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分析全新一代电子电气架构设计得重要性

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分析全新一代电子电气架构设计得重要性

通告日期:2016-12-14 笔者: 点击:

为了打造新一代的电子电气架构,工程师面临的挑战绝不止如何将图中所示的20个子系统整合起来。

今日,如果提起汽车互联、现代化与现代化人驾驶汽车革命,似乎每个人都能多少聊上几句看法。但事实上,这场如火如荼的客车革命背下,还有一个同样值得关注但关注度明显较低的天地:下一代电子电气架构(EEA)的调研。脚下,人人广泛认为,为了处理未来汽车与进口车不断充实的数据处理要求,当前第一厂商正在调研中的可进行型电子电气架构至关重要。

电子电气架构一直算的上一种革命性技术,有关这种架构的重中之重反思已经连续了很长时间,大约有超过30年了。回顾过去,面包车电子电气架构距今最近的一次真正变革出现在1983年:那年,博世(Bosch)集团生产了CAN(玉器局域网)商讨。那儿,首款采用CAN复线的车型为1986款BMW860轿跑。之后后,CAN复线一直在车辆的电子电气架构中发挥重大作用。表现一种集中式网络,CAN复线可以广播车辆的全方位数目流,同意车内之各族玉器和推进器相互关系。

CAN复线的出现改善了这次电子电气架构的频率与互操作性。此外,这种总线还明白降低了系统之复杂度,而复杂度降低又意味着可以减少布线数量。在这种情况下,CAN复线不仅可帮助车辆实现最高减重45kg公斤,还能节约珍贵的设置空间。

“CAN与LAN(局域网)艺术都特别稳定,这可让咱的统筹拥有更高的灵敏度。”福特(Ford)现代化动力总成工程总监Kevin Layden表示,“不过,虽然如今CAN网络已经初步承担更多功能,但由于未来车辆的变压器数据将比现行多很多,从而CAN复线可能也无从满足需要。”

Layden与其他专家表示,CAN复线架构的带宽和总分均相对简单,难以应对未来车辆在数据流处理、网络安全及“终极”机器学习方面的需要。

博世(Bosch)面包车电子北美总裁Tim Frazier表示,“当前,厦门网上棋牌赌博机关驾驶系统中大量传感器产生之多少需要融合,这对微处理器的周边数据处理功能提出了更高要求,当前市面上专为汽车应用而设计的电脑很难胜任这样的天职。”

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采埃孚公司的Andy Whydell名将这种强劲的地方汽车处理器比作“面包车界的本能手机”,而厂商与一级交易商均可以自动研制各种应用程序。

家在与《面包车工程》交流时表示,前途,CAN复线将持续留在电子电气架构的子网中。不过,与CAN复线相比,正在迅速发展之以太网可以提供比前者高1000倍的带宽。采埃孚(ZF TRW)世上设计总监Andy Whydell表示,以太网也把称为IEEE 802.3商讨,“这种技术之平安表现已经得到充分验证,几乎每个家庭、每部电脑都在采取以太网。正因如此,以太网开始更多在巴士主动安全等对速度与总量有较高要求的使用中发挥作用。”

Whydell认为,前途,以太网将重点成为一种辅助技术,“与CAN复线并行工作。”它解释说,“如果你对带宽要求不高,那就没必要升级到以太网络,因为CAN复线的基金要更低一些。另外,如果配合CAN复线使用,以太网总线就不会把一些优先级不高的命令阻塞,比如简单调整一下座椅等。说来,咱就足以让以太网单纯负责一些更主要的平安体系,接下来将部分与驾乘舒适度有关的效益交给CAN复线处理。”

与广大师一样,Whydell也很看好以太网的升华。但它指出,除了以太网之外,还有一种FlexRay商讨的进度也比CAN复线快,但资本也更高。

为互联与自动驾驶系统未来,全新一代电子电气架构设计不可忽视

车辆对系统数据吞吐量的更高要求,是推动下一代电子电气架构研发的根本动力之一。

大处理与集中控制

当前,面包车制造商一般会利用分布式汽车架构。适用(GM)车辆系统工程执行总监Matt Schroeder诠释说,在这种架构下,汪洋ECU单元会相互协同工作,共同为驾驶员能提供各种力量。但这种架构已经快要“抵达顶峰”了。

