Аркадий Воловник - Знакомьтесь, информационные технологии
Теперь на машине можно ездить с еще большим комфортом и гораздо безопаснее – микрокомпьютер выбирает оптимальное поведение ходовой части при различных вариантах движения, учитывая за минимальное время множество факторов. Человек это сделать просто не в состоянии.
Тормоза. В новом автомобиле BMW седьмой серии применяется стояночный тормоз с электронным управлением. Чтобы активировать тормоз, нужно нажать на кнопку слева от руля. Электромотор натягивает тросики стояночного тормоза задних колес и фиксирует автомобиль. Чтобы «снять с ручника», нужно опять нажать на кнопку. А при работающем двигателе функции стояночного тормоза обеспечивает гидравлика системы стабилизации DSC. Кроме того, есть функция Automatic Hold: во время остановки (например, на светофоре) водитель может отпустить педаль тормоза – и гидравлический «ручник» будет удерживать машину до тех пор, пока водитель вновь не дотронется до педали газа или тормоза.
Система безопасности. Сегодня подушками безопасности оснащаются многие машины, и в случае столкновения подушки надуваются, предохраняя водителя и пассажиров от столкновения с различными частями автомобиля. Подушек устанавливается несколько – передние, боковые. Кроме того, используются и быстроопускающиеся шторки, которые защищают от осколков разбившегося стекла. Для того чтобы подушки надулись, а шторки опустились, в машине устанавливаются датчики ускорения, информация с которых считывается в компьютер. Он же выдает команды на соответствующие действия.
Фары. Система адаптивного управления светом фар (ALC) использует регулируемые подвижные фары. В городе пучок света автоматически расширяется, чтобы лучше освещать тротуары. На шоссе пучок становится узким, освещая дорогу на большее расстояние. Система, отслеживая поворот руля, направляет свет внутрь поворота.
Ключ. Доступ в машину BMW открывает электронный ключ: водителю достаточно потянуть за ручку двери, не вынимая ключа из кармана. Чтобы запереть автомобиль, нужно нажать на ручку двери (если ключ остался в машине, то замки не закроются). Ключ вставляется в приемное устройство справа от руля. Фактически это специальная интеллектуальная карточка [111] . В памяти микрокомпьютера ключа запоминается различная информация об автомобиле. В дилерском центре ключ вставляется в считывающее устройство, и на компьютере высвечивается VIN, номер мотора, пробег машины и т. д. Можно легко узнать, сколько еще километров прослужат масляный и воздушные фильтры, каково состояние тормозных колодок… Эти же данные можно передать через встроенный сотовый телефон на сервисную станцию и получить оперативную консультацию [112] .
Охранные системы. Автомобиль – дорогое изделие, которое может быть легко украдено. Естественно, для защиты машины применяются различные охранные системы. Просто замки уже не обеспечивают должного уровня защиты – угонщики справятся с ними за считанные секунды. Поэтому охранные системы наделяются интеллектом, способностью самостоятельно противостоять ворам.
Современные охранные системы основаны на блокировке работы двигателя в случае отсутствия в кабине хозяина автомобиля, у которого, в свою очередь, должна быть бесконтактная карточка (или ключ) системы идентификации. Завести двигатель без такой карточки практически не возможно.
Еще один метод, применяемый для защиты машины, – использование датчика местоположения автомобиля. Такой датчик монтируется непосредственно в силовой элемент машины так, что не может быть извлечен из него без частичного разрушения элемента. Датчик постоянно подает сигнал, который фиксируется спутником. Естественно, датчик работает как от бортовой сети машины, так и автономно от собственного аккумулятора. Местоположение автомобиля всегда известно, и в случае кражи нет проблем с его нахождением [113] .
Колеса. Для того чтобы в движении знать состояние колес, предлагается встроить в них датчики и передатчик системы Bluetooth, сигнал которых распространяется на 10 м. Теперь можно во время движения знать состояние колеса, данные о котором поступают на бортовую систему и выводятся на монитор бортового компьютера.
Все эти системы основаны на применении информационных технологий.
Системы управления и индикация. В 2001 году компания Opel продемонстрировала концепт-кар Frogster. Практически всеми функциями машины можно управлять при помощи мини-компьютера, интегрированного в панель приборов.
