Цифровая информационная система

Общие сведения

Информационная система

Лекция 7

Автомобильная информационная система (АИС) предназначена для сбора, обработки, хранения и отображения информации о режиме движения и техническом состоянии автомобиля, а также окружающих его внешних факторах. Для этой цели на автомобиле устанавливаются:

1. контрольно-из­мерительные приборы (КИП);

2. бортовая система контроля (БСК);

3. система встроенных датчиков (СВД);

4. маршрутный компьютер (МК);

5. навигационная система.

Контрольно-измерительные приборы информируют водителя:

1. о скоро­сти движения автомобиля;

2. частоте вращения коленчатого вала двигателя;

3. о напряжении бортовой сети;

4. о количестве топлива в баке;

5. температуре охлаж­дающей жидкости;

6. о давлении масла.

Кроме того, КИП информируют о возникновении аварийных режимов:

1. о падении давления масла;

2. о перегреве охлаждаю­щей жидкости.

В функции бортовой системы контроля входит информирование водителя о параметрах систем автомобиля, изменение состояния которых не создает аварийного режима работы и не требует немедленного вмешательства:

1. контроль уровня эксплуатационных жидко­стей;

2. состояния тормозных накладок;

3. исправности ламп приборов светосигнальной аппаратуры;

4. состояния фильтров и др.

Для снижения трудоемкости и уменьшения времени диагностирования автомобили оборудуют системой встроенных датчиков, имеющих выходы на штекерный разъем. К штекерному разъему при диагностировании под­ключается диагностическая аппаратура. В последнее время для автомобилей стали разрабатываться устройства, предоставляющие водителю дополнительную информацию, связанную:

1. с расходом топлива;

2. пройденным расстоянием;

3. време­нем в пути.

Подобные устройства получили название маршрутных компьютеров.

Основными характеристиками информационной систе­мы автомобиля являются:

1. быстродействие;

2. точность воспроизведения и считывания информации;

3. время считывания информа­ции;

4. информационная емкость;

5. ярость и контрастность изображения.

Быстродействиеизмерительного прибора определяют как интервал времени с момента измерения параметра до фиксации значения этого параметра на указательном приборе. Для принятия решений быстродействие системы должно быть минимальным и зависеть от характера отображаемой информации (например, влияет ли информация на безопасность дорожного движения). Бы­стродействие зависит от технических характеристик приборов.

Способностьприбора реагировать на изменение входного сигнала характеризует его чувствительность и представляет собой отношение изменения сигнала Δ_вых на выходе прибора к вызвавшему его изменению сигнала Δ_вх на входе прибора

S = Δ_вых / Δ_вх.

Порог чувствительности, это изменение входного сигнала, вызывающее изменение выходного сигнала, которое может быть обнаружено наблюдателем.

Точность измерений прибора определя­ет близость результатов измерений к истинному значению измеряемой величины.

Погрешность прибора, это отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. По способу выражения различают абсолютную, относительную, приведенную, основную, дополнительную погрешности.

Абсолютная погрешность, это разность между показанием прибора X_п и истинным значением X₀ измеряемой величины,

Δ_п = X_п – X₀.

Относительная погрешность γ_отн (гамма) прибора, это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины,

γ_отн = (X_п – X₀)/X₀.

Основная приведенная погрешность γ_пр прибора, это отношение абсолютной погрешности к некоторому установленному значению при нормальных условиях применения прибора

γ_пивед = (X_п – X₀)/X_норм,

нормирующее значение принимают равным:

1. конечному значению шкалы;

2. номинальному значению измеряемой величины;

3. длине шкалы и др.

Погрешность прибора в зависимости от текущего значения входной величины можно представить в виде аддитивной Δ₀ и мультипликативной γ_SX составляющих

Δ_приб = (Δ₀ + γ_SX).

Если погрешность прибора не зависит от измеряемого параметра (такая погрешность называется аддитивной или погрешностью установки нуля).

Если погрешность прибора γ_SXпрямо пропорциональна измеряемому показателю (такая погрешность называется мультипликативной или по­грешностью чувствительности).

Рис.24.1. Аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности прибора

Точность считывания информациив значительной степени зависит от водителя, поэтому требования, предъявляемые к информационно-диагно­стической системе, должны учитывать его возможности. На точность счи­тывания информации влияют число и взаимное расположение элементов АИС (т. е. эргономические характеристики панели приборов), качество приборов (размах шкалы указателя, яркость и контраст световых индика­торов).

Например, исследования информационных свойств сигнализаторов по­казали, что наибольшее значение вероятности обнаружения сигнала име­ется в том случае, если они расположены в ряд в верхней части панели приборов. При этом вероятность обнаружения сигнала при однорядном расположении сигнализаторов убывает слева направо. Наибольшую же вероятность неопознания сигнала имеют сигнализаторы, расположенные вертикально в правой части панели приборов.

Время считывания информациис прибора непосредственно влияет на безопасность дорожного движения. Его можно уменьшить за счет уменьше­ния доли избыточной информации, отображаемой прибором, а также за счет обеспечения водителю оптимальных условий работы с прибором (размах шкалы, яркость, контраст, дополнительные звуковые сигналы для привле­чения внимания).