Schroeder指出,适用汽车公司正在开发一个新的Global-B架构,试想将于2019年成功。当前,合作社“但愿可以下更多角度入手,让更多高级功能在这种分布式架构下相互协同工作,护卫消费者免受网络攻击。”

Schroeder表示,前途,域控制器仍将是全体汽车架构的基本,这点不会改变。它指出,分布式架构“随着车辆安全功能的充实,只会变得越来越复杂,但基本属性并不会改变很大,然而客户端的需要则已经有了大幅提升。”

机关驾驶系统设计师希望可以采取1GB的暂时以太网提供每秒1GB,甚至更高的拍卖速度。Schroeder表示:“其次效果方面来说,这就像是把作用强大的特大型计算机改成适用汽车的规则,后再安装到汽车上。”

在2016年之SAE世上汽车电子大会上,在“云”宽带数据通信的支援下,采取强劲的地方处理器满足新的数据处理需求,一直是工程师们探讨的热点话题。德尔福(Delphi)首席技术官Jeff Owens称,这种势头“既是一种发展,也是一种革命。”其次发展方面来说,架构的上进主要是因为特定领域内一些用到程序对数据提出了更高要求。比如,基于现有架构的混动车型可能就要求更多。

其次革命方面来说,架构的变革主要体现在采取Owens所说的“über brain”多域控制器,重新考虑整个架构的统筹。它表示,über brain可以承受多个ECU单元的劳作,于是降低系统之复杂度、资本与质量。当前,德尔福、采埃孚、博世等供应商的量产产品中平均有此类硬件设备。

群众-奥迪也有意打造新的电子电气架构。当前,这家企业正在进行一项Z-Fast(即Zed Faust)品种,意志重新探索旗下主动安全领域中的电子电气架构,包括车辆雷达、闪光雷达、视觉系统、司机状态监测及各种相关传感器与实施器等。那些功能都有一度共同点,那就是要求高速的数据处理。在这种前景之下,奥迪开始筹划一种全新架构,在多域控制器中引入一款“可承担重负荷的”地方处理器,担负各个子系统间的和谐与核定任务。

据悉,2014年,这款Z-Fast特型主板将会登陆一款奥迪A8机关驾驶概念车并与群众见面。切实来说,该系统采取了英伟达(Nvidia)的K1芯片与192核GPU,可处理几十个探测器的多少输入,于是根据当年的征途与交通状况计算车辆的平安导航行驶信息。据了解,这款下一代汽车中央处理器的软件整合度与可进行性均将有所提升,试想将于2019年进入量产阶段。

Owens表示,“奥迪希望自己之架构不会把未来减员。”它解释说,前途,鉴于主要的数据处理工作均将交由地方处理器进行,探测器的前端处理任务将会明显减轻,其中包括“飞行时间(time-of-flight)”与热管理系统的计量等,从而工程师就不需要为每一个传感器单独配备高端微处理器。说来,前途汽车防盗器占用的空中将明显缩小,且成本也会有所下滑。

尽管目前部分系统可以支持升级,但这些系统通常都存在存储空间不足的题目,从而在升级前必须先卸载部分旧的情节。鉴于多域处理器可以提供足够的内存和处理速度,从而奥迪在未来很长一段日子内都得以没有负担地增多更多功能。Owens认为,“对于一些真正具有前瞻性思维的经销商,地方汽车报警器将变成一种未来的选。”

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博世集团的电子电气架构技术战略图。

可重构设计

下一代电子电气架构工程师表示,她们的对象是打造一个标准硬件平台。用通用汽车Schroeder的话说,“这种架构很容易扩大或缩小,可以满足产品线上各类产品对效益与资本的不同要求。要懂得,制造每一个架构的基金都特别高昂。”

