Стало известно, что новое поколение Nissan Qashqai может получить электрическую версию автомобиля. Инженеры автомобильной промышленности регулярно представляют новые технологии и устройства для обеспечения большей безопасности, комфорта или хотя бы для развлечения водителей. Рассказываем о разработках будущего, которые тестируются на дорогах сегодня.
Автомобили
с функцией автопилота
Последние 5 лет все ведущие мировые автопроизводители разрабатывают автономные автомобили. Ford концепт-кар, способный самостоятельно парковаться. Audi, BMW, Nissan, Honda, GM и Mercedes регулярно отчитываются о том, что их прототипы беспилотных авто проделывают в рамках тестирования тысячи миль. Volvo показала в Гетеборге свою модель, которая благодаря датчикам, GPS и другим технологиям практически исключает попадание в ДТП. Недавно и Toyota объявила о вступлении в ряды разработчиков «селф-драйвинг» авто, а Tesla Motors сделала , что покажет свой первый «беспилотник» через три года.
«Гуглмобиль»
в действии
Одним из лидеров отрасли считается Google. Система компании использует информацию, собранную сервисом Google Street View, видеокамеры, датчик LIDAR, установленный на крыше, радары в передней части авто и датчик, подключенный к одному из задних колёс.
демонстрация работы датчика lidar,
который используется в системе автомобилей google
Большинство компаний говорят, что для автолюбителей такие авто станут доступными к 2020 году. Что изменится с их появлением? Прежде всего, роботизированные машины будут спасать жизни. Компьютер, сменивший за рулём человека, сможет одновременно отслеживать все объекты на дороге и мгновенно реагировать на аварийные ситуации. Но готовы ли люди полностью доверить контроль машине?
Брайан Реймер
Эксперт по транспорту из Массачусетского технологического института
«Люди могут смириться и справиться с людьми, которые делают ошибки, но мы не умеем мириться с ошибками роботов, - сказал эксперт по транспорту Брайан Реймер из Массачусетского технологического института. - Сколько людей согласились бы попасть на самолёт без пилота, даже если известно, что половину времени пилоты сидят в кабине без дела, просто наблюдая за автоматикой?»
То, что водитель-компьютер безопаснее водителя-человека, должно быть доказано в тысячах инстанций, прежде чем законодатели дадут полную свободу транспорту на автопилоте. На данный момент подобные автомобили разрешено тестировать на дорогах общего пользования законодательством Японии и трёх штатов США (Калифорнии, Флориды и Невады) . Ожидается, что до конца года в этом списке окажется и Великобритания.
Кузовные панели, накапливающие энергию
Exxon Mobil прогнозирует, что к 2040 году половина всех новых автомобилей, которые сойдут с конвейера, будут гибридными. Однако у гибридных авто есть одна проблема: аккумуляторы, энергия которых используется для работы электродвигателя, очень громоздкие и тяжёлые, даже при учёте нынешнего развития литий-ионных батарей.
В Европе группа из девяти автопроизводителей в настоящее время испытывает кузовные панели, которые могут накапливать энергию и заряд быстрее, чем обычные батареи. Они изготавливаются из полимерного углеродного волокна и смолы, и они прочные, но гибкие. Благодаря разработке вес автомобилей может снизиться на 15 %.
Смарт-часы Nissan
Современные автомобили доказали свою способность к эволюционному развитию. Ежегодно в автомобильном мире появляются новые технологии, которые переворачивают представление о транспортных средствах, как таковых. Постепенно спускаясь в бюджетные или среднеценовые сегменты, они входят в массы, после чего автомобилисты просто не понимают, как можно было жить без этих удобных и таких необходимых «мелочей». Гидроусилитель руля, вакуумный усилитель тормозов, стеклоочистители, подогрев сидений… можете себе представить, что когда-то этого не было на машинах? Мы с трудом способны это вообразить… уверен, не только мы.
Но у медали есть и другая сторона. Из-за «бума» электроники, место водителя постепенно занимается электроникой. Электронные помощники страхуют человека за рулем, а в последние несколько лет даже начинают замещать Человека разумного по части управления автомобилем. Такие технические функции препятствуют возникновения феномена «удовольствия от вождения». Когда водитель, являясь частью автомобиля, становится его продолжением. В эти моменты между ним и дорогой установлен минимальный барьер. Электроника, безусловно, препятствует возникновению этого симбиоза.
