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全球定位系统

GPS与ITS技术

    近年来汽车应用技术在中国已经日益普遍，有些进口轿车设置了电子地图，实际上是GPS技术；在一些公路段上的客车安装GPS技术，保障客车运行安全。现在有些发达国家已着手将GPS技术与ITS体（智能运输系统）联系在一起，为未来汽车的自动导航铺平道路。     

    所谓GPS是以全球24颗定位人造卫星做基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度的信息服务，是一种最先进的无线电导航和定位系统。      

    GPS应用的重点是用户设备，用户设备包括接收机和数据处理，显示设备等接收装置。用户接受其中一组卫星发射的信号，从中获取卫星与用户之间的距离，时钟校正和大气校正等参数，通过数据处理确定用户的位置。现在，民用GPS的定位精度可达10米以内。      

    由于GPS具有的特殊功能，很早就引起汽车界人士的关注。当美方在海湾战争后宣布开放一部分GPS的系统后，汽车界立即抓住这一契机，投入资金开发了民用汽车导航系统，对汽车进行定位和导向显示，并迅速投入了试验性使用。现在市面上已有专门为汽车设置 的GPS接收装置。 　     

    整个汽车导航系统是由两部分组成，一部分由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成，另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责随时观察辖区内指定监控的汽车的动态和交 通情况，因此整个汽车导航系统起码有两大功能，一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位，汽车失踪，只要车主通过与控制中心联系，控制 中心再根据编号寻找，九秒钟就能发现失踪车辆的踪迹。另一个是驾驶指南功能，车主可以将各个地区的交通线路电子图存贮在软盘上，只要在车上接受装置上插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地， 预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。这一点正是ITS技术基础的一部分。  

    ITS（智能运输系统）是将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统上的各个用户，包括驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门，出行者可实时选择交通方式和交通路线；交通管理部门可自动进 行交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。从而使路网上的交通运行处于最佳状态，改善交通拥挤和消除阻塞，最大限度地提高路网的通行能力。显而易见，ITS是一种大范围的网络管理技术，它必须要有GPS做支持，管理 部门用GPS做公路流量的监控，个人用GPS做驾车导行。 　　     

    在未来的智能公路系统上，驾驶员可以通过车载或处所计算机和无线通讯获得各种交通信息（道路条件、交通状况、服务设施位置以及导游信息等），合理选择出行方式、时间和路线。驾驶员还可利用车载GPS，在电子地图上给出出发地点和目的地，计算机便可根 据实时交通信息自动选择出最佳行驶路线，避开交通拥挤和阻塞。有人预计，随着今后的推进，以车载装置为主，在信息收集、信息发送等电子、通信、汽车等领域，今后20年预计ITS整体将创造出体5000亿美元的巨大市场。

防抱制动系统

    驾驶汽车在潮湿的沥青路面上或是有积雪的道路上进行紧急制动时，车辆尾部会翘起，严重时车辆会打转。在积雪的路面上，由于出现行驶轮迹，以及部分路面从积雪中露出，这时如果车辆的左右车轮中的一个在无雪的道路上，而另一个在有雪的路面上行驶时，就极有可能发生车辆打转的现象。如果在这样的条件下进行紧急制动，就很难掌握住方向盘。有可能闯入其它车道或无法避开道路上的障碍物。防抱制动装置(Antilock Braking System，简称ABS)就是为了防止这种危险状况而开发的装置。

    防抱制动装置与原来的制动系统（制动总泵、盘式制动器、鼓式制动器、压力限制阀等）共同构成汽车的主动安全装置。本世纪80年代中期汽车才开始使用ABS装置，没有装设的汽车，如果在行驶中用力踩踏制动踏板，车轮会急速降低转速，最后车轮停止，但车身依然保持惯性向前滑动。这种现象在车轮与路面之间会发生较大的滑移，当出现这种状况时，汽车轮胎对路面的侧滑摩擦力几乎消失，于是就会出现下述几种情况。

