汽车电子智能传感器技术及其应用

王名扬

摘 要：随着人们生活水平的提高， 汽车逐渐普及，而汽车的安全问题也受到广泛关注。为提升汽车安全性，电子智能传感器技术开始被应用其中，在动力控制、图像采集、安全气囊触发、胎压监测、防抱死制动等应用上都有明显的优势。本文首先对汽车电子智能传感器的重要性进行梳理，分析汽车电子智能传感器的关键技术，探究汽车电子智能传感器技术的具体应用，并结合现存问题提出相关建议，希望可以对有关人员提供帮助。

关键词：智能传感器 汽车电子技术 微处理器 动力系统

1 汽车电子智能传感器相关概述

1.1 汽车电子智能传感器概述

从功能上讲，智能传感器的通信功能同时还涵盖了逻辑思维、信息判断、信息处理、信息检测等功能，为后期人工智能提供了技术支持。智能传感器配有微处理器，可存储、处理和判断信息，并具有自动补偿、自动诊断和自动校准功能。在信息处理过程中，智能传感器可以补偿测量值和误差，并使用软件对非线性信号进行线性化处理，因此智能传感器经常被应用于汽车的自动驾驶、安全操作中，主要对发动机提供的信息进行检测、采集和处理，并测量车辆运行过程中各系统的参数值，使驾驶员可以随时掌握车辆的运行情况。对于智能汽车而言，其电子部件大多处于恶劣的运行环境中，并且差别很大，如等待停车的低温环境、运行期间的高温环境、电磁干扰环境、强烈冲击环境等都会造成内部元件受损，因此合格的汽车电子智能传感器应具有电子元件稳定性高，对外部环境适应性强的特点。汽车电子智能传感器技术的有效应用可弥补传统传感器的不足，提高传感器检测和记忆信息的准确性，提高汽车行驶的稳定性和安全性。

相较传统的传感器，汽车电子智能传感器的最大优势是能够全面感知乘客、环境、车辆等信息，进而判断乘客是否处于最佳状态，车辆行驶是否会有危险，并及时采取相应措施[1]。汽车电子智能传感器技术的应用在一定程度上促进了汽车工业的发展和进步。常见的汽车电子智能传感器有温度传感器、氧传感器和空气流量传感器，现在汽车发动机、底盘、导航系统等领域都配备有智能传感装置，可以采集汽车温度、速度、档位等参数，并将相关技术指标传回汽车控制系统，为汽车控制系统准确检测汽车提供相应的数据支持。另外，汽车电子智能传感器技术可以采集车辆周围的环境信息，检测到安全隐患后会自动发出报警信号，从而实现刹车紧急控制，从而防止交通事故的发生[2]。

1.2 汽车电子智能传感器优势分析

智能传感器还具有功能多样、成本低廉的优点，且与传统传感器相比具有相对更高的精度和可靠性，因此被广泛应用于航空航天、国防、科技等诸多领域。汽车电子系统简单来说是由传感器、制动器、微处理器和电子部件组成的电子控制系统。电子系统在汽车上的应用可以有效提高汽车的便利性、经济性和安全性。此外，汽车电子智能传感器的出现提高了汽车控制系统的设计水平，实现了汽车电子控制单元的充分组合。在汽车电子智能传感器技术的应用中，必须优化传感器的自校正和自适应特性，以满足汽车电子控制的基础要求[3]。此外，因为汽车安全气囊只有在发生事故时才会使用，大多数情况下是待命的，但即使如此，也不能忽视安全气囊在汽车安全防护中的关键作用。在日常生活中，大多数驾驶员不会对气囊的应用效果进行多次测试和维护，因此一旦发生事故，很有可能对驾驶员造成不可挽回的伤害，而汽车电子智能传感器技术的应用则可以实现车辆部件的自检自维，保障防护类装置得以正常使用[4]。

