智能传感器技术及其在汽车电子技术中的应用分析

汪岑楼

摘 要：基于智能传感器的概念及技术要求，从动力系统、底盘控制、车身控制、雨刷控制、图像采集等角度对智能传感器技术在汽车电子技术中的应用进行分析说明，并以此为基础，对汽车电子智能传感器的未来发展方向进行合理展望，旨在为后续汽车电子智能传感器的应用与发展提供参考。

关键词：智能传感器 汽车电子技术 智能化控制

Abstract：Based on the concept and technical requirements of intelligent sensors， the application of intelligent sensor technology in automotive electronics technology is analyzed and explained from the perspectives of power system， chassis control， body control， wiper control， image acquisition， etc.， and based on this， the future development direction of automotive electronic intelligent sensors is reasonably prospected， aiming to provide reference for the subsequent application and development of automotive electronic intelligent sensors.

Key words：intelligent sensors， automotive electronics， intelligent control

1 引言

随着社会经济的持续发展，如今社会对于汽车的要求也在持续增长。在此情况下，为满足人们日益增长的实际需要，各大汽车厂商均开始在汽车电子技术领域引入各类智能传感器技术，以此有效提高乘客的出行体验，降低汽车安全风险。由于智能传感器技术在汽车电子技术领域的应用时间较短，并且受限于现有技术，智能传感器多作为传统汽车电子技术功能的補充系统，尚未真正推动汽车实现智能化、自动化发展。据此，对智能传感器技术在汽车电子技术中的应用进行研究分析，进而指出汽车电子智能传感器的未来发展方向，为后续汽车电子传感器提供参考，将具有一定的现实意义。

2 智能传感器的概念及技术要求

2.1 智能传感器的概念

智能传感器是指能够感应被测量信息，并将相关信息转化成可被系统识别电信号的设备。智能传感器兼具传感器和处理器两种作用，可实现数据采集、处理以及信息交互一体化，有效提高数据处理效率和效果。现如今，智能传感器已经广泛应用于工业、航空、汽车等诸多行业领域，相较于传统传感器技术，智能传感器具有以下几方面优势：

（1）精准采集：智能传感器具备数据采集结构自动修正功能，该功能无需使用者实时监控传感器数据采集情况，可自动实现数据误差补偿，有效传感器数据采集精准性。

（2）元件可靠：智能传感器可实现汽车元器件的实时监测，并在发现元器件出现故障或者异常数据时自动发出报警信息，通知使用者及时了解元器件故障情况。

（3）电路集成：相较于传统传感器，智能传感器具有更强的电路集成化特征，其在汽车电子技术中应用时，可有效减少传感器的空间占用，为汽车容纳更多传感器及元器件打下良好基础条件。

2.2 智能传感器的技术要求

现如今，为有效提高各组件控制精准性、时效性以及可靠性，各大汽车厂商均开始在汽车电子技术中引入智能传感器技术，但由于汽车整体空间较为有限，所以智能传感器在应用时多与控制单元紧密集成，进而减少智能传感器空间占用的同时，最大限度发挥智能传感器的应用效果。同时，汽车作为一种出行工具，其在运行中各部件均具有其对应的运动和控制功能，并且不同的部件的工作温度、振动频率也有着不同的表现，对于环境要求也略有差异。

为保障各部件的正常运行效果，当前智能传感器主要用于实现零部件的运行状态监控及分析，进而实现部件故障问题的及时发现和处理。另外，智能传感器具体应用时也需要做好不同传感器之间的相互配合，促使各传感器所采集的数据信息可更为精准、全面地呈现汽车整体电子技术情况。

3 智能传感器技术在汽车电子技术中的应用

现如今，汽车发动机、底盘、导航系统等区域均配置有智能传感器设备，其可以实施采集汽车温度、速度、传输等参数指标，并将相关技术指标反馈至汽车控制系统，为汽车控制系统对汽车的精准化控制提供对应数据支持。此外，智能传感器技术还可以采集汽车周边环境信息，在发现潜在安全风险后自动发出报警信号，实施紧急制动控制，以避免交通事故的发生。

3.1 动力系统

智能传感器技术在汽车动力系统中应用后，可实时采集动力系统电容、压力、电流、速度等参数值，并对相关参数信息实时智能化整理，呈现至人机交互界面后，为驾驶员提供重要的数据信息参考。在引入智能传感器技术以后，可有效提高驾驶员的驾驶体验，降低汽车驾驶难度。同时，智能传感器实施采集和分析汽车动力系统运行数据，并将相关数据及时反馈给驾驶员，以便于驾驶员快速发现汽车动力系统中存在的各类潜在风险问题，提前进行针对性处理。

