汽車(chē)電子儀表虛擬測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)

【摘要】隨著科技的發(fā)展，電子信息技術(shù)已經(jīng)深入到了我們的日常生活中，同時(shí)汽車(chē)這種方便快捷的交通工具也在日常生活中被大量普及。電子儀表是駕駛員了解汽車(chē)的性能及行駛狀態(tài)的媒介，也是汽車(chē)最重要的組成部分之一，因此準(zhǔn)確了解汽車(chē)電子儀表虛擬測(cè)試系統(tǒng)的組成以及特性對(duì)駕駛員更好、更安全的行駛具有積極地意義。

【關(guān)鍵詞】汽車(chē)電子儀表；虛擬測(cè)試系統(tǒng)；測(cè)試裝置

在21世紀(jì)這個(gè)大背景之下，汽車(chē)的普及率不斷增高，隨之上漲的還有人們對(duì)汽車(chē)性能的要求。汽車(chē)電子儀表虛擬測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)有效的將計(jì)算機(jī)資源與儀器硬件有機(jī)的結(jié)合到一起，進(jìn)而利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力對(duì)汽車(chē)硬件的性能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析測(cè)量，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)汽車(chē)硬件的分析控制幫助駕駛員更合理的駕駛汽車(chē)。

1、汽車(chē)電子儀表系統(tǒng)概述

駕駛員通過(guò)汽車(chē)儀表了解汽車(chē)的狀態(tài)與性能，可以說(shuō)汽車(chē)儀表是駕駛員與汽車(chē)之間的交流媒介，也是汽車(chē)最為重要的組成部分之一。然而隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的加快，汽車(chē)內(nèi)部各種附屬裝置也層出不窮，使得現(xiàn)代汽車(chē)機(jī)構(gòu)越來(lái)越繁瑣復(fù)雜，而汽車(chē)電子儀表的存在有效的幫助駕駛員盡快熟悉及掌握各種機(jī)構(gòu)和裝置的狀態(tài)，幫助駕駛員更加有效地控制汽車(chē)，因此近段時(shí)間汽車(chē)電子儀表的發(fā)展也越來(lái)越受到大家的重視，并且得以快速的發(fā)展。

就目前而言，我國(guó)汽車(chē)儀表的發(fā)展情況與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還不是十分的理想，現(xiàn)在我國(guó)汽車(chē)儀表的數(shù)字化水平還不是很高，大部分的汽車(chē)儀表還是模擬式的表頭，這類(lèi)儀表的缺點(diǎn)在于其體積大、數(shù)量多，不但影響汽車(chē)整體外觀，還容易發(fā)生故障，造成了一定的安全隱患。因此隨著科技的發(fā)展，汽車(chē)儀表也在進(jìn)行不斷地更新?lián)Q代，更加美觀、安全系數(shù)更高的電子化儀表也開(kāi)始逐漸的在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中流行起來(lái)。

2、測(cè)試系統(tǒng)的組成、特性及誤差分析

2.1測(cè)試系統(tǒng)的組成

通常來(lái)說(shuō)，汽車(chē)的測(cè)試系統(tǒng)是由傳感器、中間變換器以及顯示器三部分組成的。其中傳感器的作用主要是“被測(cè)量”，直接感受待測(cè)的壓力、溫度等物理量，并且經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換將感受到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于應(yīng)用的信號(hào)形式并輸出的器件。中間變換器一般分為模擬電路和數(shù)字電路兩部分。其主要作用是將傳感器所輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、線性化等轉(zhuǎn)換最后傳遞給顯示器進(jìn)行呈現(xiàn)。而顯示器顧名思義，其作用就是將經(jīng)過(guò)測(cè)量、獲取以及變換后獲得的信息顯示并記錄出來(lái)。

2.2測(cè)試系統(tǒng)的特性

通常來(lái)說(shuō)，測(cè)試系統(tǒng)的性能越好，其測(cè)量的結(jié)果就會(huì)越準(zhǔn)確。測(cè)試系統(tǒng)的性能一般可以分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性?xún)煞N。在描述系統(tǒng)特性時(shí)，對(duì)用于靜態(tài)測(cè)量的裝置單單利用靜態(tài)的特性指標(biāo)來(lái)描述即可，而對(duì)于需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量的測(cè)試裝置，由于靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性這兩方面的指標(biāo)都會(huì)影響其測(cè)量的結(jié)果，因此則需要用到靜態(tài)特性指標(biāo)和動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)兩反面進(jìn)行描述。

2.3測(cè)試系統(tǒng)的誤差

誤差分析是無(wú)論進(jìn)行何種測(cè)量時(shí)都需要掌握的基本理論。對(duì)誤差的產(chǎn)生進(jìn)行分析，準(zhǔn)確了解誤差的性質(zhì)、產(chǎn)生原因及特點(diǎn)等夠幫助我們有效的避免或者降低誤差的產(chǎn)生，提高測(cè)量結(jié)果的精密度及準(zhǔn)確性。