Время, необходимое для считывания информации с прибора,

t = t_min(1+I_y/I_min),

где:

1. t_min- пороговое время восприятия человеком зрительной информации;

2. I_y- объем избыточной информации, отражаемой прибором;

3. I_min - минимально необходимый объем информации для прибора данного назначения.

Избыточная информация

I_y = I_x - I_min,

где:

I_x- полный объем отображаемой прибором информации.

Например, считается, что для спидометра оптимальной ценой деления является интервал в 5 км/ч. С другой стороны, избыточную информацию можно выразить как

I_y = I_min(t / t_min - 1).

Поэтому в случае, если объем информации, отображае­мой прибором, оказывается меньше значения I_min, то значение I_yстановится отрицательным, что означает недостаточность перерабатываемой инфор­мации. Условием обеспечения безопасности дорожного движения с точки зре­ния отвлечения водителя на считывание показаний приборов может яв­ляться соотношение:

t_n < t_доп

где:

1. t_n- время, необходимое для считывания информации;

2. t_доп - допустимое время считывания.

Время, затрачиваемое на считывание показаний контрольных приборов,

t_n = K_вt_перев + t_поиск + t_приемаn + t_{перевода}(n -1), где:

1. К_в - коэффициент, учитывающий время возврата взгляда водителя на дорогу;

2. t_перев- время перевода взгляда с дороги на приборную панель;

3. t_поиск - время поиска прибора, с которого считывается информация;

4. t_приема- время приема информации с одного прибора;

5. n - число считываемых приборов;

6. t_{перевода}- время перевода взгляда на прибор.

Одной из важных характеристик АИС является частота обращений водителя к приборам. Под частотой обращения подразумевается число получения водителем информации о состоянии автомобиля посред­ством контрольных приборов за единицу времени. Частота обращения водителя к приборам является одним из показателей, определяющих степень необходимости приборов, а также дает количественную характеристику процесса восприятия информации.

Частота обращения к приборам зависит от условий движения, исправ­ности двигателя и контролируемых систем, а также от профессиональной подготовленности водителя. Чем чаще водитель контролирует состояние системы, тем меньше вероятность ее аварийной поломки. С другой стороны, слишком частое обращение к контрольным приборам приводит к ухудше­нию условий безопасности дорожного движения.

Информационная емкостьопределяет максимальное количество ин­формации, отображаемое информационно-диагностической системой. Ин­формационная емкость зависит от структуры и количества контрольно-из­мерительного оборудования. Однако чрезмерное увеличение этого показателя может привести к информационной перегрузке водителя и снижению безопасности дорожного движения.

По способу отображения информации разделяются АИС с индивидуаль­ным способами отображения информации и с регулируе­мым потоком информации.

При индивидуальном способе предъявления информации состояние каждого контролируемого параметра отображается отдельным прибором. Номенклатура приборов в этом случае определяется числом контролируемых параметров.

В АИС с регулируемым потоком информации происходит искусственное разделение большого информационного потока с помощью устройств ком­мутации на ряд мелких, предъявляемых водителю последовательно одним и тем же средством отображения. В этих системах информация предъявля­ется либо с "приоритетом" (наивысший приоритет имеют параметры, свя­занные с безопасностью дорожного движения), либо только о тех парамет­рах, которые вышли за допустимые пределы (информация о работе сигнализаторов аварийных режимов).

Яркость и контрастностьуказателей и индикаторов являются важ­ными характеристиками АИС. Они характеризуют возможность восприя­тия водителем информации в условиях внешней освещенности.

Скорость и точность восприятия предъявляемой информации в значи­тельной степени зависят от таких светотехнических характеристик, как:

1. яркость объекта наблюдения В_н;

2. яркость фона В_ф;

3. углового размера симво­лов α.

Тесная взаимосвязь между этими характеристиками дает возмож­ность обеспечить максимальный уровень восприятия на основе их взаимной компенсации в достаточно широких пределах значений В_н, Б_ф, α.

На рис. 13.9 показана типичная цифровая прибор­ная система. Формирование всех сигналов и логи­ческих функций выполняется в блоке управления. Обычно он является частью модуля приборной панели. Стандартные датчики обес­печивают подачу информации к МК, который, в свою очередь, приводит в действие приборы индикации.

Рис. 13.9. Цифровая информационная система

МК содержит АЦП, а также секцию RОМ, которая позволяет запрограммировать его для опре­деленного транспортного средства.

В качестве примера рассмотрим индикаторы темпе­ратуры охлаждающей жидкости. Мультиплексор обеспечива­ет временное разделение сигналов датчиков. Сигна­лы от датчиков температуры выдают определенные числовые значения. Эти числовые значения (отнесенные к переменным «сигнал температуры» и «сигнал уровня топлива») могут затем быть сравнены с предыдущими значениями, предварительно зане­сенными в память. Следующие строки компьютерной программы пока­зывают логический результат (условия перемещения индикаторов): если «сигнал температура» > «предыдущего значения» тогда МК выдает сигнал «перемещения индикаторов», в виде импульсов, количество которых пропорционально разнице измеренного и предыдущего значения датчика.

Для любых специфических требований транс­портного средства создается целая программа ин­дикации.

Дата добавления: 2013-12-12