-
沒有找到您想要的百科
GPS車載系統設計制造中的可靠性研究
全球衛星定位系統(GPS)以其定位精度高且不受城鄉地理位置影響等特點在世界范圍內掀起了一股應用熱潮，國內GPS行業產品主要應用于汽車防盜、車輛調度，以及物流管理等諸多方面，GPS車載系統是其中最重要的環節。
GPS應用系統是一個龐大、復雜的系統工程，包括車載設備軟硬件的設計、制造，中心監控系統軟件開發，安裝及售后服務系統的建立、運轉，客戶培訓、服務系統的建立、運轉等等，這些系統的建立，其投資動輒以千萬元計，運轉費用則高達每月上百萬元，由于其擔負生命及財產安全的保衛任務，可靠工作成為系統設計、建立、運轉的頭等大事。
單純從技術角度看，隨著信息技術的發展，計算機軟硬件系統、網絡技術已經成為高度成熟的技術，因而涉及到這些方面的可靠性問題相對較少，也比較容易解決，相比之下，由于種種原因，車載系統設計、制造中的可靠性問題變得相當突出，已經成為目前制約行業發展的瓶頸因素。
以下幾個方面決定了對GPS車載系統的可靠性要求是極高的：
1、工作要求苛刻
GPS車載系統擔負安全防范、管理調度重任，要求在任何時刻都能夠呼的應、叫的通，必須24小時全天候工作，尤其是安防型產品更要在關鍵時刻發揮作用，因此車載機必須能夠長年累月的正常工作而不允許出現關機、死機、功能錯亂等現象，其工作要求遠遠超出了家電、手機、甚至汽車的電腦系統，這些系統中CPU可以通過關機、換電池、斷電等方式重新啟動而清除累積的錯誤狀態，即使出錯也不會造成大的損失，而GPS車載機工作不正常則有可能造成財產甚至生命損失。GPS車載機的工作要求達到了與大型網絡服務器、電信通訊系統同等要求的程度，必須按照通訊系統不間斷工作的可靠性要求去設計、生產車載機，人工對GPS車載機進行斷電、復位都是不允許的，在GPS車載機上安裝電源開關。復位按鈕是不可想象的。隨便舉個例子說明一下：
假定車載機軟件故障時間是6個月即平均每工作l80天才出一次問題，這個指標對家電、手機、電腦、汽車意味著絕對可靠，因為他們永遠不會連續工作l80天，甚至10天都不會，而頭10天軟件錯誤累積可以認為是0，只要一關機、斷電，軟件狀態又會從零開始。實際上電腦有時連10個小時都堅持不住而死機，但我們認為電腦已經很可靠了，因為我們2個小時就做完工作關機了，就算有時2小時都堅持不住，大不了重新啟動一次。而車載機必須長年累月連續工作，若市場上運轉的機器達到2000臺，就意味著平均每天有l0臺機器出故障，要是賣到2萬臺、20萬臺呢?答案是不可能，因為用戶不敢再買了。
2、工作環境嚴酷
GPS車載系統工作于車上，按照汽車工業的標準，車載電子設備的設計標準介于工業級和軍級之間，其最重要的指標就是環境溫度范圍，工作于發動機艙的設備要求工作溫度范圍為-40-125℃，其余地方要求為-40-85℃，車載GPS設備一般安裝在汽車儀表板下面，有些車況不太好的汽車，發動機熱量會泄漏到這里，汽車長時間工作后溫度很高。我們實測若千輛連續工作近20小時的出租車，儀表板下安裝車載機的部位有的溫度達到了80℃，機器內部GPS板CPU芯片表面溫度甚至達到了88℃。由于我國幅員遼闊最北方冬季氣溫可低達—30℃以下，對車載機的低溫工作特性也提出了嚴格的要求。
由于汽車是室外工作，還會遇到水汽、灰塵、油污、腐蝕性氣體、液體等各種不利因素。因此，GPS車載機的工作環境極為嚴酷的，如果將電信的交換機設備置于如此環境之下工作，恐怕早就癱瘓了。
3、震動、沖擊強烈
車載機安裝于飛馳的汽車之上，汽車行駛中的震動不可避免的要傳到車載機上，一般產品只要達到運輸抗震要求就可以了，可以通過在包裝上做文章來解決，車載機卻是機器本身長期承受劇烈震動，對其抗震性能要求很高。當發生撞車時即使車身撞爛車載機也必須保證能正常工作以進行報警，因而又要求機器能承受強烈的沖擊。
4、電磁環境惡劣
車載機由汽車電瓶供電，電壓波動范圍寬，汽車啟動瞬間l2V的汽車電瓶電壓可能跌到5V以下，這個“瞬間”有時長達l0秒，24V供電汽車若調節器質量不好或電瓶線松動時供電電壓可能會躥到100V以上，還有可能出現能量很大的反向脈沖電壓，汽油機點火系統高達幾萬伏的脈沖點火電壓產生強烈的電磁輻射，其他車載電子設備也有程度不同的電磁干擾，車載機的GSM部分本身也是一個強電磁輻射源，工作在如此惡劣的電磁環境下，對車載機的抗干擾性能要求很高。
5、功能特別復雜
