汽車CPS原理介紹

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1、汽車CPS原理介紹一．CPS介紹信息物理系統(tǒng)（CPS,CyberPhysicalSystems）是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computation、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同，具有重要而廣泛的應(yīng)用前景。CPS應(yīng)用于環(huán)境感知、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)控制等系統(tǒng)工程，使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。它注重計(jì)算資

2、源與物理資源的緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)?！　PS是可能是一個(gè)分布式異構(gòu)系統(tǒng)，他不僅包含了許多功能不同的子系統(tǒng)，而且這些子系統(tǒng)之間結(jié)構(gòu)和功能各異，而且分布在不同的地理范圍內(nèi)。各個(gè)子系統(tǒng)之間要通過有線或無線的通信方式相互協(xié)調(diào)工作。CPS具有自適應(yīng)性、自主性、高效性、功能性、可靠性、安全性等特點(diǎn)和要求CPS是一個(gè)智能的有自主行為的系統(tǒng)，CPS能夠從環(huán)境中獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，提取有效信息，并且根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則通過效應(yīng)器作用于環(huán)境?！　PS的意義在于將物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，特別是連接到互聯(lián)網(wǎng)上，使得物理設(shè)備具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)和自治等

3、五大功能。CPS本質(zhì)上是一個(gè)具有控制屬性的網(wǎng)絡(luò)，但它又有別于現(xiàn)有的控制系統(tǒng)。CPS則把通信放在與計(jì)算和控制同等地位上，這是因?yàn)镃PS強(qiáng)調(diào)的分布式應(yīng)用系統(tǒng)中物理設(shè)備之間的協(xié)調(diào)是離不開通信的。CPS對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備的遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)能力、自治能力、控制對(duì)象的種類和數(shù)量，特別是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的工控網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）認(rèn)為，CPS將讓整個(gè)世界互聯(lián)起來。如同互聯(lián)網(wǎng)改變了人與人的互動(dòng)一樣，CPS將會(huì)改變我們與物理世界的互動(dòng)。二．汽車CPS原理介紹汽車CPS，簡(jiǎn)單來說是指把CPS技術(shù)應(yīng)用在汽車上，以使汽車更易于駕駛，更安全。汽

4、車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過近百年的發(fā)展，隨著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)生的巨大變化，特別是由于油價(jià)高漲與溫室氣體排放引發(fā)的建立低碳經(jīng)濟(jì)的討論、科技的發(fā)展使得IT技術(shù)在汽車上的大量使用、全球城市化趨勢(shì)加快。使得各國(guó)政府積極發(fā)展城市交通。隨著用戶對(duì)汽車本身不斷提出新功能的要求，使得汽車越來越多的采用電子控制單元(ECU)實(shí)現(xiàn)整車的高安全可靠性、環(huán)保節(jié)能性和駕駛舒適性。而隨著ECU功能的復(fù)雜化，ECU軟件也越來越復(fù)雜，同時(shí)多個(gè)ECU單元信息的處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將達(dá)到海量。同時(shí)城市交通需要發(fā)展智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportSystem,IT

5、S)。這使得汽車CPS有重大的發(fā)展前途。人類對(duì)汽車性能要求的提高以及智能交通系統(tǒng)的建設(shè)，物理設(shè)備(比如ECU)和信息系統(tǒng)(比如ITS中的信息電子系統(tǒng))的深度融合，海量數(shù)據(jù)的處理，多維度復(fù)雜開放系統(tǒng)的建立等，使得汽車CPS的研究與發(fā)展成為汽車電子中物理設(shè)備系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。汽車從基于力學(xué)、化學(xué)的純物理系統(tǒng)變成了更復(fù)雜的嵌入電子元件和控制系統(tǒng)，以提高性能和安全的CPS(CyberPhysicalSystem)。汽車CPS是指用帶微處理器的實(shí)時(shí)輸入傳感器和分布在汽車的不同部件上的提供輸出的制動(dòng)器等控制單元，收集本車的實(shí)時(shí)信息或其

6、他車輛的信息，通過一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)如控制局域網(wǎng)(ControllerAreaNetwork,CAN)來完成信息的交互，計(jì)算，并根據(jù)信息的反饋來完成對(duì)汽車的控制，使得汽車更易于駕駛，響應(yīng)更快，更安全，更智能。汽車CPS要用到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、嵌入式的技術(shù)、混成系統(tǒng)等技術(shù)。汽車CPS不僅要關(guān)注本車的情況，如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、排氣管狀態(tài)等情況，然后由本車網(wǎng)絡(luò)來完成信息的交流，然后反饋給汽車，還要關(guān)注與其他汽車的距離，所在位置的路況信息等情況，甚至每個(gè)汽車的CPS可以聯(lián)合起來構(gòu)建一個(gè)更大的CPS網(wǎng)絡(luò)，不過這還要小心個(gè)人隱私和信息的泄露。對(duì)于輸入輸

7、出：汽車CPS的I/O取決于場(chǎng)景。汽車CPS的所獲得或反饋的信息取決于具體場(chǎng)景，如汽車要想在節(jié)能或安全的前提下改變速度，需要獲取當(dāng)前的場(chǎng)景，汽車是上坡、下坡還是在平地，汽車是在加速、減速還是恒速，然后根據(jù)場(chǎng)景信息改變反饋。人與系統(tǒng)交互：汽車CPS實(shí)現(xiàn)“物理反饋”。在人與系統(tǒng)交互方面，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)反饋信息不同的是，汽車CPS直接實(shí)現(xiàn)物理反饋，如當(dāng)汽車要撞到其他東西的時(shí)候，汽車CPS的防碰撞系統(tǒng)和速度操控器會(huì)直接起作用來減速或彈起安全氣囊來保護(hù)駕駛員，即汽車CPS直接以物理反饋來與人交互。信息系統(tǒng)的嵌入：汽車CPS實(shí)現(xiàn)開放控制。

8、汽車CPS需要與物理系統(tǒng)進(jìn)行多層次的交互，所以需要實(shí)現(xiàn)開放控制。從對(duì)輪胎溫度、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)速的監(jiān)控到汽車的自動(dòng)導(dǎo)航、制動(dòng)，汽車CPS需要對(duì)汽車的物理系統(tǒng)進(jìn)行多方面的監(jiān)控和采集信息并反饋，汽車CPS收集的信息與物理系統(tǒng)息息相關(guān)，需要實(shí)現(xiàn)開放控制。執(zhí)行方面：汽車CPS直接“實(shí)現(xiàn)意圖”。傳統(tǒng)的系統(tǒng)只