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一、介绍

电子辅助系统

人们早已习惯了只有电子功能才能满足汽车油耗、舒适性和安全性要求的这一事实。例如，电子访问系统可以自动检测电子钥匙，驾驶员无需手动使用钥匙即可方便地解锁和启动汽车。此外，巡航控制系统可以保持最低30 km/h的恒定行驶速度，让长途旅行更加舒适。

还可以举出其他隐藏功能，例如，电子减振控制系统。该功能可以减少车身起伏并确保轮胎与路面良好接触，确保最佳的车身振动特性，且不受路况和车况的影响。

如今，人们已广泛接受电子功能可以提高驾驶安全性。主要原因是ABS（Anti-lock Braking System，防抱死制动系统）和ESP（Electronic Stability Program，车身电子稳定系统）等主动安全系统在减少事故方面做出了重大贡献。为使驾驶更加安全，汽车行业特别注重开发高级的创新型主动安全功能和驾驶员辅助功能。

例如，未来将有一种电子助手可以自动根据车流量调整车速，另一种电子助手可以持续监测50米范围内的邻近车道，如果检测到相邻车道有汽车行驶，当驾驶员在超车和变道时将发出警报。还有可以帮助安全停车的电子助手。

在这些系统中，应用程序不仅仅在一个ECU中，而是需要多个ECU在通信系统的帮助下协同工作。控制系统不再是单个ECU，而是逐渐成为新式安全系统和驾驶员辅助系统支柱的分布式系统。仅仅合并通信系统是不够的，还需要确保严格基于时间的因果关系链。重点是如何提供不受总线负载影响的确定性通信，保证等距信号传输，即时间触发（time-triggered）的实时通信系统。

线控刹车

在传统机械和液压系统占主导地位的领域，汽车电子化也并未避让。为了实现具有更大优势的驾驶员辅助功能，需要连接底盘系统的电子接口，主要是连接制动系统和转向系统。

此类电子接口包括电子液压制动系统和电子机械制动系统（EMB）。电子液压制动系统的制动钳仍是液压驱动；而在电子机械制动系统中，制动钳对车轮的制动力则由电机产生。电子机械制动系统由电子控制单元控制，该控制单元从带有踏板感觉模拟器的电子制动踏板获取输入信号（力反馈）。相关的控制和传感器信号通过通信线路传输。

线控刹车系统不仅可以单独地制动各个车轮，从而显著提高制动稳定性，还可以根据驾驶员的需要修改软件调整踏板特性和制动效果。另外一个优点是电子设备更易于被诊断，从而提高了操作的安全性。线控刹车系统让制动器也成为车辆动态控制系统的一部分，在一定程度上能够增强车辆的主动安全性。需要指出的是，这种系统仍存在一定的安全风险，只要发生一个故障或错误就可能造成严重后果。因此，线控刹车系统必须具有容错能力。只有这样，才能在出现错误时保证满足规定的基本制动功能。

线控转向

转向系统根据所需的转向力配备液压、电子液压或电子转向辅助系统。不管转向辅助系统的类型如何，这些系统在方向盘和转向轮之间都有机械联动装置。因此，即使动力辅助系统出现故障，机械联动装置仍然存在。

在图示的电子转向系统中，ECU通过控制线接受汽车驾驶员的转向输入信号，对其进行处理并将控制命令经由控制线传输给执行器，执行器执行转向。在此系统中，有一个控制车轮角度的执行器（车轮角度调节器）和一个模拟方向盘“受到”的反馈力的电机（方向盘反馈力执行器）。方向盘反馈力执行器和车轮角度调节器之间的协调由转向控制器处理。在某种程度上，通信线路取代了转向柱，驾驶员“通过电线”来转向。

除了实现可变的转向助力和转向比（即单独调整转向特性）以外，线控转向系统的最大潜力在于将转向融入汽车动态控制系统中以提高主动安全性。作为当前ESP系统的逻辑扩展，ESP II凭借其主动转向控制功能为行驶动力学和行驶稳定性开辟了新领域。

由于转向系统故障意味着失去对车辆的控制，因此转向系统是安全关键系统。在转向系统中除去机械转向柱的做法引发了对安全关键汽车电子系统可靠性的激烈讨论。在向线控转向系统发展的道路上，仍需解决许多复杂的工作，尤其是在容错方面。

安全性和容错

尽管主动安全功能和驾驶员辅助功能会带来很多好处，但这些功能存在的安全风险不容忽视-尤其与底盘系统关联的电子系统。一个系统组件中只要发生一个故障或错误就会造成严重后果。为保证线控系统的安全性，应从一开始就完善系统组件，努力避免出错。

如果故障无法避免，则应采用容错来保护整个系统的特定功能。实现容错需要有额外的方法来补足出错位置本应实现的功能。这里需要区分信息冗余和结构冗余。这两种原理在确保数据通信可靠性方面都非常重要。

信息冗余是通过添加有用的信息作为元信息来实现的，例如用于错误检测和错误纠正。而结构冗余则是通过添加正常情况下不必要的组件扩展来实现的，这样，即使在通信相关组件（例如总线节点）中出现错误时，也可以维护系统规范定义的无故障应用功能。

按激活方式可以划分两种不同的冗余：静态冗余可以持续激活，而动态冗余在发生错误后才会激活。由于分布式安全关键系统的实时功能具有严格要求，因此本领域中通信系统仅考虑静态冗余原理。

为最大程度地降低安全风险，尤其是线控系统中的风险，通信通道的布局也采用冗余的方式，要求相同的信息必须通过两个通信通道传输。只有这样才能