今天我們一起來了解一下GPS車載系統(tǒng)在設(shè)計(jì)制造中的難題！
GPS應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括車載設(shè)備軟硬件的設(shè)計(jì)、制造，中心監(jiān)控系統(tǒng)軟件開 發(fā)，安裝及售后服務(wù)系統(tǒng)的建立、運(yùn)轉(zhuǎn)，客戶培訓(xùn)、服務(wù)系統(tǒng)的建立、運(yùn)轉(zhuǎn)等等，這些系統(tǒng)的建立，其投資動(dòng)輒以千萬元計(jì)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用則高達(dá)每月上百萬元，由于其擔(dān)負(fù)生命及財(cái)產(chǎn)安全的保衛(wèi)任務(wù)，可靠工作成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建立、運(yùn)轉(zhuǎn)的頭等大事。
單純從技術(shù)角度看，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為高度成熟的技術(shù)，因而涉及到這些方面的可靠性問題相對(duì)較少，也比較容易解決，相比之下，由于種種原因，車載系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造中的可靠性問題變得相當(dāng)突出，已經(jīng)成為目前制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸因素。
二、GPS車載系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求
以下幾個(gè)方面決定了對(duì)GPS車載系統(tǒng)的可靠性要求是高的：
1、工作要求苛刻
GPS車載系統(tǒng)擔(dān)負(fù)安全防范、管理調(diào)度重任，要求在任何時(shí)刻都能夠呼的應(yīng)、叫的通，須24小時(shí)工作，尤其是安防型產(chǎn)品更要在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用，因此車載機(jī)須能夠長(zhǎng)年累月的正常工作而不允許出現(xiàn)關(guān)機(jī)、死機(jī)、功能錯(cuò)亂等現(xiàn)象，其工作要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了家電、手機(jī)、甚至汽車的電腦系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中CPU可以通過關(guān)機(jī)、換電池、斷電等方式重新啟動(dòng)而除去累積的錯(cuò)誤狀態(tài)，即使出錯(cuò)也不會(huì)造成大的損失，而GPS車載機(jī)工作不正常則有可能造成財(cái)產(chǎn)甚至生命損失。GPS車載機(jī)的工作要求達(dá)到了與大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、電信通訊系統(tǒng)同等要求的程度，須按照通訊系統(tǒng)不間斷工作的可靠性要求去設(shè)計(jì)、生產(chǎn)車載機(jī)，人工對(duì)GPS車載機(jī)進(jìn)行斷電、復(fù)位都是不允許的，在GPS車載機(jī)上安裝電源開關(guān)。復(fù)位按鈕是不可想象的。
隨便舉個(gè)例子說明一下：
假定車載機(jī)軟件故障時(shí)間是6個(gè)月即平均每工作l80天才出一次問題，這個(gè)指標(biāo)對(duì)家電、手機(jī)、電腦、汽車意味著可靠，因?yàn)樗麄冇肋h(yuǎn)不會(huì)連續(xù)工作l80天，甚至10天都不會(huì)，而頭10天軟件錯(cuò)誤累積可以認(rèn)為是0，只要一關(guān)機(jī)、斷電，軟件狀態(tài)又會(huì)從零開始。實(shí)際上電腦有時(shí)連10個(gè)小時(shí)都堅(jiān)持不住而死機(jī)，但我們認(rèn)為電腦已經(jīng)很可靠了，因?yàn)槲覀?個(gè)小時(shí)就做完工作關(guān)機(jī)了，就算有時(shí)2小時(shí)都堅(jiān)持不住，大不了重新啟動(dòng)一次。而車載機(jī)須長(zhǎng)年累月連續(xù)工作，若市場(chǎng)上運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器達(dá)到2000臺(tái)，就意味著平均每天有l(wèi)0臺(tái)機(jī)器出故障，要是賣到2萬臺(tái)、20萬臺(tái)呢?答案是不可能，因?yàn)橛脩舨桓以儋I了。
2、工作環(huán)境嚴(yán)酷
