Информационные системы автомобиля
Водители первых автомобилей полностью зависели от собственных органов чувств. Визуально определялась скорость и правильность направления движения,по тряске или скрежету двигателя шофер судил о работе подвески и мотора. Чтобы узнать дорогу или найти неисправность, водителю нужно было остановиться, открыть капот, расспросить прохожих. В современных автомобилях водитель и пассажиры получили максимальную информационную свободу. В движении можно получить информацию о работе двигателя, построить оптимальный маршрут по навигатору, узнать мировые новости, воспользоваться интернетом, посмотреть телевизор.
Основные информационные системы автомобиля
По сбору и отражению сведений информационные системы автомобиля можно разделить на внутренние и внешние. Внутренние системы контролируют объективные показатели скорости, оборотов двигателя, состояния ответственных узлов машины. Для получения таких сведений используются приборы автомобиля и бортовой компьютер.
Приборная доска
Первым прибором, который появился на приборной доске автомобиля стали часы. Следом за хронометром (с 1901 г.) на щитке приборов начали монтировать спидометр, измеряющий скорость. Кстати, одна из первых моделей прибора была изобретена и запатентована Николой Тесла (1916 г.). Особое значение комбинация хронометра и одометра приобрела с введением ограничений на скорость автомобильного движения.
Одни из первых спидометров в музее Toyota
Следом за спидометром автоконструкторы оснастили приборную доску тахометром (изобретен в 1903 г., измеряет количество оборотов двигателя), приборами для измерения температуры охлаждающей жидкости двигателя, уровня горючего в топливном баке. Этот набор циферблатов традиционно используется и на современных приборных щитках.
Со временем на гоночных и элитных автомобилях стали устанавливать ряд дополнительных циферблатов, информирующих водителя о включении дальнего и ближнего света, расходе топлива, запасе хода. Пользоваться таким количеством циферблатов вряд ли было удобно обычному водителю.
С развитием электроники вся второстепенная информация перекочевала на дисплей бортового компьютера. Но традиционные круглые шкалы основного набора приборов привычны, удобны при быстром взгляде. Владельцы автомобилей с трудом принимают новшества в виде прямоугольных шкал и цифровых шрифтов электронных приборов.
Даже на виртуальных проекционных приборных щитках, которыми оснащаются такие модели, как новая «AUDI А4», изображения спидометра и тахометра постоянно присутствуют в традиционном виде.
Тем не менее, на приборном щитке прижились удобные подсвечиваемые значки разряда аккумулятора, работы указателей поворотов, включения габаритов, ближнего и дальнего света, индикация систем активной безопасности.
Функции бортового компьютера
С развитием и миниатюризацией компьютеров внутренние информационные системы автомобиля получили новые возможности и увеличили функциональность. Первый автомобильный компьютер IBM был разработан (1981 г.) для автоконцерна «BMW».
Торговое выделение универсальных компьютеров, которые можно установить на отечественную машину, носит рекламный характер. Дополнительно установленный гаджет заведомо проигрывает стационарному борткомпьютеру по набору функций.
Современный бортовой компьютер
Стационарный бортовой компьютер («бортовик») объединяет функции компьютерного маршрутизатора и автосканера. К маршрутной информации относятся сведения о:
В зависимости от количества датчиков, установленных автопроизводителем, функции сканирования борткомпьютера позволяют контролировать и архивировать коды ошибок и неисправности:
Кроме того, автосканер сигнализирует о качестве топлива, ухудшении выхлопа (загорается «чек» двигателя), снижении уровня масла, падении давления в шинах, незакрытых дверях, не пристёгнутых ремнях безопасности. Дисплей бортового компьютера небольшого размера (5 – 7 дюймов) конструкторы обычно размещают внизу приборной доски.