Идеальным, на наш взгляд, является использование второстепенных вспомогательных функций, которые в большей степени нацелены на обслуживание комфортного пребывания в автомобиле, которые действительно делают рутину лучше.
Подборка 13-ти таких вещей как раз и отражает лучшие технические решения в автомобильной промышленности.
Камеры внешнего обзора
Камеры заднего обзора с 1 мая текущего года стали обязательным атрибутом всех легковых автомобилей, продаваемых в США. Минимум одна камера должна устанавливаться на самую дешевую комплектацию автомобиля. В более дорогих комплектациях камер может быть несколько, что позволит наблюдать на центральном экране за автомобилем сверху.
Эта функция делает парковку автомобиля намного проще, а маневрировать в труднодоступных местах будет безопаснее и удобнее.
Радиолокационный Круиз-контроль
Обычный круиз-контроль - неплохая штука, но адаптивные системы сделанные на основе радара - действительно гениальная вещь.
Благодаря работе системы, машина автоматически подстраивается под скорость движения впередиидущего транспорта и регулирует дистанцию на безопасном расстоянии. С ее помощью можно немного расслабиться и не напрягаться на шоссе в пробке. Железный конь сделает часть работы за вас.
Подвеска «Magnetic Ride Control»
Магнитная адаптивная подвеска также входит в топ приспособлений для повышения удобства и управляемости автомобиля. Используя специальную жидкость, амортизаторы могут за доли секунды становиться жесткими как на спорткаре или податливыми, словно вы едите на лимузине. Все будет зависеть от цели, скоростного режима и поверхности под колесами. Суть работы технологии основывается на подачи электричества к аноду, который изменяет физические свойства амортизационной жидкости.
Технология чрезвычайно популярна среди производителей спорткаров, ее используют все - от Корвета до Феррари.
Подвеска Multimatic DSSV
Пассивные регулируемые амортизаторы. Еще один тип подвески, без которого невозможно представить себе современный внедорожник. Компания Multimatic изобрела регулируемые амортизаторы DSSV (dynamic suspension spool valve), усилия на которых на сжатие и отбой можно настраивать в больших пределах. Но при этом с очень большой точностью.
Используется на всех видах гоночных автомобилей и внедорожниках, таких как Ford GT, Camaro Z/28 и Colorado ZR2.
Передача с двойным сцеплением
Мы знаем, что ничто не может сравниться с чувством управления механической коробкой передач. Но если у вас установлена автоматическая трансмиссия, вы не ошибетесь с выбором, если предпочтете двойное сцепление. Переключения будут плавными и молниеносными, что поднимает комфорт поездки на новый уровень, а время отклика КПП вряд ли сможет быть выше.
Электронный самоблокирующийся дифференциал
Механические самоблокирующиеся дифференциалы отлично зарекомендовали себя в 90-е годы. Но прогресс не стоит на месте. Если вам хочется прочувствовать на что способен автомобиль с передовыми технологиями на борту, вы должны выбрать электронную систему.
В зависимости от того, в какой поворот вы входите, они могут заблокировать/разблокировать нужную сторону и отправить мощность на требуемое колесо, которое нуждается в крутящем моменте больше всего.
Векторизация крутящего момента / торможения
Эта система работает путем торможения внутреннего колеса во время прохождения поворота, что имитирует работу самоблокирующегося дифференциала.
Она позволяет лучше распределить вращающий момент на колеса, и дать больше сцепления шинам.
В основном функция работает без проблем, то есть вы не почувствуете, что она вообще есть. Вы просто увидите результат.
Контроль «мертвых» зон
Еще одна крайне важная и удобная система безопасности. Всем известно, что у длинных и габаритных автомобилей в зеркалах есть так называемые «мёртвые» зоны, в которых может потеряться даже «КАМАЗ». Чтобы не допустить этого, автопроизводители условились устанавливать на внешних зеркалах специальные индикаторы, управляемые при помощи компьютера и камер. Если на соседней полосе есть автомобиля и перестраиваться нельзя - машина сама подскажет об этом.
Система предупреждения о возможности столкновения
Мы не видим недостатка в том, чтобы избежать аварии, когда это возможно. Системы предотвращения столкновений, такие как Subaru Vision могут предупредить вас, о возможном столкновении и даже экстренно применить тормоза за вас, если реакции не последует.