GPS車載系統(tǒng)工作于車上，按照汽車工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，車載電子設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)介于工業(yè)級(jí)和軍級(jí)之間，其重要的指標(biāo)就是環(huán)境溫度范圍，工作于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的設(shè)備要求工作溫度范圍為-40-125℃，其余地方要求為-40-85℃，車載GPS設(shè)備一般安裝在汽車儀表板下面，有些車況不太好的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)熱量會(huì)泄漏到這里，汽車長(zhǎng)時(shí)間工作后溫度很高。我們實(shí)測(cè)若千輛連續(xù)工作近20小時(shí)的出租車，儀表板下安裝車載機(jī)的部位有的溫度達(dá)到了90℃，機(jī)器內(nèi)部GPS板CPU芯片表面溫度甚至達(dá)到了98℃。由于我國幅員遼闊北方冬季氣溫可低達(dá)—30℃以下，對(duì)車載機(jī)的低溫工作特性也提出了嚴(yán)格的要求。
由于汽車是室外工作，還會(huì)遇到水汽、灰塵、油污、腐蝕性氣體、液體等各種不利因素。
因此，GPS車載機(jī)的工作環(huán)境嚴(yán)酷的，如果將電信的交換機(jī)設(shè)備置于如此環(huán)境之下工作，恐怕早就癱瘓了。
3、震動(dòng)、沖擊強(qiáng)烈
車載機(jī)安裝于飛馳的汽車之上，汽車行駛中的震動(dòng)不可避免的要傳到車載機(jī)上，一般產(chǎn)品只要達(dá)到運(yùn)輸抗震要求就可以了，可以通過在包裝上做文章來解決，車載機(jī)卻是機(jī)器本身長(zhǎng)期承受劇烈震動(dòng)，對(duì)其抗震性能要求很高。當(dāng)發(fā)生撞車時(shí)即使車身撞爛車載機(jī)也須保證能正常工作以進(jìn)行報(bào)警，因而又要求機(jī)器能承受強(qiáng)烈的沖擊。
4、電磁環(huán)境惡劣
車載機(jī)由汽車電瓶供電，電壓波動(dòng)范圍寬，汽車啟動(dòng)瞬間l2V的汽車電瓶電壓可能跌到5V以下，這個(gè)“瞬間”有時(shí)長(zhǎng)達(dá)l0秒，24V供電汽車若調(diào)節(jié)器質(zhì)量不好或電瓶線松動(dòng)時(shí)供電電壓可能會(huì)躥到100V以上，還有可能出現(xiàn)能量很大的反向脈沖電壓，汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高達(dá)幾萬伏的脈沖點(diǎn)火電壓產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，其他車載電子設(shè)備也有程度不同的電磁干擾，車載機(jī)的GSM部分本身也是一個(gè)強(qiáng)電磁輻射源，工作在如此惡劣的電磁環(huán)境下，對(duì)車載機(jī)的抗干擾性能要求很高。
5、功能特別復(fù)雜
即使在以上條件下，有些產(chǎn)品的可靠性還是相當(dāng)高的，例如汽車收音機(jī)就可以不斷電連續(xù)工作數(shù)年而不出問題，但這些設(shè)備功能都比較簡(jiǎn)單。比起收音機(jī)來，GPS車載機(jī)的功能太復(fù)雜了，為了提高設(shè)備的性價(jià)比，GPS車載機(jī)一般集成了車載電話、液晶顯示(收發(fā)短消息)手柄等，語音通道傳輸安防型設(shè)備還有中控鎖遙控系統(tǒng)、語音提示操作等功能，既能對(duì)外報(bào)警又能打入電話查車遙控，其處理器需要對(duì)GPS、GSM等信息進(jìn)行處理，
要處理若干傳感器信號(hào)，控制若干路輸出信號(hào)(繼電器、報(bào)警喇叭等等)，還要進(jìn)行人機(jī)界面處理，與手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備不同的是，這些輸入輸出信息不會(huì)遵守任何格式或時(shí)間方面的協(xié)議，完全是隨機(jī)且雜亂無章的，比如踩剎車時(shí)GSM來了振鈴，而此時(shí)GPS板的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了一個(gè)校驗(yàn)錯(cuò)誤，在用戶按下掛斷鍵之前，剎車太猛又產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)停車信號(hào)。這些信息組合數(shù)量非常龐大，車載機(jī)的處理器須保證在任何情況下都能做出正確的判斷處理，否則就可能累積錯(cuò)誤最終導(dǎo)致崩潰。實(shí)際裝車的車載機(jī)出車越多問題越多，就是因?yàn)檐囈粍?dòng)，情況就復(fù)雜起來了。