1.3 汽车电子智能传感器关键技术分析

一是非线性自校正技术。该技术主要用于提升传感器的测量精度，利用该技术可以改善传统传感器应用阶段出现的非线性情况。过去常使用非线性校正器的矫正工艺来改进电路设计，但在综合利用阶段，智能传感器还需通过软件实现这一功能。而非线性自校正技术则采用各种方法来改进现有数据，逐步实现现有数据的智能非线性校正，尤其现在神经网络技术发展迅猛，这就需要技术人员利用关联算法进行深入研究，不断提高共享数据的准确性，保证智能传感器在使用阶段的正常工作。二是多信息融合技术。由于汽车电子产品通常使用不同的物理量，因此在日常运行阶段，技术人员的工作重点是开发智能传感器，以实现信息聚合。智能传感器和各种设备的结合能够在车辆运行期间捕获各种数据，从而使车辆中控系统操作更加准确。由于传感器应用方案单一的问题尚未解决，综合设计时需要技术人员更多地注意工作方案的制定，从而确保整个设备的正常运行。在整体设计中，技术人员可以从传感器的集成经验入手，简化各种数据的传输并监控车辆的运行状况。三是网络化技术。在该技术应用中，现有结构可以通过单一的数据处理单元进行改进。在信号采集的基础上建立合适的数据处理单元是技术人员处理数据的关键所在，这就要求在日常工作中重视网络化技术的应用与经验积累，通过TCP/IP协议传输将汽车电子智能传感器的不同数据传输到中控模块，进而由中控模块统一管理，实现对现有设备的有效控制。此外，优化中控管理还可以利用总线传输技术，实现对现有数据的实时分析，从而在此基础上制定设计要求[2]。

2 汽车电子智能传感器技术的应用

2.1 动力系统

动力系统作为汽车行驶的核心系统，其相关参数关乎驾驶员生命安全。汽车电子智能传感器技术应用于汽车动力系统中，根据该技术数据实时采集特点，可对电流、转速等动力系統参数进行实时捉取，在此基础上通过中控模块对相关参数进行智能排序并上传至人机界面，成为驾驶员正常行驶的数据参考。传统的汽车动力传感器由于参数显示问题和缺乏预防处理措施，导致传感器应用误差超过规定，反而给驾驶员造成负面影响。将汽车电子智能传感器技术应用于动力系统还能在一定程度上降低汽车驾驶难度，驾驶员在人机交互界面可十分清楚地获得汽车动力故障信息，并根据汽车电子智能传感器上传的动力风险隐患信息来预处理相关问题，从而避免更严重的事故发生。此外，汽车压力传感中采用汽车电子智能传感器技术，可实时获得气缸设备的压力变化，并通过分析模块对汽车行驶过程中气缸出现的压力变化进行对比，以此保障气缸故障能够被及时发现，及时处理。由于汽车传感器易受电磁、温度等环境因素影响，因此汽车电子智能传感器应重点做好抗干扰、抗电磁的技术处理，从而保证该传感器在恶劣环境下也可正常工作[5]。

