碎變化等，無(wú)人船團(tuán)隊(duì)采用了魯棒和自順應(yīng)控制技術(shù)，采用高精度的GNSS和慣導(dǎo)的組合導(dǎo)航，結(jié)合RTK技術(shù)，則確保了無(wú)人船編隊(duì)的精準(zhǔn)行進(jìn)軌跡。
歐源通天線始終致力于提供性能最強(qiáng)、體驗(yàn)最佳的衛(wèi)星定位、衛(wèi)星通信、無(wú)線數(shù)傳等核心產(chǎn)品。公司自2010年開(kāi)始，專(zhuān)注在無(wú)線數(shù)傳產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)多年的積累和沉淀，已經(jīng)形成面向測(cè)量測(cè)繪、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、駕考駕培、無(wú)人機(jī)、野外機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)等不同行業(yè)的全系列產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的可靠性測(cè)試，歐源通產(chǎn)品具有高速率、零錯(cuò)傳輸?shù)谋ＷC。發(fā)展至今，歐源通電臺(tái)產(chǎn)品已與國(guó)內(nèi)外主流廠商形成長(zhǎng)期的深入合作，產(chǎn)品質(zhì)量已獲得行業(yè)的高度認(rèn)可。