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1汽車電子技術(shù)的特點(diǎn)與要求

數(shù)字信號處理技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是汽車電子技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力、更多的創(chuàng)新技術(shù)不斷開發(fā)應(yīng)用。相對其他控制技術(shù)，電子技術(shù)更具智能化，控制成本更低，性能更好。于是汽車上出現(xiàn)日益增加的電子單元，在提升汽車性能的同時，又會帶來線路繁雜、可靠性降低、電磁干擾、維修困難等諸多問題。近年來，總線化成為一個方向，各電子單元通過總線進(jìn)行通訊，信息交換，傳輸當(dāng)前的狀態(tài)信息接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能?？偩€化增強(qiáng)了汽車的整體性，也提高了軟件在汽車制造技術(shù)中的地位。汽車日趨大眾化，導(dǎo)致苛刻要求汽車零部件降低成本，提高性能。高端豪華汽車在總計近百個電子組件或電子控制單元(ECU)的相應(yīng)系統(tǒng)中包含多達(dá)100余個微處理器。這些ECU由多種網(wǎng)絡(luò)連接，例如控制器局域網(wǎng)（CAN、FlexRay）、局域互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)和面向媒體的系統(tǒng)傳送（MOST）。當(dāng)今汽車電子技術(shù)的特點(diǎn)和核心要求是：

1）實時性。快速反應(yīng)并不是實時性的核心內(nèi)涵，快速性僅是系統(tǒng)實時能力的表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)不能滿足實時性要求時，必須提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，而運(yùn)行速度的提高會帶來系統(tǒng)功耗加大、電磁兼容性下降等負(fù)面效應(yīng)。因而在設(shè)計具體的控制系統(tǒng)時，在保證能滿足實時性要求的條件下，應(yīng)使系統(tǒng)的運(yùn)行速度降到最低，以滿足系統(tǒng)在功耗、可靠性和電磁兼容性等方面獲得最佳的綜合品質(zhì)。

2）安全性。安全性是指產(chǎn)品防止、減少故障和事故的性能。硬件的耐高低溫、耐電擊、耐火花、阻燃等從原材料制作工藝到檢測包裝儲運(yùn)，有效的質(zhì)量控制是關(guān)鍵；軟件漏洞的隱患與后果，如功能的缺失、安全威脅與客戶抱怨等，有一種名為“組策略”的手段提供對微處理器進(jìn)行更改注冊表來實現(xiàn)軟件的安全。對車輛電子控制安全造成的威脅，可分成局部物理、遠(yuǎn)程和內(nèi)部電子3大類。①局部物理性威脅。通過物理性地接入傳動系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)并破壞通信，這種入侵式的攻擊極易破壞汽車關(guān)鍵功能。其對策是在一個或多個ECU內(nèi)部的某處存儲著隱秘的私有密鑰，用于受保護(hù)的通信通道，提供局部數(shù)據(jù)的保護(hù)服務(wù)，汽車算法、多媒體內(nèi)容和保密資料都需要私鑰存儲進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，抵擋凌厲的入侵和攻擊。②遠(yuǎn)程威脅。黑客通過偵測汽車的遠(yuǎn)距離無線接口尋找網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和程序中的軟肋，以找到內(nèi)部各電子系統(tǒng)中的路徑。與數(shù)據(jù)中心不同，汽車不可能擁有完整的IDS、IPS、防火墻和UTM，防衛(wèi)機(jī)制的客觀缺失需依靠汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)必須與非關(guān)鍵的ECU完全隔離開，以確保駕駛安全。③內(nèi)部電子威脅。雖然物理網(wǎng)絡(luò)隔離是理想的方案，但接觸點(diǎn)和干擾總是難以避免，安全標(biāo)準(zhǔn)有極大差異的系統(tǒng)間通信的干擾會很敏感。業(yè)界又出現(xiàn)強(qiáng)烈的設(shè)計整合趨勢，使用更強(qiáng)大的多內(nèi)核微處理器來實現(xiàn)不同系統(tǒng)的控制，從而將許多ECU變?yōu)樘摂M的ECU，這將增加源于軟件的威脅風(fēng)險，從而導(dǎo)致操作系統(tǒng)缺陷、對密碼系統(tǒng)的旁路攻擊以及拒絕服務(wù)等。因而，關(guān)鍵和非關(guān)鍵的系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)之間的接口必須在最高管理層面進(jìn)行論證和窮盡分析，并按ISO15408等評估安保等級（EAL）6+的最高等級安保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗證，確認(rèn)缺陷無虞。