誤差主要分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏失誤差三大部分，其中系統(tǒng)誤差最為常見(jiàn)并且較難避免。系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下，對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)多次的測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的大小和符號(hào)保持恒定的誤差。另外，當(dāng)條件規(guī)律性改變時(shí)，測(cè)量結(jié)果也隨之呈規(guī)律性變化的誤差稱(chēng)為系統(tǒng)誤差。因此在測(cè)量的條件確定了之后，系統(tǒng)誤差也就變?yōu)榱讼鄬?duì)恒定的數(shù)值，這時(shí)多次測(cè)量取平均值的方法就不能有效的改變系統(tǒng)誤差對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生的影響。而當(dāng)在測(cè)量條件變化時(shí)，系統(tǒng)誤差也隨之產(chǎn)生規(guī)律性的變化，通常系統(tǒng)誤差與測(cè)量結(jié)果之間都會(huì)有相應(yīng)的的函數(shù)關(guān)系。系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生一般是由測(cè)量時(shí)的操作方法不當(dāng)、測(cè)量環(huán)境不穩(wěn)定、測(cè)量設(shè)備自身存在誤差等因素所導(dǎo)致，其中主觀因素比較容易避免，而儀器設(shè)別不完善等客觀原因則難以根本消除，只能盡量避免。

隨機(jī)誤差是指在相同條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一數(shù)據(jù)時(shí)，誤差沒(méi)有呈現(xiàn)規(guī)律性變化的誤差。也可以說(shuō)隨機(jī)誤差是在多種偶然因素共同作用下對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的隨機(jī)的不可確定性的影響。其誤差一般控制在一定的范圍內(nèi)，并且具有堆成型的特點(diǎn)，因此隨著測(cè)量次數(shù)的增加，采取多次測(cè)量取平均值的辦法就可以有效的降低隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。

疏失誤差是指在一定的測(cè)量條件下，由于測(cè)量人員自身對(duì)儀器的不夠了解或因?yàn)轳R虎大意等原因使得讀數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而使得測(cè)量結(jié)果明顯偏離真實(shí)數(shù)值的誤差。而疏失誤差的數(shù)值一般會(huì)高于系統(tǒng)誤差和偶然誤差，一旦測(cè)量值發(fā)生了疏失誤差往往需要對(duì)相應(yīng)有明顯異常的測(cè)量值進(jìn)行舍去。由于疏失誤差是由于測(cè)量人員的主觀原因而產(chǎn)生的，因此要避免此類(lèi)誤差的產(chǎn)生還是比較容易的。

在實(shí)際測(cè)量中，系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差與疏失誤差在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，而并非一成不變的。因此要想有效的避免誤差的產(chǎn)生，除了要保證測(cè)量?jī)x器的精確完善，還要求測(cè)量人員擁有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，并且進(jìn)行多次試驗(yàn)取得有效的平均值，這樣才能夠把誤差影響降到最低。

3、汽車(chē)電子儀表虛擬測(cè)試系統(tǒng)的分析

為了更有效的分析汽車(chē)儀表傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，分析其誤差進(jìn)行修正，可以在進(jìn)行虛擬測(cè)試系統(tǒng)編程時(shí)利用各種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)的方程組的程序，并使用這個(gè)程序來(lái)求出一個(gè)插值多項(xiàng)式，然后以這個(gè)多項(xiàng)式能很容易地得到每個(gè)變量相對(duì)應(yīng)的函數(shù)值。用這種方法就可以推導(dǎo)出理論上的真實(shí)值，進(jìn)而對(duì)傳感器的非線性誤差進(jìn)行修正；而對(duì)于電流傳感器，我們可以利用較低次的多項(xiàng)式來(lái)擬合其特性，其擬合精度可以達(dá)到百分之幾。

汽車(chē)的行駛速度往往會(huì)影響到行車(chē)的安全以及運(yùn)輸效率，為了提高汽車(chē)的運(yùn)輸效率就要盡可能的提高車(chē)速，而一旦汽車(chē)的速度超過(guò)了規(guī)定的界限，駕駛員對(duì)車(chē)輛的控制能力就會(huì)大打折扣，其制動(dòng)距離也會(huì)超出平常，進(jìn)而影響行車(chē)安全，因此駕駛員準(zhǔn)確地掌握行車(chē)速度對(duì)行車(chē)安全與高效運(yùn)用車(chē)輛有著十分重要的意義。在行車(chē)時(shí)駕駛員是通過(guò)車(chē)速表來(lái)掌握汽車(chē)行駛速度，這就需要車(chē)速表能夠直觀、準(zhǔn)確的反映出車(chē)輛的真實(shí)速度。在進(jìn)行汽車(chē)電子儀表虛擬測(cè)試軟件的編程時(shí)就需要選擇一個(gè)合適的最佳擬合的標(biāo)準(zhǔn)，保證其誤差最小而且擬合曲線最為簡(jiǎn)潔，被大家所接受的。通常我們會(huì)選擇被稱(chēng)為多項(xiàng)式的最小二乘曲線擬合，其擬合多項(xiàng)式的階次是可以任意選擇的，但階次不宜過(guò)高，否這會(huì)導(dǎo)致曲線不夠圓滑，影響其擬合效果。因此在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的階次。

另外，發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械損失功率與轉(zhuǎn)速的平方呈線性關(guān)系。因此還需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以提高機(jī)械效率。而冷卻水溫度的高低直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)和潤(rùn)滑油溫的高低，水溫過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械性能。

汽車(chē)電子儀表虛擬測(cè)試系統(tǒng)有效的完成了汽車(chē)電子儀表系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊的聯(lián)通，能夠幫助駕駛員有效的對(duì)汽車(chē)狀態(tài)、行駛狀況等進(jìn)行準(zhǔn)確的處理分析，在保障駕駛員行駛安全的同時(shí)還對(duì)汽車(chē)電子儀表系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，為汽車(chē)提供一個(gè)良好的行駛狀態(tài)。可以說(shuō)，該項(xiàng)系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)保障我國(guó)道路交通安全，提高公路運(yùn)輸能力具有積極地時(shí)代意義。

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