Сиденья с обогревом и вентиляцией
Нет лучшего ощущения, чем прыгать в проветриваемое сиденье в жаркий день. То же самое касается теплого чувства зимним днем, которое дарит сиденье с подогревом. Если у вас был автомобиль с обогревом сидений, а еще лучше - с вентиляцией, трудной вернуться к обычным сидушкам из «Жигулей».
Массаж
Пока малораспространенная функция, которая в будущем может стать крайне популярной у всех без исключения водителей. Все 33 удовольствия, о которых никто не мог мечтать даже 10 лет назад.
Обогрев рулевого колеса
Подогрев сидений - вещь хорошая, но не менее приятно чувствовать тепло, греющее вам руки в холодный день. Для этого придумали обогреваемое рулевое колесо.
Нет нужды надевать перчатки, когда вы едете утром на работу зимой. Автомобиль уже позаботился о вашем комфорте.
Head-up Display
Ничто не должно отвлекать водителя от ситуации, происходящей на дороге. К сожалению, в реальной жизни этот сценарий не выполняется практически никогда. То трек нужно сменить на центральном дисплее, то посмотреть сколько осталось топлива в баке, то пиктограмма какая-то вспыхнула на приборной панели. Чтоб информация всегда была перед глазами и придумали Head-up дисплей.
Компьютерный дизайн и компьютерное производство произвели революцию в проектировании автомобилей, воздушного и наземного транспорта. Раньше проектировщики машин моделировали прототипы из глины, затем тщательно измеряли модель, чтобы получить штамповочные размеры.
В наше время, создавая модель на компьютере, дизайнеры достигают большей точности в проектировании и в производстве, чем когда-либо прежде. Вместо того чтобы помещать глиняные модели в ветряные туннели, чтобы оценить их аэродинамические характеристики, проектировщики могут подвергнуть модель компьютерному тестированию и удостовериться в ее устойчивости. Точно так же прочность машины может быть проверена без затрат на разрушение автомобиля. Компьютеры могут тестировать машины и на такие факторы, как вибрация, теплопроводность, видимость. Даже внутреннее строение машины может быть спроектировано на компьютере, что позволяет достичь более эффективного дизайна двигателя и пассажирского салона.
Дизайн корпуса
Основная роль в дизайне автомобиля принадлежит компьютеру. Графика предоставляет дизайнерам большую подвижность и точность по сравнению со старыми глиняными моделями.
Компьютеризированный дизайн автодвигателя
Терминал автоматизированного проектирования
Компьютер может вычислить и показать поле видимости с места водителя.
Устойчивость машины, экономия горючего и некоторые другие показатели зависят от того, как воздух обтекает корпус машины во время движения. Линии, обозначающие потоки воздуха справа и внизу, показывают области высокого и низкого давления. Чтобы проанализировать сложные водовороты воздушных потоков, требуется суперкомпьютер .
Части и компоненты
После того как разработан внешний стиль машины, необходимо определить место для внутренних узлов и компонентов. Раньше эта задача осуществлялась при помощи двухмерных чертежей, однако компьютер может тестировать различные устройства, передвигать компоненты и исследовать взаимосвязь между ними в трех измерениях.
Представленные на CES-2016 новинки в очередной раз доказывают, что мир автомобилей и мир технологий тесно сливаются, и в результате получаются новые концепции и системы управления. Смотря на эти достижения, можно увидеть автомобиль будущего.
Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе в первую очередь является выставкой технологий, но в этом году производители автомобилей совместили это мероприятие с представлением самых разнообразных и передовых концепт-каров.
Дебютировали новинки фирм Volkswagen, BMW, Aston Martin и нового производителя Faraday Future, в то время как многие другие представили на выставке свои новейшие технологии и инновации. Самой популярной темой среди новейших автомобилей этого года является подключение машин к сети. Большинство производителей показали, как их автомобили будут смогут подключаться к другим умным устройствам в будущем.
Большие компании также показали, как они повышают уровень автомобильных технологий, чтобы удовлетворить потребности современных технически подкованных покупателей.
Смотрите в обзоре 17 ключевых новостей автомобильных технологий, представленных на Consumer Electronics Show 2016 года.