3）可靠性。可靠性是指產(chǎn)品的平均無故障運(yùn)行時間（MTBF）。為確?？煽啃?，在汽車電子電路上實施冗余設(shè)計，元器件應(yīng)選用汽車級。高可靠性軟件及安全工程實施原則（PHASE）協(xié)議支持最大限度地簡化復(fù)雜性、軟件組件架構(gòu)、最低權(quán)限原則、安全軟件和系統(tǒng)開發(fā)過程。

4）環(huán)保性。產(chǎn)品符合國家相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，包括產(chǎn)品是否含有毒、有害原材料，芯片是否含鉛、鎘，EMC輻射是否超標(biāo)，須有嚴(yán)格的檢測和認(rèn)證。必須認(rèn)識到切實實施ISO/TS16949和ISO14001僅是一項基礎(chǔ)工作。

2我國汽車電子產(chǎn)業(yè)概況

市場化的經(jīng)濟(jì)體制帶來了高效的資源配置，我國汽車電子產(chǎn)業(yè)在這10年間有了飛速的發(fā)展。在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的直接推動下，2012年我國汽車電子市場規(guī)模已逾2500億元，連續(xù)7年增長率超過30％。其原因除市場需求迅猛發(fā)展外，還有國家政策帶動、國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和地區(qū)競爭的促進(jìn)。但由于基礎(chǔ)研發(fā)工作薄弱，掌握的自主知識產(chǎn)權(quán)匱乏，產(chǎn)品在技術(shù)上還依附于國外，核心技術(shù)仍受制于人，至今沒有世界知名的汽車電子產(chǎn)品品牌和供應(yīng)商。石油資源日趨緊缺，人們對環(huán)境保護(hù)的意識在不斷增強(qiáng)。國際上對汽車排放出臺了一系列嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，加上人們對汽車的安全性、舒適性和使用壽命的要求越來越高，汽車電子也越來越復(fù)雜，進(jìn)入汽車電子零部件行業(yè)的門檻就越來越高。我國汽車電子產(chǎn)業(yè)雖實現(xiàn)了持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、規(guī)模、機(jī)構(gòu)都得到了大幅度的提升，但這產(chǎn)業(yè)鏈中的成就僅局限于加工制造。硬件方面，元器件集成芯片幾乎全從國外公司購買；軟件方面，從開發(fā)工具到核心軟件全由國外公司提供；生產(chǎn)方面，從貼片到出廠，從生產(chǎn)檢測設(shè)備到技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，也依循國外企業(yè)。現(xiàn)狀是久負(fù)盛名的跨國芯片巨頭能針對特定的應(yīng)用提供專用芯片及解決方案，使汽車電子產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，質(zhì)量有保障，成本較低。這樣更使我國目前幾乎所有汽車電子單元全是由芯片廠商提供設(shè)計，而我們只是二次開發(fā)。微電子行業(yè)基礎(chǔ)核心技術(shù)的薄弱是決定我國汽車電子產(chǎn)業(yè)在總體上受制于國際跨國公司的根本原因，必須徹底改變。

3汽車電子技術(shù)發(fā)展趨勢

1）總線化和中央電子控制單元向汽車電子的整體化、系統(tǒng)化邁出了革新的一步。各電子控制單元通過總線進(jìn)行通信，傳輸當(dāng)前狀態(tài)的信息，接受中央控制單元的指令并執(zhí)行特定的功能，使車輛行駛功能控制達(dá)到最佳水平?？偩€化還使汽車制造核心技術(shù)由硬件逐漸向軟件過渡，由諳熟全程制造技術(shù)和掌握汽車各系統(tǒng)、各零部件原理功能的龍頭企業(yè)執(zhí)掌制定切實可用通信協(xié)議的主動權(quán)。這就導(dǎo)致技術(shù)實力弱勢的中小企業(yè)只得依附強(qiáng)勢的大公司，促使行業(yè)兼并。