Ко второй категории компьютерного обеспечения автомобиля относят мультимедийный компьютер, функции которого аналогичны ПК или ноутбуку (за исключением печатания текстов, построения графиков). Эти компьютеры в англоязычной технической литературе получили отдельное название («карпьютеры» или «онбордеры»)
Мультимедийный карпьютер, связанный с интернетом, способен заменить целый ряд отдельных приборов:
Большой (до 15 дюймов) дисплей, вмонтированный в центральную консоль «торпедо» (или выдвижной), позволяет смотреть телепередачи, кинофильмы, просматривать фотографии. На экран жидкокристаллического монитора выводятся регулируемые по масштабу карты навигационной системы, показания парктроника.
Огромный дисплей совмещенного компьютера Tesla
По большому счету, функции видеоряда, которые активно культивируются конструкторами карпьютеров, предназначены для пассажиров машины, удобны для отдыха водителя. Водителю, сосредоточенному на управлении автомобилем, полезны только новостные радиосообщения, прослушивание музыки, голосовые сообщения навигатора, пользование мобильным телефоном в режиме «свободные руки».
На дорогие иномарки, как правило, устанавливают оба вида компьютеров (бортовой и мультимедийный). Автоконструкторы начали объединять две компьютерные системы в единое целое. Но ряд экспертов возражает против такого подхода, так как сбой одного из компонентов может полностью лишить автомобиль всех источников информации.
Стандартные источники внешней информации
Так как компьютеризация удорожает себестоимость автомобиля, бюджетные отечественные машины и недорогие иномарки используют стандартный набор мультимедиа, состоящий из автомагнитолы (с ресивером радио, проигрывателем CD или DVD – дисков) и акустической системы с несколькими динамиками.
Автомагнитолы, как многофункциональные устройства, пришли на смену автомобильным радиоприемникам, которые много лет были единственным источником внешней новостной и музыкальной информации для пассажиров машины в движении.
Расширенные функции современной автомагнитолы позволяют:
Стандартное мультимедиа автомобиля
Функции недорогой автомагнитолы можно расширить установкой дополнительных устройств — навигаторов, видеорегистраторов с определителем радаров, CD-чейнджеров.
Контроль за дорожной обстановкой и парковкой
Вместе с карпьютерами наиболее активно развиваются информационные системы автомобиля, призванные улучшить контроль дорожной обстановки. Основными опасностями обычного визуального контроля становятся «мертвые зоны» сзади и по бокам машины, помехи от боковых стоек ветрового стекла. Плохой задний обзор увеличивает сложности парковки.
Простые задние парктроники, определяющие расстояние до препятствия с помощью радара или ультразвукового сонара, в пользовании неудобны, требуют привыкания. На дисплее прибора расстояние до преграды определяется по цифровым показателям или интенсивности световых индикаторов. Невозможно определить точное расположение столба, стены, запаркованной машины.
Система кругового обзора
Эффективнее работают парктроники (передние и задние), в которых сканирование ультразвуковыми датчиками накладывается на изображение задней видеокамеры. Существующие системы кругового обзора, состоящие из четырех широкоугольных видеокамер, позволяют убрать все «слепые зоны» при движении или парковке. Видеокамеры устанавливаются в передний, задний бампер и боковые зеркала заднего вида.
Как правило, показатели всех камер выводятся на отдельный дисплей, разделенный на четыре секции. В движении видеокамеры подключаются к видеорегистратору, на стоянке систему кругового обзора можно подключить к охранной сигнализации.
Дальнейшая разработка таких систем направлена на установку на крыше авто одной камеры кругового обзора. Принцип действия подобных систем строится на компьютерной «сшивке» видеоряда двух или трех камер, собранных в одном корпусе. Картинка, переданная с верхней точки машины, будет более реалистичной, с меньшим числом угловых искажений. О несовершенстве разработок можно судить по тому факту, что такие системы серийно не устанавливаются даже на элитные иномарки.
Контроль водителем дорожной обстановки ухудшается ночью, при плохой видимости, ограничен конусом ближнего или дальнего света. При ночном движении водителя слепят фары попутных (через салонное зеркало) и встречных машин.
Для ликвидации этих несовершенств человеческого зрения предназначены системы ночного видения, при плохой видимости распознающие дорожные препятствия, машины с выключенным светом, пешеходов и животных, выбегающих на дорогу.