1. Aston Martin Rapide S
Концепт-кар подключенного автомобиля (Connected Car) от Aston Martin оснащен информационно-развлекательной системой, разработанной китайскимтехнологическим гигантом Letv. Aston Martin также намеревается построить электрический суперкар для Letv.
2. Концепция интерьера Audi
Как и у концепта e-tron quattro, в салоне новой Audi установлена информационно-развлекательная система нового поколения.
3. Беззеркальный концепт BMW i8
BMW хочет продемонстрировать преимущества замены внешних зеркал на камеры, которые могут охватывать более широкий сектор обзора и предупреждать водителей об опасности.
4. Тактильный сенсорный экран Bosch
Bosch планирует помочь держать глаза водителя на дороге с помощью новой информационно-развлекательной системы тактильной обратной связи.
5.Электрический Chevrolet Bolt
Новый, полностью электрический хэтчбек от General Motors предлагает заявленный пробег 320 километров.
6. Безумный концепт Faraday Future
FFZERO1 - первый концепт-кар от нового китайского стартапа, который оказался достаточно хорош, чтобы посетители CES сворачивали шеи. Машина анонсирует стайлинг новой фирмы.
7. Автономное будущее Ford
«Голубой Овал» утраивает размер своего автономного испытательного транспортного флота. Тестирование в реальном мире продолжается в нескольких штатах США.
8. Система слежения за глазами Harman
Новая технология Harman использует программное обеспечение для отслеживания глаз водителя и камеру для контроля его состояния и настороженности.
9. Подключенный автомобиль Jaguar F-Pace
Jaguar сотрудничает с Intel, чтобы показать возможности подключенных автомобилей. Этот F-Pace подскажет водитлю, если тот оставит личные вещи в доме.
10. Виртуальная реальность Audi
В этом году Audi начнет применять наушники виртуальной реальности в своей дилерской сети. Это позволит клиентам визуализировать свой автомобиль в режиме реального времени.
11. Kia Drive Wise
Все будущие технологии автономного вождению Kia будут проходить под маркой Drive Wise. Бренд готовятся испытать на дорогах общего пользования в штате Невада.
12. Rinspeed Etos
Последний концепт-кар Rinspeed построен на основе BMW i8 и оснащен дроном, который может быть послан, чтобы забрать посылку или стримить поездку онлайн. Автомобиль также полностью автономный и имеет настраиваемый интерьер.
13. Маппинг от Toyota
Это новая технология построения окружающего мира из отдельных частей изображения, используя данные от GPS-устройств и бортовых камер.
14. Видение будущего от BMW i
Даже маленькие машины, такие как VW Golf, оснащаются новыми технологиями.
Новая немецкая информационно-развлекательная система нового поколения с функциями управления жестами и передовой функцией распознавания голоса.
17. Управление Volvo с помощью умных часов.
Владельцы умных часов Microsoft Band 2 в скором времени будут в состоянии контролировать элементы управления своих автомобилей.
Благодаря новейшим технологиям, автопромышленность в ближайшие годы будет выпускать .
Современные «цифровые» автомобили содержат десятки контроллеров , объединенных в специальную локальную сеть. В автомобиле множество функций управления можно условно разделить на две группы:
первая группа обеспечивает надёжное функционирование основных узлов автомобиля, например, электронное управление двигателем и обеспечение безопасности: АБС, подушки безопасности и другие.
ко второй группе относятся различные электронные системы управления, обеспечивающие сервис, комфорт и развлечения пассажиров.
Например, бюджетный авто Пежо-206 содержит 27 контроллеров фирмы NEC .
Современный автомобиль, как и любую компьютерную систему с точки зрения объекта управления, можно представить состоящим из множества аналоговых и цифровых датчиков, набора исполнительных устройств и механизмов. На рис . представлены основные узлы автомобиля, для управления которыми используются автомобильные компьютеры.
Рис. Основные узлы автомобиля, управляемые компьютерами
Например, модель BMV745 использует такой микропроцессор, какPentium4.
Рис. Разрядность встраиваемых микроконтроллеров
Примеры используемых ОС во встраиваемых контроллерах. Наиболее популярным выбором является готовая коммерческая операционная система. В обзоре коммерческих операционных систем в последние годы системаMSEmbedded имела самую большую долю рынка, как видно из рисунка.