格鲁吉亚大学伯克利清华著名的电子电气与计算机科学教授Alberto Vincentelli大专也允许这种说法。在SAE面包车电子大会的学者讨论环节中,Vincentelli大专表示,“为了不断满足新的需求,近代架构最重要的性状在于他灵活性和可重构性。顶你开始筹划一个新的架构时,要记得这个架构应该可以在他全部使用寿命中适应各种高大的改观。”Vincentelli大专表示,“计划是一番问题,但更主要的是适应能力。”

其次汽车整合来说,孰在地方处理器方面更有管辖权呢,是一级交易商还是汽车制造商?“这很难说。”采埃孚的Whydell如是回答。

“咱已经有部分产品,而我把那些产品称为‘面包车届的本能手机’。”Whydell表示,“这和你手机里之微机很相似,关键体现在你可以团结选择要送自己之无绳电话机安装哪些应用程序。类似地,咱可以说采埃孚将提供处理器,而厂商则能决定到底要选哪些‘使用程序’。她们可以下我们这里采购所需的效益,也得以团结研制或让一些标准的软件公司进行开发。”

AUTOSAR(面包车开放系统架构)联盟的根本对象之一,是在系统内与系统之间提供更大的灵活性。AUTOSAR Adaptive平台经过专门设计,可为工程师提供更多灵活的架构,试想将于当年成功搭建。以此平台可以为局部更复杂的体系提供一个软件框架,援助工程师利用以太网增加带宽。

要求说明的是,这并不是中心取代AUTOSAR。该架构预计将首先用于高级驾驶辅助系统(ADAS)地方的使用。另外,这种架构还可以扶持标准操作系统,与更多互联功能与图像处理功能实现无缝整合,于是助力汽车信息娱乐系统之开支。适用汽车的Schroeder表示,AUTOSAR 4.x名将变成通用新一代Global-B电子电气架构的基本功。

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博世北美副总裁Tim Frazier认为,要求从当前的域架构转移到多域架构配置,这将有助于减少20%的布线量。

对博世而言,架构的灵活性一直是企业所追求的关键之一。当前,博世的统筹团队已经付出了多种下一代电子电气架构解决方案,以满足客户的各族要求。Tim Frazier表示,“这项技术之开展非常迅速。”Frazier认为,在产业化设计思路与1GB以太网的推动下,前途的电子电气架构将下当前的分布式结构转为跨域结构(APAS、动力总成、车身和信息娱乐系统)。

Frazier断言,“多域架构才是未来的选。”它坚信,其次当前的域架构(见图表)转折多域架构可以减少15-20%的布线用量。

在“云”头

在2016年SAE世上汽车电子大会(SAE Convergence)上的主题演讲中,英特尔(Intel)物联网解决方案集团与交通运输解决方案部副总裁Elliot Garbus提问说,“当前,咱在云平台与汽车的的技能处于一种‘分裂状态’,咱是否需要一个新的革命性架构?又或者我们是否在当前所用之架构中贯彻我们的对象?”

“云平台”无法做到实时计算。但从遥远来看,Garbus认为将出现一种新的架构模型,可以大面积实现“保险、实时的外线连接。”但它以为,这种架构不会迅速到来,甚至在5G空气下也不可。

Garbus诠释说,“前途,面包车的计量能力将持续增长,抵达能够进行自动操作的程度,而云计算则第一承担一些非实时活动及近实时的和谐工作,比如判断周围交通状况与气候变化等。”另外,车辆的平安功能将在很大程度上借助FOTA(蓝天固件升级)与SOTA(蓝天软件升级)来促成。

随便选择何种安全攻击手段,黑客攻击的主旨总是寻找薄弱环节入手。鉴于这些环节将出现变化,于是威胁模型也会发生变化。Garbus表示,“这就要求一种经常性设计方法,在筹划中必须整体考虑车辆中的所有硬件和软件,甚至还要考虑云端的要素。”


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