Работа системы ночного видения автомобиля
Из существующих приборов (активных и пассивных) для дальнейшей разработки более перспективны активные системы, построенные на использовании инфракрасных излучателей, вмонтированных в головное освещение.
Принимающая видеокамера с тепловизором передает серое изображение автомагистрали (с подсвеченным желтым контуром помехи) на отдельный дисплей. В других моделях систем ночного видения изображение тепловизора передается на экран навигатора или проецируется на лобовое стекло автомобиля (при появлении помехи).
Активные системы ночного видения уже устанавливаются на «Мерседесы» (класса «E», «S»), «Фольксвагены», «БМВ», «Тойоты». Дальше других в распознавании живых помех движению продвинулся «БМВ», системы которого используют датчики сердцебиения, работающие на стометровом расстоянии, захватывающие обочины дороги.
Современные информационные технологии в автомобильной сфере
Сложно представить нашу жизнь без информационных технологий. Они используются в различных отраслях деятельности и очень прочно вошли привычный обиход человеческой жизнедеятельности. Не становится исключением и автомобилестроение, которое невозможно представить без многочисленных компьютерных инноваций, к примеру, бортовой компьютер, являющийся такой же важной частью, как двигатель или КПП.
Современный автомобиль пытаются сделать таким, чтобы участие человека в передвижении было минимальным. Уже существуют модели, способные сами определять расстояние до объектов, свое местонахождение, а также брать управление полностью в свои «руки». Довольно успешно нашли свое применение в транспортных средствах различные системы помощи для водителя, такие как камеры, системы GPS, радар, ультразвук и т.д.
Важно знать, как в дальнейшем станет развиваться авто ветвь, чего нам ждать в ближайшие годы. Для этого нужно выяснить, какие инновации используются сейчас и какие будут применяться в будущем.
Интернет и автомобиль
Все больше усиливается взаимодействие автомобиля с интернетом. Однако многие считают, что такая связь повышает отвлекающий фактор водителя, а это оказывает сильное влияние на безопасность на дороге. Однако есть и преимущества, такие как напоминание об обслуживании автомобиля, возможность автоматической записи и направление в ближайший сервисный центр, а также для развлечений.
Синхронизация с устройствами
Помимо доступа в интернет, многие автомобили оборудованы наличием USB-порта. Возможно дистанционное управление программным обеспечением различных систем, решение причин неисправностей и поломок, если сбой связан с компьютерной системой, без использования услуг специалистов.
Голографический информационный дисплей
Выводит информацию на лобовое стекло, например, о скорости, направления движения и другое, что особенно полезно при плохих погодных условиях.
Взаимодействие вашего автомобиля с инфраструктурой
Возможно скоро автомобили свяжут в единое целое с дорожной структурой. Например, связь веб-камер с дорожными знаками, перекрестками и светофорами. Это позволит узнать о загруженности улиц или о других дорожных условиях заранее, и водитель сможет сэкономить время и средства, изменив маршрут движения. Также можно будет зарезервировать место для парковки машины. При попадании в ДТП, автомобиль сможет сообщить об этом окружающим, и другие водители успеют вовремя сбавить скорость и будут более внимательны.
Мониторинг движения или «Мертвые зоны»
Повысить безопасность на дороге можно с помощью мониторинга «мертвых зон» и системы предупреждения дорожной разметки. Такая система предупредит водителя, если он начнет перестраиваться в соседнюю полосу, не включив поворотник, а также воспрепятствует перестроению, если полоса занята.
Некоторые производители уже начали устанавливать автоматические системы для помощи при парковке. Схема работы системы: при помощи радара машина определяет, достаточно ли места для парковки. А потом выбирает для водителя правильный угол поворота руля и буквально сам ставит машину на нужное парковочное место. Эта система невероятно полезна для новичков.
Отслеживание состояния водителя
Очень полезной функцией в автомобиле является система слежения, которая распознает признаки усталости водителя на дороге и предупреждает о необходимом отдыхе.
