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羅 安
1 前言
隨著信息技術的高速發展，它對傳統產業的影響已愈見明顯，當前的一個非常明顯的發展趨勢是傳統機械裝置向電腦裝置轉化，傳統機械產品向高科技產品轉化。以微電子技術、數字技術、軟件技術、網絡技術為核心內容的計算機技術在很多地方取代了傳統的機械技術、液壓技術和電氣技術，成為最新一代控制系統的主體。
汽車是傳統機械行業高度發展的產物，是多項技術發明和創新的結晶。在機械時代，汽車的控制完全是通過機械裝置實現的，如各種類型的齒輪、絲杠、傳動皮帶等。后來出現了氣動技術和液壓技術，利用流體力學的原理實現各種控制功能。近年來電子技術得到了快速的發展，自然基于電子技術的控制器也有了長足的進步，形成了很多利用電磁原理的控制裝置，這些電子的控制裝置在功能、靈敏度、可靠性、體積小巧、重量輕等特性上大大優于傳統的機械式和液壓式控制器，因此在許多方面逐步取代了傳統的控制器，形成了汽車電子這一大產品門類，而且隨著技術的不斷進步，這類產品還在以相當高的速度不斷發展。
當前科技發展的速度非常快，電子技術在其前進的過程當中，產生了一個新的分支，這就是近三十年來發展迅猛的微電子技術，由此又催生了一系列新技術，如數字技術、軟件技術、網絡技術等。而且，這些新技術的發展更為迅猛，這使得許多傳統的東西都要重新改造甚至徹底更新，用新的數字技術來實現各種人們所需的功能。
與機械原理、液壓原理、電磁原理等傳統的控制實現原理相比較，數字控制實現原理更具有功能強大、性能穩定、精確度高、控制靈敏、控制參數調整范圍大、靈活和通用性強等優點，特別是在多個數字控制裝置之間可以實現網絡連接，這是以往任何控制裝置所無法實現的功能。依靠數字控制裝置的網絡功能，人們可以實現多個控制器的連鎖和協調控制，更可以實現功能強大的人機界面，達到人與機器的完美結合，使人可以比以往任何時候都更加全面、深入地了解機器的運行，并得心應手地實現操縱和控制。另外，數字技術還是信息技術的基礎，以數字技術為基礎的控制裝置，已經被認為是一個大的信息系統中的若干子系統，成為了信息系統的重要組成部分。
汽車計算平臺的概念正是在這一大的技術發展背景下提出來的，是汽車的控制從機械式到液壓式，又到電子式以后的新一代控制系統，其最大的特點是采用了數字化的控制實現原理，并繼承了傳統控制裝置中的最優秀部分，形成了一個集光、機、氣、液、電、數字、信息等技術為一體的全新的產業。
2 汽車電子與汽車計算平臺的比較
汽車計算平臺跨越了傳統的汽車電子概念，將過去基于電子、電氣技術的單個的汽車控制單元提升到了從汽車整體控制出發的、基于數字技術和信息技術的、整車各部分控制互相緊密關聯與協調的計算機網絡系統。表1概括了從汽車電子到汽車計算平臺所產生的變化。
如果說汽車電子是基于電子技術的汽車控制產品，汽車計算平臺則是基于數字技術的汽車控制、管理、服務的一體化系統，這種革命性的改變可從表1看到幾個具體的方面。
下面從功能、技術、產品等幾個方面對汽車計算平臺進行較具體的描述。
(1) 汽車計算平臺的功能方面
汽車計算平臺在功能方面可分為底層、中層、高層這三個層面：
底層 對汽車各主要構成部分的控制，如發動機、懸掛系統、轉向系統、變速箱、啟停控制等。這些部分的控制要求安全可靠、穩定快速。一般采用專門設計的數字控制器及相應的執行機構。同時具有現場總線網絡接口以向上層傳遞運行信息并從上層或相鄰控制器獲取高級控制功能所需的信息。這一層的功能可以歸結為對車輛本身的控制層。
中層 車輛監視與乘客服務，實時監視車輛各部分的運行狀態，對異常情況進行報警，對預測到的異常情況發出預警以提前進行預防性維護，包括汽車駕駛輔助系統、車載娛樂系統等，這一層的功能可以歸結為人與車的交互層。
高層 信息通信及信息服務。如移動通信、移動定位與導航、移動上互聯網、車輛管理與交通管理、車輛維護、服務等，這一層的功能可以歸結為車與外界環境的交互層。