   (1)转向盘操纵不灵，严重时出现车辆打转现象。

   (2)操纵性下降，达不到转向要求。

   以上几种情况是很容易发生行车事故的。

   ABS的基本原理是，根据行驶中的轮胎与路面间的摩擦对各车轮给予不同的最佳的制动力，通常采用控制车轮的制动液压的方法。其基本功能是可感知制动轮每一瞬间的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动力的大小，避免出现车轮的抱死现象，可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效的提高行车的安全性。装有ABS的车辆在积雪或冰冻的路面上、下雨天的打滑路面，以及在多弯道的各种状况中，可以放心的操纵方向盘，进行制动。在未装ABS的车辆上，很难做到这一点。

   现在世界上汽车保有量已经超过pan>6亿，交通事故的发生率也在不断增加，由于ABS防抱制动装置能有效的减少事故的发生，因此现今汽车预防安全装置ABS已经日益受到社会的关注。

安全气囊装置

    随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，当汽车发生事故时，对乘员的伤害是在瞬间发生的。

    例如，以车速50公里每小时进行正面撞车时，其发生时间只有十分之一秒左右，车辆紧急停止。为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害，必须设置安全装备。目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统(Supplemental Inflatable Restraint System，简称SRS) 。由于很多事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速的发展和普及。

    汽车发生碰撞时，汽车急剧降速，由于惯性，乘员要保持原来的高速向前运动，于是就发生了乘员和方向盘、仪表盘、挡风玻璃等之间的碰撞，从而造成伤亡。安全气囊的基本原理是当发生碰撞时，迅速在乘员和汽车内部之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气带上，从而达到保护乘员的目的。

    安全气囊是由传感器、气体发生器、气囊和电控单元组成，传感器感受汽车的碰撞程度并将信号送到控制器，控制器对信号进行处理，当判断有必要打开气囊时发出信号触发气体发生器，气体发生器迅速点火并产生大量气体给气囊充气，整个过程所需要的时间约需/毫秒。

    由于装备安全气囊的汽车在世界上急速增加，安全气囊对于乘员的保护起到了积极的作用，它可以降低车辆在正面冲撞时乘员的死亡率约30% ，但对于儿童的保护并不理想。

什么是燃料电池

    燃料电池是一种电化学的发电装置。它不同于常规意义上的电池。

    其主要原理是：燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率高（40－60％）；几乎不产生NOx和SOx的排放。而且，CO2的排放量也比常规发电厂减少40％以上。正是由于这些突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发倍受各国***与大公司的重视，被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。

汽车夜视系统

    夜色苍茫，你驱车赶路，在远光灯为你照亮的车前的有限距离内，景物尚依稀可辨，但在前面的黑睹中时刻潜伏着危险。尽管这些年来汽车照明技术取得不小的进步，但夜间行车的风险仍比白天大得多。常有这种情况，当你在灯光里发现有人在路边换轮胎，或是有行人或牲口横过公路时，已经是相见恨晚而措手不及了。据美国国家公路交迪安全管理局的统计，虽然夜间行车在整个公路交通中只占四分之一，发生的死亡事故却占了一半。

　　但如果你驾驶的是一辆凯迪拉克2000年型的帝威（DeVille）牌轿车，那末你等于长了一付戴了望远镜的猫眼睛，因为车上的夜视系统会帮你看清楚选在前灯光照范围以外的前方景物，于是你就有了先见之明，可以早早地发现黑睹中潜在的危险，从而太大地改善了行车安全。

　　夜视系统最早使用干海湾战争。看过海湾战争军事影片的人都知道，夜视系统曾帮助美国军队在夜间行动中取得了多么太的优势。

　　凯迪拉克率先把“沙漠风暴”的技术用到了汽车上，这对于提高汽车夜行安全将是重要的一步。这种技术在汽牢的整个寿命期内都能起作用，而价格也是用户能够接受的，太概是2000美元上下吧。