Камеры ночного видения
Возможно использование камер ночного видения, которые могут снизить ДТП в темное время суток. Система помогает увидеть дорожную разметку, знаки, пешеходов и животных. Например, в BMW используется инфракрасная камера, показывающая изображение на экране в ЧБ формате. Она распознает объекты до 300 метров. Также предусмотрена адаптация камеры под изменяющиеся условия видимости.
Удаленное замедление транспорта при угоне автомобиля и попытке скрыться от полиции при погоне. Такая функция поможет в короткое время вернуть украденные машины.
Довольно много производителей автомобилей хотят достичь более высокой эффективности от силовых агрегатов, ставя на новые виды топлива и моторы, пытаются уменьшить расход топлива, увеличивая пробег на одном заряде или заправке. На сегодняшний день выпускается довольно много электрокаров, и практически у каждого производителя в портфолио имеется гибридный автомобиль. С каждым годом их число будет только расти.
С увеличением роста электрокаров, становится актуальным вопрос об их быстрой и эффективной перезарядке. Возможным решением становятся индукционные зарядные устройства, но пока такие технологии используются только на маленьких устройствах, например, мобильные телефоны или плееры.
В данный момент информационные технологии стремительно развиваются в самых разнообразных сферах, не становится исключением и автомобильная. Безусловно, они очень важны и полезны для всех автолюбителей. ИТ оказывают огромную помощь водителю в управлении автомобилем, оповещают о его самочувствии, помогают принимать верные решения, играют неоценимую роль в безопасности самого водителя и окружающих. С их помощью водитель ощущает себя более комфортно и спокойно на дороге, а значит, он более внимателен на ней.
1. Основные информационные технологии связи водителя и автомобиля [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://studopedia.org/12-4689.html
2. Поляков Ю. Электроника и автотранспорт: новые возможности // Спецтехника. – 2007. – № 4. – С. 54–58.
3. Средства автоматизации управления автотранспортными предприятиями и информационные транспортные системы / О. Н. Черкасов [и др.]. – Воронеж: Воронеж. гос. ун–т. – 2006. – 257 с.
Описание системы «автомобиль»
Функциональные, морфологические и информационные описания систем. Анализ системоразрушающих и системообразующих факторов, влияющих на машину. Характеристика иерархической структуры автомобиля. Особенность обеспечения комфортного и быстрого передвижения.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.06.2015 |
| Размер файла | 24,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Агентство по образованию РФ
Волгоградский государственный технический Университет
по системному анализу
на тему: «Описание системы «автомобиль»
1. Основные методы описания систем
Существует несколько различных методов описания систем. Каждый из них дает возможность выявить свои особенности описываемой системы. Поэтому в зависимости от целей и задач, которые ставит перед собой человек, строящий ту или иную модель, выбирается и наиболее подходящий метод. Иногда полезно описывать одну и ту же систему несколькими методами, чтобы дать полную картину её устройства и функционирования. Рассмотрим основные методы описания систем.
Функциональное описание исходит из того, что всякая система выполняет определенные функции: она может просто существовать, служить областью обитания другой системы, наконец, быть материалом для создания других систем; таких различных функций может быть очень много. Система может быть как однофункциональной, то есть выполнять какую-то определенную функцию, так и многофункциональной. В зависимости от характера взаимодействия систем между собой их функции можно разделить по возрастающим рангам: пассивное существование, материал для других систем, обслуживание систем более высокого уровня, противостояние другим системам и среде, поглощение других систем и среды, преобразование других систем и среды.
Обычно функции системы имеют иерархическую структуру, то есть значение функции каждого уровня является числовым функционалом от функции более низких уровней. Обычно функции системы нормально выполняются при каких-то ограничениях входных параметров, если эти параметры выходят за установленные рамки, то система либо разрушается, либо кардинально изменяет свое устройство. В общем, функциональное описание заключается в выделении иерархии функций системы и определении входных и выходных параметров данных функций. Если это возможно, функции заменяют какими-либо математическими, вероятностными или другими выражениями, что позволяет численно следить за функционированием системы. Непосредственно функциональное описание системы S задается следующей семеркой:
Давайте теперь перейдем непосредственно к составлению морфологического описания:
Здесь структуры д бывают: детерминированные, вероятностные, хаотические. Композиция K может быть слабой, с эффекторными подсистемами, с рецепторными подсистемами, с рефлексивными подсистемами, полной и неопределенной.