根據“網絡就是計算機”的理念，這三層功能將分別由傳感器、執行器級現場總線網（底層網絡）、車載局域網及現場總線網（中層網絡）及無線廣域網（高層網絡）實現。
(2) 汽車計算平臺的技術方面
數字技術 包括模擬信號數字化技術、數字處理技術、數字控制算法等。
微電子技術 嵌入式芯片、微處理器、基于MEMS的傳感器、執行器技術。
光機電一體化技術 構成傳感器、執行器的關鍵技術，是汽車計算平臺中難度最高的技術。
總線/網絡技術 包括傳感器/執行器網絡、現場總線網、信息網、無線網等。
信息處理技術 對各類信息的處理，包括規格化、分類、存儲、分析、檢索、分發等。
軟件技術 高效、高可靠、高速軟件的編制與管理，質量控制，大型軟件系統的編制與管理，質量控制，軟件生命周期維護。
人機界面技術 利用人機工程學形成新一代更加人性化的汽車駕駛方式，使汽車駕駛更加省力、自如、方便、快捷、簡單、安全、高效。其中包括顯示技術和操縱技術。
(3) 汽車計算平臺的產品方面（基礎產品）
嵌入式單片系統SOC 包括CPU、ADC/DAC、網絡接口等集成一體化芯片。
現場總線網 CAN、LIN、Profibus等。
無線網 藍牙局域網WiFi、WLAN等。
各類傳感器件、執行器件。
各類智能化、網絡化的電子控制單元產品及汽車電子產品。
汽車計算平臺的軟件體系 形成汽車計算平臺的各個應用子系統。
如上所述，汽車計算平臺是汽車電子向上的自然發展和延伸，是汽車電子有關的技術和產品在新的需求、新的技術推動下產生質變的結果。因此，簡單地將汽車計算平臺僅僅看成是實現控制的技術手段的改進是不對的，而割斷技術發展歷史，把汽車計算平臺看成是憑空產生的一項新技術的看法也是不對的。
3 汽車計算平臺的核心技術
構成汽車計算平臺的主要技術已如上文所述，而此中最核心的技術，即區別汽車電子與汽車計算平臺的核心技術當屬網絡技術和人機界面技術。
由于汽車計算平臺已將傳統的汽車電子各個獨立的控制器連接成為一個整體的汽車計算機網絡。而且這個網絡將按不同層次的功能分成兩層或三層網絡。因此網絡的拓撲結構、各層網絡的功能、互聯關系、信息在網上傳遞的路徑、傳播方式、信息流的控制、信息表現形式的變換、各層網絡的協議規約等都成為汽車計算平臺設計中的核心問題。這些問題解決得好，整個汽車計算平臺就能夠發揮出單個控制器所實現不了的功能和效能，而如果網絡設計出現問題，則受到的不良影響將波及整個汽車的功能和性能。因此必須下功夫深入研究、精心設計，并盡快形成一個基本的標準（因網絡問題涉及全局和長遠的發展，如無標準勢必形成無序的開發生產，造成混亂局面，最終無法形成產業），以此為基礎循序漸進，不斷完善與擴充，最終成為汽車計算平臺的一個總體框架。
關于人機界面問題，在以往的汽車電子技術文獻中很少提及，但這卻是在汽車電子上升為汽車計算平臺以后不容回避的一個核心問題。因其涉及到汽車駕駛員的駕駛模式的改變，必須認真研討。傳統汽車的駕駛模式已經非常成熟，基本上形成了標準。傳統的汽車電子一般都是在已有的駕駛模式框架內，利用電子技術替代機械裝置完成特定的功能。隨著汽車本身功能的增加，特別是信息技術被引入汽車工業后，汽車本身的功能大為增加，相應地對汽車駕駛模式也提出了更高的要求，傳統方法已不能滿足要求，而必須在人機工程學的指導之下，結合數字化、信息化、圖形化、語音/聲控等新的人機界面技術形成新的駕駛模式，才能夠滿足現代汽車的功能需求。
人們目前面臨的是一個技術革命的年代，汽車計算平臺是新技術對傳統行業提出的全新的課題，這無疑是一個巨大的挑戰，同時也給我們帶來了巨大的機遇，因為在任何革命性的技術變革面前，大家是站在同一起跑線上的，關鍵是如何抓住這個機遇，在新一輪的發展中爭取主動，形成具有自己特色的，與國際先進水平接軌并能夠同步發展的汽車計算平臺系統。
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