以智能压力传感器为例，在动力系统中应用时，传感器可实施采集发动机、气缸、废气再循环系统等设备的压力变化，并根据压力变化趋势与预定压力参数区间的对比分析结果确定各部件压力是否符合设计要求。同时，智能压力传感器还具备抗干扰性强、自诊断等优势，其中抗干扰性能可保障传感器在较为恶劣环境中正常运行；自诊断功能则确保传感器采集数据的精准性和有效性，避免错误数据对汽车电子技术的正常运行造成负面影响。

3.2 底盘控制

汽车底盘传感器主要用于采集汽车的行进速度、车身高度、脚踏板位置等参数，相关参数可精准反馈汽车行驶、轉向、刹车等操作行为，了解驾驶员在行车时的控制操作，分析汽车行驶中的是瞬时速度，为驾驶员汽车操控形成提供针对性的建议，如汽车超速时建议驾驶员降低行进速度，避免驾驶员因超速违章而受罚。另外，汽车底盘传感器可有效提高汽车行驶期间内的制动控制效果，增强汽车行驶过程中的紧急应对能力。

3.3 车身控制

汽车车身集成有温度、湿度、光照、超声波、碰撞、车速、图像等多种智能传感器，不同传感器在汽车电子技术中所发挥出的作用也不尽相同。其中，温度、湿度传感器可实施监测汽车车内、车外环境温度和湿度，并在汽车控制系统的支持下，实现汽车空调系统的智能化调节，为车内驾驶员及乘客提供更为舒适的乘车环境；光照传感器与温度、湿度传感器类似，可采集汽车内外光照情况，进而实现汽车照明系统的调节及控制；超声波传感器则可以采集汽车周边环境信息，方便驾驶员实时掌握汽车周边障碍物变化情况，降低行车安全风险；碰撞传感器则可以在汽车发生碰撞时正确判断汽车安全气囊充气引爆时间；门禁系统中的传输传感器则可以采集汽车与周边其他事物之间的距离；图像传感器则可以为驾驶员提供视野盲区视觉补充，方便驾驶员进行倒车等操作。

3.4 雨刷控制

雨量传感器设置在汽车挡风玻璃后方，可在阴雨天气时自动检测下雨量，采集的雨量数据会传递给行车电脑，行车电脑再根据雨量数据来控制雨刷速度。作为一种红外波光学传感器，雨量传感器主要由信号发射端和信号接收端两部分组成，正常情况下信号发射端所发射的信号会经由挡风玻璃反射后，传输给信号接收端，并且在此过程中两端光信号量基本一致。而在雨滴滴落在挡风玻璃上后，由于雨滴的漫射和折射，发射端所发出的信号与接收端所接收到的信号将会出现不一致情况，此时传感器会发出瞬时电压信号，并输出数字脉冲，该脉冲数量就是外界雨量。以此为依据，行车电脑可实现雨刷的动态化调整，提高行驶安全性，降低阴雨天气安全事故发生概率。

3.5 图像采集

汽车上所配置的视觉传感器、雷达探测设备可实现汽车周围环境的实时监控及图像信息采集，相关图像信息不仅可以为驾驶员提供视野图像补充，还可以结合人工智能技术实现障碍物识别、自动驾驶、紧急制动等智能化功能。随着智能传感器技术的持续发展与应用，部分汽车中配置有全景摄像头，可实现汽车360°信息采集，并且所采集的信息经过高速处理后，可为汽车潜在风险的快速处理提供重要支持。例如，在车辆进入到交叉路口时，汽车一方面会根据车上做配置的智能传感器进行周边环境判断，另一方面也会接收附近车辆的所传递的数据信息，进而共同形成车辆故障、堵车、车辆安全距离等多种信息分析，避免车辆之间发生碰撞或者产生其他安全事故的同时，也及时通知驾驶员避让堵车路段，提高驾驶员的驾驶体验。此外，视觉传感器等图像采集智能传感器所采集的图像数据信息还可以作为车道偏离检测、航线控制、倒车盲点报警等功能实现的重要依据，在检测到相关数据信息后，汽车控制系统可自动向驾驶员发出报警信息。

4 汽车电子智能传感器的未来发展方向

4.1 电路系统集成化

由于智能传感器在汽车电子技术领域中的应用时间相对较短，诸多体积较大的传感器无法在空间较有限的汽车内部得到有效应用，使得智能传感器所发挥出的应用成效较差，无法真正满足汽车智能化、自动化发展的相关需求。针对此种情况，在实施汽车内部设计时，应结合汽车智能化、自动化控制相关数据信息需求，合理制定汽车智能传感器配置方案，对汽车内部使用的各类传感器进行特化改造，在满足汽车智能化控制相关需求的情况下，不断缩小传感器体积，优化传感器结构，并实现多种传感器集成化处理，最大限度克服汽车内部空间不足的局限，增强智能传感器在汽车电子技术中的应用成效。