即使在以上條件下，有些產品的可靠性還是相當高的，例如汽車收音機就可以不斷電連續工作數年而不出問題，但這些設備功能都比較簡單。比起收音機來，GPS車載機的功能太復雜了，為了最大限度提高設備的性價比，GPS車載機一般集成了車載電話、液晶顯示(收發短消息)手柄等，高檔的語音通道傳輸安防型設備還有中控鎖遙控系統、語音提示操作等功能，既能對外報警又能打入電話查車遙控，其處理器需要對GPS、GSM等信息進行處理，要處理若干傳感器信號，控制若干路輸出信號(繼電器、報警喇叭等等)，還要進行人機界面處理，與手機、網絡處理設備不同的是，這些輸入輸出信息不會遵守任何格式或時間方面的協議，完全是隨機且雜亂無章的，比如踩剎車時GSM來了振鈴，而此時GPS板的數據中出現了一個校驗錯誤，在用戶按下掛斷鍵之前，剎車太猛又產生了發動機停車信號。這些信息組合數量非常龐大，車載機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，否則就可能累積錯誤最終導致崩潰。實際裝車的車載機出車越多問題越多，就是因為車一動，情況就復雜起來了。
6、成本要求嚴格
再復雜的功能，總可以采用高強度的處理器及操作系統輕松解決，比如手機、PDA。不幸的是GPS車載機屬于民用產品且處于市場起步階段，基于國內殘酷的商業競爭環境，對其制造成本要求很嚴，不可能像網絡處理器那樣采用高檔的處理器和硬件芯片，也不能像手機那樣通過巨大的產量降低成本而使用功能完善的操作系統，縱觀國內眾多生產廠家，除個別采用32位ARM處理器，大多采用16位或8位增強型處理器，軟件方面有的采用了公開源碼的實時操作系統，更多的則直接采用C或匯編語言進行編程。相對于復雜的功能，苛刻的要求真有點“針尖上跳芭蕾”的味道，由于沒有操作系統支持直接對硬件編程，程序量多達上萬行，且所有細節都必須由編程實現，稍有不慎就會埋下隱患。
7、可靠性成本極高
當GPS車載機出現故障時，必須將車輛召回返修，修復成本比起其他產品要高的多，尤其是當成批出現無法重現故障時，其解決代價幾乎無法估計，若導致生命或財物損失還會引起高額索賠，因此從經濟角度計算，必須提高可靠性。
綜上所述，GPS車載機工作環境嚴酷，功能復雜，工作要求苛刻，成本限制嚴格，可靠性成本高，因此GPS車載機的設計、制造過程中對可靠性保證要求極高。
無人機
由300架小型無人機組成的編隊徐徐起飛，變化成“海豚”造型輕巧躍過港珠澳大橋，這條長100米，寬60米，高60米的巨型立體白海豚，伴著橋上的煙火，與無人船、無人車遙相呼應，最終變換為“新時代”三個字，上演了一場蔚為壯觀的空中“舞蹈”。
編隊表演現場環境復雜，為提高精準度，工程師們創新采用了RTK載波相位差分定位技術，定位精度可達厘米級。無人機高精度天線成為了不可或缺的重要部件，新型無人機天線采用螺旋結構設計，在提高精度的同時又大大降低了無人機負載重量。保證了無人機精準執行飛行軌跡，完成復雜的舞步。
無人車
由百度Apollo無人車隊領銜的百輛高科技車隊在港珠澳門做出了同時直行、編隊蛇行、同時列隊、超車、8字交叉跑等多個復雜的車隊陣型，堪稱春晚歷史上首次黑科技表演。此次在春晚亮相的自動駕駛車隊覆蓋了多種車型，涵蓋的場景包括：家用出行、園區接駁、城市清潔、物流運輸等多個應用場景。
在春晚的車隊中，以國產、自主可控的智能駕駛技術為基礎，集自動控制、視覺計算、人工智能等多項技術于一體，配有攝像頭、激光雷達、歐源通高精度天線等設備定位并感知周圍環境，實時對其他道路使用者和突發狀況做出反應。
無人船
在海上，一艘7.5米長的海洋無人艇帶領著80條1.6米長的小型無人艇，組合成海上的“離弦之箭”穿過港珠澳大橋。81艘無人艇協作，在無人艇行業中，還是首次。即使是軍方應用，都沒有同時集結過如此多數量的無人艇。
面對無人船編隊行進進程中的風浪流涌等環境攪擾要素以及船體動力零碎變化等，無人船團隊采用了魯棒和自順應控制技術，采用高精度的GNSS和慣導的組合導航，結合RTK技術，則確保了無人船編隊的精準行進軌跡。
歐源通天線始終致力于提供性能最強、體驗最佳的衛星定位、衛星通信、無線數傳等核心產品。公司自2010年開始，專注在無線數傳產品的研發設計與生產，經過多年的積累和沉淀，已經形成面向測量測繪、精準農業、駕考駕培、無人機、野外機器人、物聯網等不同行業的全系列產品。經過嚴格的可靠性測試，歐源通產品具有高速率、零錯傳輸的保證。發展至今，歐源通電臺產品已與國內外主流廠商形成長期的深入合作，產品質量已獲得行業的高度認可。