汽車PEPS測試系統(tǒng)的設計及其可靠性研究

代立龍

摘 要：隨著汽車技術的不斷進步以及對汽車的需求不斷增強，尤其是中國對汽車的需求量在不斷的增加，人們對汽車的各種功能和舒適性的要求不斷提高，汽車的各種電子模塊也在不斷的更新和發(fā)展，因此，汽車的系統(tǒng)也在逐漸的更新和完善。汽車PEPS系統(tǒng)就是近年來在國內逐漸興起和發(fā)展的汽車進入和啟動系統(tǒng)。汽車的安全性對汽車尤為重要，因此，汽車PEPS測試系統(tǒng)的研究也顯得尤為重要。

隨著通信技術及電子技術的飛速發(fā)展，控制器局域網(wǎng)CAN（Control Area Network）的應用越來越廣泛，在汽車電子領域，發(fā)展更為迅速。各種各樣的電子控制單元（ECU）逐漸應用到汽車領域，隨著人們對汽車功能和舒適度的要求越來越高，汽車的車載網(wǎng)絡也變得越來越復雜。

1 選題背景與意義

隨著現(xiàn)代科學技術的不斷提高，通信技術及電子模塊的飛速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的功能及舒適性也在不斷提高，人們對汽車智能化人性化的要求不斷增加。原有的汽車進入和啟動系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的要求。由于汽車本身結構比較復雜，對汽車安全性要求也非常高，因此，汽車PEPS系統(tǒng)應運而生。

1.1 汽車PEPS系統(tǒng)及其測試系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著汽車的普及，人們對汽車性能的要求也越來越高，同時對舒適性和智能化要求也日益汽增加。無鑰匙進入、啟動系統(tǒng)作為舒適性和智能化的重要部分，在國外中高檔車型上取得的巨大成功也激勵了國內研發(fā)此系統(tǒng)。同時，因國內各主機廠隊無鑰匙進入、啟動系統(tǒng)的青睞，使得系統(tǒng)供應商對無鑰匙進入和啟動系統(tǒng)充滿信心，從而加大研發(fā)投入，研發(fā)周期也相應縮短。系統(tǒng)供應商在設計前期充分調研個主機廠的需求后，設計出符合各主機廠的無鑰匙進入和啟動系統(tǒng)平臺，從而將高昂的研發(fā)費用得以分攤，因此，中、低檔車型也相繼出現(xiàn)無鑰匙進入和啟動系統(tǒng)當中。

汽車PEPS系統(tǒng)首先在國外興起和發(fā)展，近年來，隨著汽車PEPS系統(tǒng)在國內的興起，各大汽車品牌逐漸將汽車系統(tǒng)升級為PEPS系統(tǒng)，汽車PEPS系統(tǒng)將成為新車型的主流和通用的方案之選。相比于歐美等發(fā)達國家，我國的汽車PEPS系統(tǒng)起步比較晚，因此，汽車PEPS測試系統(tǒng)的研究并不是十分成熟，目前，在國內只有少數(shù)高校和研究所以及個別汽車系統(tǒng)供應商有過相關的測試研究，并且研究的程度并不是很深入和完善。

1.2 課題的研究內容和意義

汽車PEPS系統(tǒng)的測試一直是其研發(fā)過程中的重要步驟，通過測試發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題或漏洞，從而對系統(tǒng)進行進一步改進和優(yōu)化。由于汽車PEPS系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能比較多、各種電子元器件和模塊也很多，硬件電路的設計也比較復雜，以往的汽車PEPS系統(tǒng)的測試都需要投入大量的人力和物力。汽車PEPS系統(tǒng)的測試過程中存在很多的難點，主要有以下幾點：

1 測試的內容多，測試工程量十分巨大;

2 測試的內容比較復雜;

3 測試的要求比較高;安全性高，準確度高，重復率高。

4 測試中對時間的確定比較困難，測試過程中有很多的間隔時間，短則幾毫秒，長則幾天，靠人為確定非常困難。

5 汽車系統(tǒng)的測試所需的設備較多，有些設備成本非常昂貴。

6 部分測試內容人為操作難以實現(xiàn)和觀察，人為手動測試難度比較大等。

由于存在以上這些的難點，因此本課題中的汽車PEPS測試系統(tǒng)的設計開發(fā)出自動測試系統(tǒng)，通過設計開發(fā)的自動測試系統(tǒng)能有效解決很多測試過程中出現(xiàn)的問題，充分提高測試的效率及準確性。本課題還將對設計開發(fā)的測試系統(tǒng)進行可靠性的分析，在很大程度上提高該測試系統(tǒng)的可靠性。