另外，汽车内部电路也需要根据智能传感器进行集成化改造，逐步缩小汽车内部电路体积，提高汽车内部空间利用率，为安装更多传感器留有更为充足的空间，克服过往电路设计的局限性。例如，在实施汽车内部电路设计时，根据集成化、模块化思想，对汽车内部电路进行集成化和模块化改造，缩小电路占用空间，提高设备模块性能。另外，电路集成化处理也可以为智能传感器的数据采集、汇总及实施处理提供变化，进而有效提高汽车控制系统的运行管理效果。

4.2 元器件稳定化

在未来汽车电子智能传感器应用与发展过程中，应以客户需求为基础，根据客户需求不断优化现有设计方案，持续提高智能传感器整体性能及应用效果，满足客户日益增长的实际需求。同时，设计中也需要关注智能传感器性能提升后对汽车控制系统以及其他设备的影响，避免出现因传感器与汽车设备不匹配而导致的潜在安全隐患。因此，在智能传感器应用时，应充分考虑智能传感器与各设备之间的关联性，优先采用稳定性较强的元器件，并逐步调整汽车电子技术的整体设备性能。

随着智能传感器技术的持续发展与应用，未来汽车电子技术所表现出的问题也将会实现多元化、多样化发展。在此情况下，优先采用稳定化元器件可有效减少潜在风险诱发因素，进而方便智能传感器应用后问题的及时发现和处理，提高设计效率及效果。因此，在智能传感器应用前，应优先提升汽车电子技术中各元器件的稳定性和与智能传感器之间的匹配性，以更为先进和稳定的元器件为先导，有效降低新型智能传感器应用后因元器件稳定性和匹配性不足引发的各类风险问题。

4.3 控制系统稳定化

智能传感器系统在应用中所采集的数据信息主要交由汽车控制系统进行分析处理，随着智能传感器技术的持续应用与发展，为保障传感器采集数据的处理效率及效果，汽车控制系统必须要具备更强的分析处理性能，并保障控制系统在实际数据处理时具备极强的可靠性和稳定性，避免出现因控制系统数据处理性能或者运行稳定性不足引发的各类安全问题。另外，汽车控制系统设计时也需要充分考虑汽车控制系统对设置在汽车不同部位传感器的实时调用效果，具体设计中应参考当前智能传感器在汽车电子技术中的应用与发展趋势，合理剪裁控制系统功能，并结合嵌入式技术进行控制系统优化升级，实现汽车智能传感器数据资源的充分整合利用，最大限度发挥智能传感器的应用作用。

4.4 电子系统智能化

随着未来智能化技術的持续发展，汽车智能传感器以及控制系统的智能化水平也将会不断提升，在相关技术的支持下，自动驾驶、自动控制、智能制动等功能将逐步成为可能。在此过程中，智能传感器作为智能化发展的重要组成部分，其所采集的数据信息将会日益精准化，并结合汽车智能化控制的相关要求实施针对性调整，最终为汽车控制系统的智能化运行提供重要数据支持。在高智能化的传感器技术与控制系统资产下，汽车可为驾驶员提供精准可靠的驾驶建议，有效提高汽车行驶安全性。同时，在各类紧急突发条件下，控制系统可自动控制汽车实现急刹等操作，避免因驾驶员反应不及时所引发的各类安全事故。不过，相关功能实现均对智能传感器以及控制系统提出更高的实际要求，所以还需要进一步实施相关技术研究及升级改造。

5 结语

综上所述，随着科学技术的持续发展与人们使用需求的不断提升，未来汽车功能将会日趋多元化，其势必会导致汽车设计制造更为繁琐，潜在安全风险逐步增加。针对此种情况，推动汽车实现智能化发展，通过智能化技术手段有效应对各类潜在安全风险已经成为未来汽车设计的必然发展趋势。引入智能化技术后，智能化技术的智能化水平直接决定着汽车行驶中的使用体验及驾驶安全性，但受限于当前技术水平及应用成本等因素的影响，智能传感器尚未在汽车电子技术领域得到广泛普及应用，并且应用中所发挥出的成效也存在一定不足。对此，相关技术人员应不断加强智能传感器在汽车电子技术领域的研究应用，根据汽车电子技术的相关特点，对智能传感器进行针对性改造、升级，促使智能传感器能够真正符合汽车智能化发展中的应用需求。

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