И в оснащении автомобилей BMW седьмой серии появился похожий интерфейс, названный iDrive. Он призван облегчить управление многочисленными системами автомобиля, число которых доходит до 700 – от переключения передач до настройки навигационной системы. Все функции структурированы по трем уровням. Управление важнейшими функциями, которые непосредственно влияют на движение автомобиля, сосредоточено на руле и вокруг него. Это селектор коробки передач, подрулевые переключатели указателей поворота, «дворников» и т. д. Кнопки второго эшелона расположены на передней панели. Их немного: управление светом, «быстрая» настройка кондиционера, регулировка громкости магнитолы, кнопка аварийной сигнализации. Здесь же выдвижная беспроводная трубка сотового телефона, радиус действия которой, – около 10 метров (можно говорить, выйдя из машины). В третью, самую массовую группу вошли вспомогательные функции, управление которыми возложено на контроллер iDrive, расположенный на переднем торце центрального подлокотника. Все манипуляции наглядно отражаются на большом дисплее. Естественно, интерфейс позволяет выходить в Internet.
Влияние компьютера на движение автомобиля настолько велико, что в машинах, участвующих в соревнованиях Формулы-1, введены значительные ограничения на применение компьютерной техники. И это понятно: если на машине установить компьютер, а затем медленно проехать по оптимальной траектории трассы, то потом компьютер будет вести машину только по этому маршруту, оптимально нагружая двигатель и ходовую часть. Тогда зачем пилот?
Специальная электроника
К автомобильной электронике предъявляются гораздо более жесткие требования, чем к обычным домашним системам, – вибрация, удары, значительный диапазон температур, нестабильность электропитания, все это и другая специфика автомобиля, требуют электронных компонентов, имеющих специальную конструкцию. На выставке Embedded Systems 2001 в Нюрнберге (Германия) Motorola, лидер по производству автомобильных цифровых устройств, объявила о своих намерениях дополнить в конце этого года архитектуру mobileGT серией MGT5000, процессорами на базе ядра PowerPC 603е [114] . Эти процессоры будут полностью совместимы с требованиями по температуре в автомобиле – от —40 до +85 °C. Они будут сердцем DIS (Driver Information System) систем и должны обеспечивать производительность более 1 000 MIPS (старшие модели, которые появятся ближе к концу 2002 года). Архитектура mobileGT – это Java-совместимая архитектура, специально разработанная для DIS. Экземпляры первого процессора из серии MGT5000 – MGT5100, производительностью 326 MIPS, будут доступны в конце этого года, а массовое производство начнется, наверное, уже в начале следующего.
Сегодня электронных элементов не хватает. Потому и создаются новые производственные мощности, призванные уменьшить этот дефицит. Так, компания Motorola приступила к строительству неподалеку от Детройта завода, который будет заниматься производством компьютерных чипов, электронных систем и различной коммуникационной продукции для нужд автомобилестроения.
Однако сегодняшний уровень развития информационных технологий для автомобилей кажется уже недостаточным. И вот компания Hyundai и корпорация Microsoft объявили о заключении стратегического альянса по развитию информационных технологий в автомобильной индустрии. Глава Hyundai и председатель Microsoft подписали меморандум о взаимопонимании и намерениях обмениваться технологиями и создавать совместные предприятия. Обмен технологиями будет сосредоточен в сферах применения искусственного интеллекта в автомобильных системах, на телематических возможностях или на изготовлении систем обеспечения автомобилей беспроводным доступом к услугам Internet [115] .
Электроника меняет конструкцию автомобиля
Количество переходит в качество. Эта старая истина верна и в отношении автомобиля. Множество компьютерных систем (их число в некоторых моделях превосходит 20), связанных друг с другом, сегодня управляют в автомобиле практически всеми узлами. Настала пора качественного изменения автомобиля. И различные автомобильные компании приняли этот вызов и начали создавать концептуальные автомобили, заложив в их конструкцию новое качество.
В 2000 году научный центр компании BMW «BMW Technik» создал концепт-кар, названный Z22. В этом автомобиле практически все механические приводы заменены электрическими. BMW Technik использует специальный термин «мехатроника» для обозначения электроники, выполняющей функции механики. Есть и более привычное обозначение – «Управление по проводам» («Drive by Wire»). Управление с использованием электрических приводов давно применяется в авиации. В автомобилях дело обычно ограничивается «электронной» педалью акселератора. В последнее время появляются механические коробки передач с автоматическим управлением, которые также не имеют «прямой связи» с рычагом. На Z22 полностью электрическими сделаны приводы тормозов и рулевого управления. Помимо снижения риска неисправности тормозов из-за повреждения шланга, теперь очень просто решается задача реализации функций ABS и других систем безопасности – уже не нужно преобразовывать электрические сигналы в открытие – закрытие клапанов гидропривода. Так что, система работает даже быстрее и эффективнее.