1.3 本研究的主要工作和內容安排

本課題研究的主要工作有以下幾點：1利用LabVIEW軟件和CANoe軟件設計開發(fā)汽車PEPS測試系統(tǒng)，并進行仿真及運行使用，包括整個測試系統(tǒng)的構成，數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建，軟件開發(fā)，面板設計等，2針對設計的軟件通過算法來提高和改善該測試系統(tǒng)，使得測試系統(tǒng)更加高效方面安全的運行，3利用各種模型對設計的測試系統(tǒng)進行可靠性的研究，通過模型的建立和運用，提高測試系統(tǒng)的可靠性，使得測試系統(tǒng)更加完善可靠。

2 汽車PEPS測試系統(tǒng)的原理及其概述

本章主要介紹的汽車PEPS系統(tǒng)的概念和基本結構，及汽車PEPS測試系統(tǒng)的原理，并對測試系統(tǒng)的對象作簡單介紹，汽車PEPS測試系統(tǒng)是根據(jù)汽車PEPS系統(tǒng)的結構、功能和相對一般系統(tǒng)沒有的一些特點進行測試。

2.1 汽車PEPS系統(tǒng)

汽車PEPS系統(tǒng)是一種在國內新興發(fā)展起來的汽車智能化人性化的汽車進入和啟動系統(tǒng)。其具有復雜精密的結構設計和硬件組成。使得汽車PEPS系統(tǒng)在新車型無鑰匙進入和啟動的應用中逐漸迅速地成為主流和通用的方案選擇，相對于通過按遙控鑰匙或者用機械鑰匙去控制車門的開與關，以及通過傳統(tǒng)的機械鑰匙去啟動汽車，汽車PEPS系統(tǒng)僅僅只需要通過車主攜帶智能鑰匙，就可以完成以上所需的操作，大大提高了用戶的舒適性和安全性。

2.1.1汽車PEPS系統(tǒng)的概述

汽車PEPS系統(tǒng)，即汽車無鑰匙進入和啟動（Passive Entry Passive Start）系統(tǒng)，是采用先進的無線射頻識別（RFID）技術，通過自動檢測車主是否攜帶與汽車匹配好的有效鑰匙，從而對汽車進行解鎖上鎖等操作。當車主攜帶的有效鑰匙在門把手的掃描范圍內，通過手握門把手來開啟車門時，車主不需要拿出有效鑰匙對汽車進行解鎖，就會觸發(fā)門把手中的解鎖模塊，車內的檢測系統(tǒng)會立即檢測有效鑰匙是否在認證范圍內，認證通過后，車主就可以打開車門進入車內。當車主攜帶有效鑰匙進入車內將要啟動車輛時，不需要拿出有效鑰匙，在滿足啟動條件的情況下，車主只需要按動車內的啟動按鈕，車內的天線會在車內自動搜索有效鑰匙。確認鑰匙在車內之后，就會對車內的電子轉向柱鎖模塊（ESCL）及發(fā)動機引擎控制模塊（EMS）分別進行解鎖認證和啟動認證，當認證通過后就可以正常啟動車輛。車主從車內攜帶有效鑰匙離開時，關上車門，觸摸門把手上的上鎖模塊，認證通過后，門鎖會自動上鎖并進入防盜狀態(tài)。隨著汽車功能的不斷升級，汽車PEPS系統(tǒng)將逐漸替代原有的汽車進入和啟動系統(tǒng)，發(fā)展前景十分廣闊。

2.1.2汽車PEPS系統(tǒng)的基本結構和組成

2.2 發(fā)展與展望

由于國內對于汽車PEPS系統(tǒng)的研究目前尚處于基礎階段，并不是很深入，該系統(tǒng)并不是十分完善，因此汽車PEPS測試系統(tǒng)的研究也應該會有些欠缺，需要繼續(xù)不斷的采集軟件運行過程中的失效數(shù)據(jù)供參考和研究，來對其進行進一步的加強和改善。其次，軟件可靠性的提高是有限的，也不是絕對的，不同類型的軟件，軟件可靠性分析的模型可能不同，目前的研究也不是非常完善，也沒有成熟的結論做指導，需要不斷改善軟件可靠性增長模型，使之能更好的做出估計，以理論來指導軟件的完善過程。本課題利用NHPP模型的最大似然估計雖然能較好地估計軟件失效過程，但仍然存在著一定的誤差。如何對此模型進行進一步的優(yōu)化，如何選擇估計方法，如何選擇模型的參數(shù)，以使模型更精確地描述軟件可靠性增長過程，還需要不斷進行研究和探索。

參考文獻

[1]National Instrument，NI PXI-4701_Specifications，2006.

[2]尚振東，王群燕，韓建海.基于LabVIEW的虛擬儀器在測試技術實驗中的應用