　　像美军在海湾战争中所用的一样，凯迫拉克的夜视系统使用热成像技术，或称红外线成像技术。在某种程度上，任何物体都散发热量，但人类、动物和行驶中的车辆与背景相比热量较高。夜视系统的功能就是将物体发出的热量通过特殊的装置收集起来，转换成为人类肉眼可见的图像。

　　热成像系统是由雷希恩公司制造的。在汽车前格栅的后面安装有一个起摄像机作用的传感器，实际上是用来探测前面物体的热量。热能被集中到一个可以通过各种红外线波长的探测器上，由探测器的众多红外线敏感元件所吸收。每一个敏感元件都是一个与温度有关的电容器，其电容大小随所接收的红外线的多少而变化。这种电容的变化通过电子装置的处理，就形成了由16种深浅不同的灰色调组成的黑白图像：较热的物体颜色浅，较凉的物体颜色深。一个德尔科公司生产的前置显示器将图像投影到司机一侧的风挡玻璃的底部。安装在仪表板下部司机左侧的一个手动开关可以控制夜视系统的开闭，调整图像的亮度以适合你的眼睛，还可以把屏幕上下调整到适合不同司机的最佳位置。

　　在屏幕上，公路的边沿、路中间的标线、公路上的物体以及路旁的一切都能显示出来，甚至藏在路边灌木丛后面准备冲向公路的牲畜也不会放过。但是，玻璃或墙壁后面的东西是看不见的，除非那东西贴近玻璃或墙壁的时间足够长，把热量传到了玻璃或墙壁上。因此，夜视系统能够比前大灯发现更多的东西，而且能把不少于最好的远光灯照射距离5倍以内的一切尽收眼底。但这种成像技术的性质决定了你看到的画面像是一张颗粒很多的黑白照片的底片，而且这底片是时刻在变化着的。然而，夜视系统图像质量上的不足在视野上给予了更多的补偿。你想吧，你在远光灯的照射下看清了前面不远处的情形，又在夜视屏幕上看到了隐藏在黑暗中的更远处的景物，你的心里不是更有底儿了吗。

　　只靠夜视系统就能在黑夜里安全行驶是值得怀疑的，这不是凯迪拉克的本意，它也明白无误地反衬这样做，并且使你根本无法这样做。它共是想把司机的视野扩大到前灯光照范围以外。因此，在使用夜视系统之前你必须先把前灯或刹车灯开着，否则它将不起作用。夜视系统是不能代替用眼睛透过风挡玻璃所获得的视觉信息的，它只是在天黑时为你提供辅助的信息，尤其是在你看不清楚时给予帮助。例如，当对面汽车的探照灯似的强光透过风挡玻璃照得你眼花绦乱，或是你分辨不清路旁有什么活物准备穿越公路，这时候，夜视系统就有了用武之地：屏幕上路旁活物的形状将清晰可辨；而对面的车灯在屏幕上只是两个黑点，它们阻挡不丁夜视系统赋予你的能穿透夜幕的犀利目光，远方的景物都可在你眼前的屏幕上一览无余。

　　乍一使用夜视系统，它的屏幕会分散开车人的注意力，甚至使人犯困，但很快你就会习惯，会像对待现代电视屏幕上的画中画一样地对待它。许多人都有这样的体验：把主要注意力放在球赛上，只用半只眼睛看MTV。如果你用这种方式使用夜视系统，它就会引导你到达前大灯无法使你到达的境地，而且把凯迪拉克赋予该系统的主要功能——安全——体现得淋漓尽致。使用它的原则是：多看它，少出事。

　　夜视系统的最大受益者将是那些“夜游神”们，由于安全距离大大扩展，他们可以大胆地在夜间开车疯跑了。广大汽车爱好者对此也一定十分关心和向往吧。