2.2 底盘、车身、雨刷控制

汽车电子底盘智能传感器主要用于捕获行驶速度、车身高度、踏板位置等参数，相关参数能够对汽车驾驶员的行驶行为、速度、刹车等给出精确反馈。该传感器通过获取驾驶过程中的控制行为，分析驾驶过程中车辆的速度，向司机提供有针对性的车辆控制建议。例如汽车开得太快，司机应降低驾驶速度，以避免因超速行驶而受到处罚，此外汽车电子底盘智能传感器也提高了驾驶过程中的制动控制和响应能力。汽车机身所内置的智能传感器包括温度、湿度、照明、超声波、碰撞、速度、图像等，在汽车行驶中起着不同作用。温度传感器可监测车辆内外环境的温、湿度，在车辆控制系统的支持下实现汽车空调的智能控制，为车辆驾驶员提供更舒适的环境。照明传感器类似温度传感器，用于接收车辆内外的照明情况，从而允许调整和控制车辆的照明系统。超声波传感器主要采集车辆周围的环境信息，实时提高驾驶员对环境障碍变化的认识，降低驾驶风险。此外，汽车电子智能传感器还可应用于雨刷控制上，一般放于汽车挡风玻璃后面，在雨天自动检测雨量，收集到的降雨数据会被传输到汽车中控系统上，中控模块则根据降雨数据控制雨刷速度。传统的雨刷传感器主要由信号发射器和信号接收器组成，通常信号发射器发出的信号会从挡风玻璃反射并传输到信号接收器，两端的信号强度几乎相同，但是当雨滴落在挡风玻璃上时，由于雨滴的扩散和折射，发射机发出的信号与接收机的信号不匹配，但是汽车电子智能传感器则可以瞬间释放电压信号，以脉冲形式输出，这样汽车中控系统就可以动态调整，降低下雨时发生安全事故的可能性[5]。

2.3 图像采集

汽车电子智能传感器技术中的车载视觉传感器和雷达探测设备能够实现实时环境监测和图像信息采集。一方面利用传感器获取的图像信息可以为司机的视野盲区提供图像补充，另一方面借助AI识别技术的加成，汽车电子智能传感器可自动识别周围环境，自动躲避障碍物，并实现智能制动功能。当汽车行驶到十字路口或是红绿灯路口时，汽车电子智能传感器可对环境信息以及附近车辆行驶信息进行捕获，并通过智能模块自动判断为车道偏离检测、轨迹控制、后盲点报警等功能的实现提供重要依据，进而预估车辆故障、交通堵塞的可能性，并及时提醒司机，以避免发生车祸或其他安全事件，保障司机的驾驶安全[5]。

2.4 安全气囊触发、胎压监测中的应用

汽车电子智能传感器在安全气囊触发系统中的应用提高了系统的自动检测和维护效率，增强了安全气囊触发的时效性，降低了安全气囊失效的可能性。汽车制造商在安全气囊触发系统中使用微惯性传感器或微加速度传感器，可全面监控系统，提高安全气囊防护能力。

在高速行驶中，多数驾驶员都会担心出现轮胎故障问题，由于轮胎故障难以预防，造成的后果往往十分严重，所以为确保车辆行驶安全，轮胎必须加以保护。但是许多驾驶员没有意识到定期检测轮胎压力的重要性，只通过目视检查来分析轮胎压力情况，并以此确定轮胎的安全风险和故障因素。而汽车电子智能传感器在轮胎压力监测系统中的应用优化了轮胎压力监测和故障检测。对此，技术人员有必要将高度敏感的传感器安装到车辆轮胎上，使用智能传感器自动监测轮胎压力，并通过无线信号反馈轮胎压力，帮助驾驶员及时了解轮胎压力情况。当轮胎压力出现问题时，智能传感器就会触发报警，从而防止轮胎故障[3]。

2.5 遥感测距

信息技术的迅猛发展带来了汽车工业的技术革新，汽车电子智能传感器的覆盖范围扩大，技术经验不断丰富，进一步推动了汽车工业的发展。随着汽车系统的不断发展，汽车测距系统成为现代汽车的常用系统，汽车电子测距智能传感器的应用为车辆控制系统提供了道路信息，因此有必要加强汽车电子测距智能传感器在遥测距系统的应用。

车辆的远距离感知主要依靠声波测量车辆与异物之间的距离，当声波传输过程中出现障碍物时，会进行反射，测量的信息会转换为显示在车辆显示屏上的电信信号，以此反映车辆的准确位置信息。开车过程中，驾驶员可以直接在屏幕上看到汽车的状态，从而简化驾驶操作，提高汽车行驶的安全性[6]。