GPS應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)龐大、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括車載設(shè)備軟硬件的設(shè)計(jì)、制造，中心監(jiān)控系統(tǒng)軟件開 發(fā)，安裝及售后服務(wù)系統(tǒng)的建立、運(yùn)轉(zhuǎn)，客戶培訓(xùn)、服務(wù)系統(tǒng)的建立、運(yùn)轉(zhuǎn)等等，這些系統(tǒng)的建立，其投資動(dòng)輒以千萬元計(jì)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用則高達(dá)每月上百萬元，由于其擔(dān)負(fù)生命及財(cái)產(chǎn)安全的保衛(wèi)任務(wù)，可靠工作成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建立、運(yùn)轉(zhuǎn)的頭等大事。
單純從技術(shù)角度看，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為高度成熟的技術(shù)，因而涉及到這些方面的可靠性問題相對(duì)較少，也比較容易解決，相比之下，由于種種原因，車載系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造中的可靠性問題變得相當(dāng)突出，已經(jīng)成為目前制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸因素。
二、GPS車載系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求
以下幾個(gè)方面決定了對(duì)GPS車載系統(tǒng)的可靠性要求是高的：
1、工作要求苛刻
GPS車載系統(tǒng)擔(dān)負(fù)安全防范、管理調(diào)度重任，要求在任何時(shí)刻都能夠呼的應(yīng)、叫的通，須24小時(shí)工作，尤其是安防型產(chǎn)品更要在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用，因此車載機(jī)須能夠長(zhǎng)年累月的正常工作而不允許出現(xiàn)關(guān)機(jī)、死機(jī)、功能錯(cuò)亂等現(xiàn)象，其工作要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了家電、手機(jī)、甚至汽車的電腦系統(tǒng)，這些系統(tǒng)中CPU可以通過關(guān)機(jī)、換電池、斷電等方式重新啟動(dòng)而除去累積的錯(cuò)誤狀態(tài)，即使出錯(cuò)也不會(huì)造成大的損失，而GPS車載機(jī)工作不正常則有可能造成財(cái)產(chǎn)甚至生命損失。GPS車載機(jī)的工作要求達(dá)到了與大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、電信通訊系統(tǒng)同等要求的程度，須按照通訊系統(tǒng)不間斷工作的可靠性要求去設(shè)計(jì)、生產(chǎn)車載機(jī)，人工對(duì)GPS車載機(jī)進(jìn)行斷電、復(fù)位都是不允許的，在GPS車載機(jī)上安裝電源開關(guān)。復(fù)位按鈕是不可想象的。
隨便舉個(gè)例子說明一下：
假定車載機(jī)軟件故障時(shí)間是6個(gè)月即平均每工作l80天才出一次問題，這個(gè)指標(biāo)對(duì)家電、手機(jī)、電腦、汽車意味著可靠，因?yàn)樗麄冇肋h(yuǎn)不會(huì)連續(xù)工作l80天，甚至10天都不會(huì)，而頭10天軟件錯(cuò)誤累積可以認(rèn)為是0，只要一關(guān)機(jī)、斷電，軟件狀態(tài)又會(huì)從零開始。實(shí)際上電腦有時(shí)連10個(gè)小時(shí)都堅(jiān)持不住而死機(jī)，但我們認(rèn)為電腦已經(jīng)很可靠了，因?yàn)槲覀?個(gè)小時(shí)就做完工作關(guān)機(jī)了，就算有時(shí)2小時(shí)都堅(jiān)持不住，大不了重新啟動(dòng)一次。而車載機(jī)須長(zhǎng)年累月連續(xù)工作，若市場(chǎng)上運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器達(dá)到2000臺(tái)，就意味著平均每天有l(wèi)0臺(tái)機(jī)器出故障，要是賣到2萬臺(tái)、20萬臺(tái)呢?答案是不可能，因?yàn)橛脩舨桓以儋I了。