2. В математике и кибернетике этот термин является количественной мерой энтропии.
Первое, а также некоторые другие, не приведенные определения, определяют информацию как какие-либо данные или сведения, отражающие какие-либо процессы. Такая информация называется отображаемой и обозначается I0.
Перейдем ко второму определению. Энтропия системы есть мера ее неопределенности, то есть чем больше предсказуемы последующие состояния системы, тем меньше у нее энтропия. Количественно энтропию можно найти по формуле:
Информационное описание определяет зависимость морфологических и функциональных свойств системы от качества и количества внутренней (информации о самой системе и о внешней среде) и внешней (информации, поступающей из внешней среды).
Совокупность функционального, морфологического и информационного описания позволяет отразить главные свойства систем.
2. Обоснование выбора функционального описания системы
После выбора системы, мы стали выбирать метод ее описания. Сразу было трудно решить, какой из них лучше использовать, и мы решили рассмотреть их все и выделить один методом исключения.
Первым мы исключили информационный метод описания. Почему? Потому что система «автомобиль» не является средством восприятия или обработки информации и представляет собой достаточно устойчивую систему. В информационном описании много цифр, переменных и формул, что очень сильно затрудняет возможность понятия и осмысления такой работы. системообразующий автомобиль комфортный передвижение
Остается выбрать из морфологического и функционального описания. Мы сделали выбор в сторону функционального. На это нас толкнуло несколько причин:
2. Функциональное описание более емко, чем морфологическое, ведь при описании той или иной функции, делается указание на то, от каких параметров зависит ее выполнение. И мы сразу получаем функциональное описание и список элементов «в одном флаконе». К тому же можно легко добавить к функциональному описанию иерархическую структуру системы, и, фактически мы потеряем из морфологического описания лишь характеристики связей между элементами (которые можно определить по их функциям).
3. Функциональное описание больше подходит для сравнения двух систем, так как морфологическое сходство отнюдь не означает функционального, вследствие того, что незначительное морфологическое отклонение может вызвать качественное функциональное различие. В ряде случаев морфологическое различие обнаружить невозможно, и проявляется оно в существенном различии функциональных свойств.
3. Функциональное описание системы
Общая характеристика системы.
Все важнейшие узлы системы( двигатель, каркас автомобиля, подвеска) выполнены из железа.
1. Механическое воздействие (разрушает систему в результате непрочности материала);
2. Излишний перегрев (влияет на работу двигателя и других подсистем)
3. Воздействие химических растворителей(влияют на тормозную систему(тормозная жидкость), двигатель, в частности на систему охлаждения(тосол, антифриз)
4. Избыточная влажность среды (образует ржавчину практически на всех элементах системы )
5. Излишне низкая температура (при низкой температуре двигатель начинает потреблять больше расходного материала, из-за этого уменьшается КПД, под воздействием низкой температуры металл становится более хрупким, что вызывает механические повреждения элементов системы)
1. Рабочая температура (приблизительно 90С, при оптимальной температуре КПД будет максимальным);
2. Наличие смазки в двигателе, в тормозной системе, в подвеске и в других малых подсистемах;
3. Наличие достаточного количества тормозной жидкости, охлаждающей жидкости, топливной жидкости и кислорода;
4. Наличие достаточного заряда батареи;
5. Прочность крепления несущих частей автомобиля.
Иерархическая структура системы
несущая система решетка радиатора
правое (левое) переднее крыло
правая (левая) передняя дверь
стойка ветрового стекла
правя (левая) задняя дверь
правая (левая) боковина
опора пружины задней подвески
ниша запасного колеса
опора пружины передней подвески
кронштейн для буксировки
передний (задний) бампер
движущая система двигатель шкив привода генератора
зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости
шкив распределительного вала
сальник переднего вала
корпус вспомогательных агрегатов
система питания форсунки
система охлаждения радиатор отопителя