2）模塊化。電子技術(shù)和多領(lǐng)域高新技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成化汽車零部件產(chǎn)品的構(gòu)成，便于國際化采購和整車廠組裝。模塊化就是根據(jù)需求定制，完成所需的功能，以標(biāo)準(zhǔn)模塊的規(guī)格作大集成化的封裝，提高功效和可靠性，也簡化配套和整車制造工藝，有利于產(chǎn)品質(zhì)量得到有效控制。結(jié)果將會使現(xiàn)在處于領(lǐng)先地位的行業(yè)寡頭逐漸成為系統(tǒng)集成商，電子零部件企業(yè)承擔(dān)的產(chǎn)品工作量越來越大，汽車零部件產(chǎn)業(yè)在汽車工業(yè)中的作用和地位更顯重要。

3）智能化。微控制器大量進(jìn)入汽車電子各系統(tǒng)，帶來控制技術(shù)智能水平提高，性能更優(yōu)越，控制成本更低。

4）規(guī)范化和高配普及化。新的汽車電子技術(shù)不斷涌現(xiàn)、不斷進(jìn)步，但有些電子控制技術(shù)在汽車上實施還需歷經(jīng)一段時間，才能在標(biāo)準(zhǔn)配置上被確認(rèn)。例如，輪胎智能壓力監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）與ABS、安全氣囊并稱為汽車3大安全系統(tǒng)。但目前，僅在奧迪A8、寶馬7系/5系、奔馳S/E系列等高端車型中作為標(biāo)準(zhǔn)配置。在高度重視汽車安全性的當(dāng)下，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)必然很快會成為所有汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。就如同ABS從出現(xiàn)到普及一樣，需要一個過程。

5）重視傳感器的研發(fā)。汽車電子技術(shù)的應(yīng)用中無處不在的傳感器，在控制技術(shù)環(huán)節(jié)里作用至關(guān)重要，應(yīng)受到充分的重視。我國在傳感器技術(shù)的演進(jìn)發(fā)展和實踐中雖已有一定基礎(chǔ)性的成果，但因投入的研發(fā)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，也顯得十分薄弱。必須與汽車電子的研發(fā)齊頭并進(jìn)才能相得益彰。期望在“十二五”計劃期間，我國傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)迎頭趕上。

6）“云控制”技術(shù)。計算機(jī)技術(shù)和信息融合技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了云時代?！霸瓶刂啤奔夹g(shù)由以往的局部信息處理到信息共享到現(xiàn)代的信息融合，已經(jīng)完全突破了汽車“傳感器-避開障礙-目標(biāo)-方向盤”的傳統(tǒng)固有模式，使實現(xiàn)“目標(biāo)-方向盤”的自動駕駛成為可能。“云駕駛”將大大提高識別道路行駛目標(biāo)的效能，同時降低燃油耗費(fèi)，將使駕駛由低事故向高可靠轉(zhuǎn)變。

4結(jié)束語

眾所周知，當(dāng)今汽車電子的核心技術(shù)已被國外大型跨國企業(yè)寡頭所壟斷。這對發(fā)展中國家，知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)成為一道無法回避的障礙，發(fā)達(dá)國家常利用它設(shè)置高科技壁壘，以保持其優(yōu)勢。我國汽車工業(yè)的崛起，除兼并收購?fù)馄笸?，主要還得培育發(fā)展自主研發(fā)能力，掌握先進(jìn)的制造技術(shù)、工藝技術(shù)和管理體系。只有這樣，才是提高我國汽車電子競爭力的關(guān)鍵所在；只有國家更有力的汽車電子產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略措施出臺和相關(guān)政策的傾斜，把更多的資源投入汽車電子技術(shù)各環(huán)節(jié)研究創(chuàng)新，使我國有更多自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，才能保證我國汽車電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)能穩(wěn)步提高，躋身國際強(qiáng)手之列。

作者：陳天殷單位：美國亞派克機(jī)電（杭州）有限公司