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出版者:McGraw-Hill Professional

作者:Ronald K Jurgen

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:1999-02-01

价格:935.0

装帧:

isbn号码:9780070344532

丛书系列:

图书标签:

• 汽车
• sd
• Automotive Electronics
• Automotive Engineering
• Embedded Systems
• Vehicle Technology
• Sensor Technology
• Control Systems
• Diagnostics
• Communication Systems
• ECU
• Automotive

现代交通系统中的车载电子技术：系统设计、集成与未来趋势 内容简介 本书深入探讨了当代汽车电子系统的复杂架构、核心技术及其在现代交通工具中的关键作用。全书紧密围绕汽车电子系统的设计、集成、性能优化以及前沿发展方向展开，旨在为汽车工程师、电子系统设计师、科研人员及相关领域的专业人士提供一份全面、深入的技术参考与实践指南。 第一部分：车载电子系统的基础与架构 第一章：汽车电子系统的演进与核心地位 本章首先回顾了汽车电子技术从基础的灯光、点火系统到如今高度集成化、智能化系统的发展历程。重点分析了电子控制单元（ECU）如何成为现代汽车的大脑和神经中枢。内容涵盖了功能安全（ISO 26262）在系统设计初期必须考虑的原则，以及电磁兼容性（EMC）标准对硬件设计的影响。讨论了分布式电子架构（如域控制器、中央计算平台）的兴起，及其如何应对日益增长的软件复杂度和数据处理需求。 第二章：汽车通信网络技术 本章详细剖析了支撑现代汽车内部数据交换的各类通信协议。重点介绍CAN (Controller Area Network) 的经典结构、帧格式、仲裁机制及其在动力总成和底盘控制中的应用。随后，深入探讨了更高带宽需求的网络，包括LIN (Local Interconnect Network) 在低速传感器网络中的作用，以及FlexRay 在实时性要求极高的悬挂和线控转向系统中的部署。最后，对车载以太网（Automotive Ethernet） 作为下一代高速骨干网的潜力进行了全面评估，包括其在数据传输速率、拓扑结构和网络安全方面的优势。 第三章：传感器技术与信号调理 传感器是汽车电子系统的“眼睛”和“耳朵”。本章系统地介绍了应用于不同场景的关键传感器技术。包括： 环境感知传感器： 毫米波雷达（FMCW, FSK 调制原理）、激光雷达（LiDAR，包括机械式和固态技术）以及高分辨率视觉传感器（CMOS 图像传感器）。深入分析了它们在目标检测、距离测量和速度估计中的性能差异和融合策略。 状态监测传感器： 介绍先进的惯性测量单元（IMU，陀螺仪和加速度计的工作原理），压力传感器（如用于发动机管理和胎压监测的 MEMS 传感器），以及温度和电流传感器。 信号调理电路： 探讨了传感器输出信号的预处理环节，包括低噪声放大器（LNA）、抗混叠滤波器的设计，以及高精度模数转换器（ADC）的选择和校准技术，确保原始数据的准确性。 第二部分：关键电子子系统设计与实现 第四章：动力总成电子控制（Powertrain Electronics） 本章聚焦于影响车辆性能、燃油经济性和排放控制的核心电子系统。详细阐述了发动机管理系统（EMS） 的闭环控制算法，包括喷油正时、点火提前角和空气/燃油比（AFR）的精确控制。对于混合动力和电动汽车（HEV/EV），本章深入研究了电池管理系统（BMS） 的架构，特别是电池状态估计（SoC, SoH）的算法（如卡尔曼滤波器的应用），以及高压电力电子系统（如逆变器和DC/DC转换器）中的功率半导体器件（IGBT, SiC MOSFETs）的选择与热管理策略。 第五章：底盘电子与主动安全系统 底盘电子是实现车辆动态控制和安全保障的关键。本章详细解析了防抱死制动系统（ABS）、电子稳定程序（ESP） 的控制逻辑和传感器反馈机制。重点分析了电子助力转向（EPS） 和线控制动（Brake-by-Wire） 系统的架构，这些系统对实时性和故障容忍度要求极高。此外，本章探讨了先进驾驶辅助系统（ADAS）中，如车道保持辅助（LKA）和自适应巡航控制（ACC）的传感器数据融合技术，以及基于模型预测控制（MPC）的轨迹规划方法。 第六章：信息娱乐与人机交互（HMI） 随着汽车智能化程度提高，信息娱乐系统已成为用户体验的核心。本章关注车载信息娱乐（IVI）系统的硬件平台构建，包括高性能 SoC 的选择、图形处理单元（GPU）的优化应用，以及操作系统的选择（如基于 Linux 或 Android Automotive）。深入讨论了用户界面（UI）和用户体验（UX）的设计原则，特别是多模态交互（触摸、语音识别、手势控制）的集成技术。还涵盖了车内网络的安全隔离和数据加密技术，以保护用户隐私和系统完整性。 第三部分：功能安全、网络安全与测试验证 第七章：功能安全与系统冗余设计 功能安全（Functional Safety）是所有汽车电子产品开发的基础。本章依据 ISO 26262 标准，系统性地讲解了安全生命周期（Safety Lifecycle）的各个阶段，包括危害分析与风险评估（HARA）、安全目标设定以及确定性安全完整性等级（ASIL）。重点介绍了双核锁步（Lockstep）架构、异构冗余设计（Heterogeneous Redundancy）在 ECU 内部的实现，以及故障注入测试（Fault Injection Testing）在验证系统鲁棒性中的应用。 第八章：车载网络安全（Cybersecurity） 随着车辆联网能力的增强，网络安全成为至关重要的议题。本章深入剖析了汽车网络面临的主要威胁（如 DoS 攻击、信息篡改、远程恶意代码注入）。详细介绍了基于安全硬件扩展（HSM） 的密钥管理和安全启动（Secure Boot）流程。重点讨论了车载防火墙（Gateway Security） 的配置策略，以及在 CAN 和以太网通信中实施消息认证码（MAC） 和安全通信协议（SecOC） 的方法，以确保数据传输的完整性和真实性。 第九章：电子系统的集成、验证与标定 系统的集成与验证是确保产品质量的最后一道防线。本章探讨了从硬件在环（HIL）到软件在环（SIL）的完整测试金字塔架构。详细介绍了AUTOSAR 架构 在不同 ECU 间实现软件组件（SW-C）互操作性的机制。特别关注了标定（Calibration） 过程，包括使用 CCP/XCP 协议进行在线参数调整，以及如何通过数据记录（Data Logging）和后处理工具链来分析实际道路测试数据，从而优化控制算法的性能参数。 第四部分：面向未来的电子技术趋势 第十章：域控制器与中央计算平台 本章分析了汽车电子架构从分布式向集中式演进的驱动力——即软件定义汽车（SDV）的需求。详细阐述了域控制器（Domain Controller） 如何整合原有的多个 ECU 功能，以及中央计算平台（Central Compute Unit） 在融合感知、决策和执行方面的技术挑战和硬件要求（如高算力异构处理器）。讨论了操作系统虚拟化技术（Hypervisors）在隔离不同安全等级功能（如 ADAS 与信息娱乐）中的关键作用。 第十一章：车联网（V2X）与边缘计算 V2X 技术是实现高等级自动驾驶的必要条件。本章详细介绍了基于 DSRC/IEEE 802.11p 和 C-V2X（基于蜂窝网络） 的通信机制、消息结构（如 BSM/MAP 消息）以及安全证书管理。深入探讨了车辆边缘计算（Vehicle Edge Computing）的概念，即利用车载的高算力平台对传感器数据进行初步处理和决策，以降低云端延迟，并实现更快速的协同感知和路径规划。 第十二章：可持续性与能效优化 本章关注汽车电子对能源效率和环境影响的优化。分析了低功耗设计在ECU中的实现，包括低功耗模式管理和唤醒源的设计。对于电动汽车，深入研究了功率电子器件的开关损耗分析，以及如何通过更智能的电源管理IC（PMIC）来延长系统待机寿命和提升整体能效。最后，探讨了汽车电子产品的生命周期管理（LCA）和可回收性设计原则。