Рис. Операционные системы встраиваемых микроконтроллеров
На следующем рис. показаны распространенные языки программирования для разработки встроенных систем и,как видно, семейство языков С используется в большинстве разработок. Как видно из диаграммы находит также использование язык ассемблера для некоторых разработок.
Рис. Языки программирования встроенных микроконтроллеров
Краткая история развития микропроцессорных систем
1970 – Intel4004 - первый 4-битный МП;
1972 – Intel8008 - 8-ми битный;
1973 – Intel 8080 K580 (СССР) - аналог I8080;
Intel8085 - помимоCPUбыли таймеры, контроллер прерываний и пр.;
1976 – Intel 8048 - первый контроллер;
1978 – Intel 8051 - MCS 51 (Micro Computer System)
Середина 90-х – семейства: Intel151 иIntel251 – 8 битные, но адресуемая память: 2 20 и 2 24 .
1976 – I8086/I8088 (PCXT - IBM), К1816 (СССР) –аналог I8086.
EC1840 –CCCP–PCXT
1995 – (embedded) – разработаны однокристальные МК архитектуры Х86: 16- и 32-битные.
Основные требования к контроллерам
Коммерческие : 0 … + 70 0 С;
Расширенные : -40 … +85 0 С;
Военные : -55 … +155 0 С;
Низкая стоимость;
Высокая надежность;
Высокая степень миниатюризации;
Малое энергопотребление;
Работоспособность в различных температурных диапазонах в зависимости от применения:
Достаточная производительность для выполнения наборов функций
Архитектурные признаки контроллеров
Гарвардская архитектура (раздельная память для хранения данных (RAM) – энергозависимая и программ (ПЗУ) – энергонезависимая, сейчас популярнаflash;
Интеграция в одном кристалле всех модулей, необходимых для управляющей ЭВМ;
По разрядности контроллеры бывают:
Четырехразрядные- самые простые и дешевые;
Восьмиразрядные – наиболее многочисленное семейство(оптимальное соотношение цены и возможностей) MCS51
Шестнадцатиразрядные iMCS96 ,i80186(88) и другие, более производительные и дорогие.
32-разрядные – это обычно модификации универсальных МП, например i386, 486 и другие
64-х битные (обработка видео)
8-разрядные МК имеют очень широкое применение в различных АСУТП по следующим причинам:
Основная область применения 8-разрядных МК – устройства интеллектуального управления промышленной автоматики и бытовой аппаратуры. В данных применениях не требуется высокоразрядной арифметической обработки, большой процент логических преобразований, не требуется высокого быстродействия в жестких условиях реального времени. Таким образом, 8-битовые МК имеют свою нишу и в настоящее время широко используются промышленные контроллеры, называемые ПЛК .
Много новых применений, где МП ранее не использовалась, но МК не так заметны широкому кругу потребителей продукции, как ПК, так как они с ним не сталкиваются напрямую
МК также характеризуются двумя видами архитектуры: закрытой и открытой, Закрытая архитектура характеризуется отсутствием линий магистралей данных и адреса на внешних выводах корпуса МК, т.е.внешнее наращивание памяти программ, данных и портов не предполагается.
Режимы работы периферийных модулей контроллера настраиваются программно посредством регистров специальных функций этих модулей (таймеры, КП, АЦП, адаптеры параллельные и последовательные и др.
Режимы работы периферийных модулей современных контроллеров, их конфигурация настраиваются программно посредством загрузки кодов настройки в специальные регистры управления (SFR – special function register ).
Повышение производительности МК в рамках требуемой необходимости ведется в таких направлениях как:
Развитие архитектуры ЦПУ МК, например RISC-архитектура
Повышение тактовой частоты
Специализация команд и периферийных модулей МК
Повышение надежности
Переход на на более низкие уровни напряжения и новые технологии и др.
Широко известными фирмами-производителями МК являются Motorola,Microchip,Philips,Atmel,Simensи,Intel, др. И что очень важно – все это является теперь доступным российским разработчикам систем, примером является присутствие в нашем ВУЗе некоторых из ведущих мировых фирм(Motorola,Philipsи др.) Естественно из-за этого есть и проблемы: что выбрать?
MCS 51 является популярным семейством и ряд фирм выпускают клоны:
