汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的串擾

2022-03-28

汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的串擾

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一些汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議是本地互連網(wǎng)絡(luò ) (LIN)、控制器局域網(wǎng) (CAN)、面向媒體的系統傳輸 (MOST) 和 FlexRay。 

汽車(chē)以太網(wǎng)使用單根非屏蔽雙絞線(xiàn) (UTP) 電纜在汽車(chē)中提供經(jīng)濟高效、輕量級的通信解決方案。 

汽車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )中的電纜捆綁會(huì )引發(fā)串擾干擾。

汽車(chē)行業(yè)的未來(lái)在于自動(dòng)駕駛汽車(chē)。對于網(wǎng)絡(luò )安全連接，汽車(chē)行業(yè)使用以太網(wǎng)。汽車(chē)以太網(wǎng)是車(chē)載信息娛樂(lè )、診斷和遠程傳感器連接的必要組成部分。與控制器區域網(wǎng)絡(luò ) (CAN) 或 FlexRay 等常用網(wǎng)絡(luò )協(xié)議相比，汽車(chē)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )具有更多優(yōu)勢。對于汽車(chē)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò )中的串擾也相對較少。在本文中，我們將討論汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和影響汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的串擾。  

汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )將變得越來(lái)越重要

傳統的內燃機汽車(chē)正在被自動(dòng)駕駛汽車(chē)取代。事實(shí)上，對自動(dòng)駕駛汽車(chē)不斷增長(cháng)的需求如此之高，以至于大多數領(lǐng)先的汽車(chē)制造商都進(jìn)入了自動(dòng)駕駛汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域。自動(dòng)駕駛汽車(chē)依靠電子系統而不是機械或液壓系統。自動(dòng)駕駛汽車(chē)中使用的電子控制單元的尺寸、重量和可靠性?xún)?yōu)于傳統同類(lèi)產(chǎn)品。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的電子控制單元是模塊化的獨立單元，可相互通信并與中央系統通信。與現有的駕駛員安全解決方案相比，車(chē)載網(wǎng)絡(luò )需要能夠以更快的速率和更低的延遲傳輸數據。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )應該能夠以更大的帶寬處理大量數據流量。已經(jīng)專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)了不同的協(xié)議。我們將在接下來(lái)的部分討論其中的一些。 

汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議

一些汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議是本地互連網(wǎng)絡(luò ) (LIN)、控制器局域網(wǎng) (CAN)、面向媒體的系統傳輸 (MOST) 和 FlexRay。

本地互連網(wǎng)絡(luò ) (LIN) - LIN 是一種串行網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，用于汽車(chē)中，用于在車(chē)輛中的各種組件之間進(jìn)行通信。它是一種低成本的網(wǎng)絡(luò )標準，用于提供低端多路復用通信的汽車(chē)。LIN 總線(xiàn)使用命令器/響應器方法進(jìn)行通信，并通過(guò)單線(xiàn)實(shí)現。

控制器局域網(wǎng) (CAN) - CAN 是一種平衡差分兩線(xiàn)串行通信協(xié)議，可滿(mǎn)足汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )對高帶寬的需求。它允許自動(dòng)駕駛汽車(chē)中的電子控制單元無(wú)縫共享控制數據。CAN 是一種優(yōu)先級驅動(dòng)的通信協(xié)議。

面向媒體的系統傳輸 (MOST) - 這是一種高速多媒體網(wǎng)絡(luò )，用于汽車(chē)中，用于在車(chē)輛部件內分發(fā)信息。MOST 總線(xiàn)使用光纖鏈路作為主要通信介質(zhì)。

FlexRay - FlexRay 是一種串行通信協(xié)議，可在安全關(guān)鍵系統和汽車(chē)的自適應巡航控制中提供可靠的通信。高數據速率、高數據傳輸能力和時(shí)間觸發(fā)通信是 FlexRay 的一些優(yōu)勢。

汽車(chē)以太網(wǎng)——前面提到的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議并不能提供車(chē)輛可能需要的一切。當今的車(chē)輛需要車(chē)聯(lián)網(wǎng) (V2X) 連接以及更大的帶寬。汽車(chē)以太網(wǎng)協(xié)議滿(mǎn)足汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)需求，被汽車(chē)行業(yè)廣泛采用。汽車(chē)以太網(wǎng)是一種快速的四線(xiàn)標準通信協(xié)議，可為車(chē)載系統提供保護。汽車(chē)以太網(wǎng)使用單根非屏蔽雙絞線(xiàn) (UTP) 電纜在汽車(chē)中提供具有成本效益的輕量級通信解決方案。 

汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的串擾

汽車(chē)高速通信總線(xiàn)設計用于在惡劣的電磁環(huán)境中運行。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的排放不應干擾車(chē)載或非車(chē)載設備。汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )也應該不受外部噪聲的影響。如果汽車(chē)數據網(wǎng)絡(luò )容易受到電磁問(wèn)題的影響，則會(huì )影響車(chē)輛的安全性和可靠性。

考慮到所有這些方面，電磁兼容性是汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )設計的重中之重。電磁干擾約束被引入到汽車(chē)電氣和電子架構的設計中，以實(shí)現電磁兼容。

汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )中的串擾是常見(jiàn)的故障模式之一。串擾是不可取的，因為它會(huì )影響車(chē)輛的安全性。串擾現象導致汽車(chē)中存在的通信總線(xiàn)中從一條線(xiàn)路到另一條線(xiàn)路的不必要的能量耦合，并降低汽車(chē)數據網(wǎng)絡(luò )的信號完整性。

汽車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )中電纜的捆綁會(huì )引發(fā)串擾干擾，并且可以觀(guān)察為外來(lái)串擾或功率總和外來(lái)近端串擾的確定dB值。用于數據通信的線(xiàn)束中的多對線(xiàn)束對汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的串擾抗擾度是不利的。單根雙絞線(xiàn)電纜（最常見(jiàn)的以太網(wǎng)電纜類(lèi)型）可以降低串擾的影響。

在自動(dòng)駕駛汽車(chē)中建立通信的網(wǎng)絡(luò )串擾會(huì )顯著(zhù)影響汽車(chē)電氣和電子架構的功能。與其他通信協(xié)議相比，汽車(chē)以太網(wǎng)提供更好的性能、信號完整性和串擾抗擾度。