2、工作環(huán)境嚴(yán)酷
GPS車載系統(tǒng)工作于車上，按照汽車工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，車載電子設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)介于工業(yè)級(jí)和軍級(jí)之間，其重要的指標(biāo)就是環(huán)境溫度范圍，工作于發(fā)動(dòng)機(jī)艙的設(shè)備要求工作溫度范圍為-40-125℃，其余地方要求為-40-85℃，車載GPS設(shè)備一般安裝在汽車儀表板下面，有些車況不太好的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)熱量會(huì)泄漏到這里，汽車長(zhǎng)時(shí)間工作后溫度很高。我們實(shí)測(cè)若千輛連續(xù)工作近20小時(shí)的出租車，儀表板下安裝車載機(jī)的部位有的溫度達(dá)到了90℃，機(jī)器內(nèi)部GPS板CPU芯片表面溫度甚至達(dá)到了98℃。由于我國幅員遼闊北方冬季氣溫可低達(dá)—30℃以下，對(duì)車載機(jī)的低溫工作特性也提出了嚴(yán)格的要求。
由于汽車是室外工作，還會(huì)遇到水汽、灰塵、油污、腐蝕性氣體、液體等各種不利因素。
因此，GPS車載機(jī)的工作環(huán)境嚴(yán)酷的，如果將電信的交換機(jī)設(shè)備置于如此環(huán)境之下工作，恐怕早就癱瘓了。
3、震動(dòng)、沖擊強(qiáng)烈
車載機(jī)安裝于飛馳的汽車之上，汽車行駛中的震動(dòng)不可避免的要傳到車載機(jī)上，一般產(chǎn)品只要達(dá)到運(yùn)輸抗震要求就可以了，可以通過在包裝上做文章來解決，車載機(jī)卻是機(jī)器本身長(zhǎng)期承受劇烈震動(dòng)，對(duì)其抗震性能要求很高。當(dāng)發(fā)生撞車時(shí)即使車身撞爛車載機(jī)也須保證能正常工作以進(jìn)行報(bào)警，因而又要求機(jī)器能承受強(qiáng)烈的沖擊。
4、電磁環(huán)境惡劣
車載機(jī)由汽車電瓶供電，電壓波動(dòng)范圍寬，汽車啟動(dòng)瞬間l2V的汽車電瓶電壓可能跌到5V以下，這個(gè)“瞬間”有時(shí)長(zhǎng)達(dá)l0秒，24V供電汽車若調(diào)節(jié)器質(zhì)量不好或電瓶線松動(dòng)時(shí)供電電壓可能會(huì)躥到100V以上，還有可能出現(xiàn)能量很大的反向脈沖電壓，汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高達(dá)幾萬伏的脈沖點(diǎn)火電壓產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，其他車載電子設(shè)備也有程度不同的電磁干擾，車載機(jī)的GSM部分本身也是一個(gè)強(qiáng)電磁輻射源，工作在如此惡劣的電磁環(huán)境下，對(duì)車載機(jī)的抗干擾性能要求很高。
5、功能特別復(fù)雜
即使在以上條件下，有些產(chǎn)品的可靠性還是相當(dāng)高的，例如汽車收音機(jī)就可以不斷電連續(xù)工作數(shù)年而不出問題，但這些設(shè)備功能都比較簡(jiǎn)單。比起收音機(jī)來，GPS車載機(jī)的功能太復(fù)雜了，為了提高設(shè)備的性價(jià)比，GPS車載機(jī)一般集成了車載電話、液晶顯示(收發(fā)短消息)手柄等，語音通道傳輸安防型設(shè)備還有中控鎖遙控系統(tǒng)、語音提示操作等功能，既能對(duì)外報(bào)警又能打入電話查車遙控，其處理器需要對(duì)GPS、GSM等信息進(jìn)行處理，
要處理若干傳感器信號(hào)，控制若干路輸出信號(hào)(繼電器、報(bào)警喇叭等等)，還要進(jìn)行人機(jī)界面處理，與手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)備不同的是，這些輸入輸出信息不會(huì)遵守任何格式或時(shí)間方面的協(xié)議，完全是隨機(jī)且雜亂無章的，比如踩剎車時(shí)GSM來了振鈴，而此時(shí)GPS板的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了一個(gè)校驗(yàn)錯(cuò)誤，在用戶按下掛斷鍵之前，剎車太猛又產(chǎn)生了發(fā)動(dòng)機(jī)停車信號(hào)。這些信息組合數(shù)量非常龐大，車載機(jī)的處理器須保證在任何情況下都能做出正確的判斷處理，否則就可能累積錯(cuò)誤最終導(dǎo)致崩潰。實(shí)際裝車的車載機(jī)出車越多問題越多，就是因?yàn)檐囈粍?dòng)，情況就復(fù)雜起來了。