3 智能传感器应用中存在的问题

首先是应用的普及问题。汽车电子智能传感器技术的应用需要利用数学算法，通过集成和微控实现汽车行驶过程中信号间的转换以及相关数据的提取和识别。目前汽车电子智能传感器还没有完全普及，只有小部分高端汽车才配备了智能传感装置，普及率低于2%，渗透率低。其次是应用效果不佳。目前智能传感器在汽车电子应用中经常会遇到技术问题，导致应用效果不佳，主要表现为传感器控制精度差，智能传感器适应性差，智能传感器可靠性不足等。驾驶汽车关系到驾驶员的生命安全，因此智能传感器的应用误差要求应小于1%，如果精度不符合预设要求，会影响驾驶员在驾驶过程中的判断，增加驾驶过程中的安全隐患。考虑到车辆行驶时外部环境的变化，智能传感器可能位于高温区域，也可能在暴风雨天气下行驶。如果安装在汽车电子系统中的智能传感器不适应恶劣条件和多变的环境，则信息采集和数据传输过程中会出现严重干扰，进而降低应用效果和信息采集精度[7]。

4 建议

在未来汽车电子智能传感器的应用开发中，应根据客户需求不断优化现有的设计理念，不断提高智能传感器的整体性能和应用性能，以满足不断增长的客户需求。同时要考虑智能传感器性能的提高对汽车控制设备的影响，以避免因传感器和车辆设备不匹配而造成的安全风险。为此，在应用智能传感器时，应考虑到智能传感器对各种设备的依赖，以稳定部件的使用优先，对汽车整体性能逐步调整。智能传感器收集的数据主要由汽车控制模塊进行分析和处理，随着智能传感器技术的应用和进一步发展，车辆控制系统必须提供更高的分析处理能力，以确保传感器数据采集的效率和有效性，提升控制系统在实际数据处理中的可靠性和稳定性，避免因数据处理性能不足或控制系统可靠性不足所造成的安全问题[7]。在设计车辆电子智能传感控制系统时，应考车辆的实时调用需求，在具体设计环节，通过分析当前应用趋势，从用户需求出发，细化汽车电子智能传感器技术的应用方向，再通过集成化的技术升级，将相应控制功能立足于实用性与可操作性上，以达到优化汽车电子智能传感器数据利用的目的。而通过智能化与集成化的技术升级，则能够解决智能传感器在汽车电子领域的应用难题，进一步提高其在汽车电子领域的适配性[5]。

5 结语

总而言之，国内汽车电子智能传感器技术在应用和研究上仍有不足，需要投入大量人力物力进行研究。汽车电子智能传感器的出现提高了汽车控制系统的总体设计水平，通过两者的充分融合，汽车传感器在自动驾驶、轨道检测、故障排除等方面都获得了不小的升级。在汽车电子智能传感器技术的应用中，必须优化传感器的自校正和自适应特性，以满足汽车电子控制的基础要求，提高汽车电子控制单元的智能水平，实现智能传感器与汽车控制系统的高质量融合。对此，相关技术人员与研发企业必须加大研究力度，从智能化、集成化、部件稳定性、适配性等几个方面入手，切实提高汽车智能行驶的安全性，推动智能传感行业的发展。

参考文献：

[1]王昊杰. 传感器在智能汽车中的应用[J]. 中阿科技论坛（中英文），2021，（01）：105-107.

[2]刘浩. 智能传感器在汽车电子技术中的应用[J]. 集成电路应用，2021，38（09）：244-245.

[3]胡瑄. 智能传感器在汽车电子中的应用[J]. 时代汽车，2022，（22）：150-152.

[4]冯俪元.汽车智能化电子传感器技术应用[J].电子测试，2020，（21）：91-92+109.

[5]汪岑楼.智能传感器技术及其在汽车电子技术中的应用分析[J]. 时代汽车，2023，（05）：151-153.

[6]杜斌雁.汽车电子技术中传感器的应用问题分析[J].中国设备工程，2023，（02）：91-93.

[7]张江.智能传感器在汽车电子技术中的应用[J].汽车与新动力，2022，5（06）：54-56.