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当我翻阅这本厚重的《汽车电子学手册》时，最直观的感受是它对特定模块的钻研达到了令人敬佩的程度，然而，这种钻研也使得全书的视角显得有些局限和偏科。例如，在动力总成电子控制单元（ECU）的部分，对传感器信号处理和执行器驱动的描述细致入微，几乎可以作为工程师的现场操作指南。但是，在涉及信息娱乐系统（IVI）和车联网（V2X）这些目前汽车行业最热门的方向时，内容却显得非常薄弱和滞后。我期待这本书能涵盖一些关于软件定义汽车（SDV）的架构演进，探讨如何通过OTA（空中升级）实现功能的迭代更新，以及在新的电子电气（E/E）架构下，域控制器和中央计算单元的角色划分。遗憾的是，这些前沿话题几乎没有涉及，或者仅是一笔带过。这让我感觉手中的这本书，仿佛定格在了十年前的技术节点，对于追求技术前沿和未来趋势的读者来说，它提供的信息价值有限，更像是一部扎实的“过去式”工程参考书，而不是一部展望未来的“手册”。

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阅读体验方面，这本书的结构编排实在是让人难以恭维，逻辑跳跃性极大，使得知识点的串联变得异常困难。它似乎把不同年代、不同技术背景下的资料强行拼凑在一起，没有形成一个统一的叙事主线。例如，前一章还在详细讲解传统的分布式架构下的诊断流程（UDS协议），紧接着下一章就跳到了基于以太网的域控制器通信框架，两者之间的过渡和关联性解释得非常模糊。我尝试着从头到尾跟随作者的思路去理解汽车电子系统是如何一步步演进和集成的，但很快就被这种不连贯的章节安排打乱了节奏。一本好的手册应该具备清晰的脉络，引导读者逐步深入，但这本书更像是将图书馆里所有关于汽车电子的资料卡片随机散落在了书页上。我不得不花费大量时间去自行构建知识体系间的桥梁，这极大地消耗了学习的积极性，也降低了获取信息的效率。

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我对这本书的插图和图表的质量感到非常失望，这对于一本依赖可视化来解释复杂电子系统的书籍来说，是致命的缺陷。大量的电路图和系统架构图印刷得模糊不清，线条重叠，标注难以辨认，很多关键部分的细节根本看不清楚，这使得我不得不依赖外部资源去重新查找或绘制这些图示以辅助理解。举个例子，在讲解特定电源管理芯片的内部拓扑结构时，原书中的示意图如同低分辨率的扫描件，关键的反馈回路和保护机制根本无法准确识别。更不用说，书中对于部分关键算法的流程图描述，仅仅是简单的文字描述堆砌，完全没有图形化的流程辅助，这对于理解复杂的控制逻辑简直是灾难。一本号称“手册”的专业书籍，在最基本的图文呈现上未能做到专业水准，这不仅影响了阅读的准确性，更让人对编者的严谨性产生质疑。我需要的是清晰、精准的视觉辅助，而不是这种费力辨认的“模糊艺术品”。

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这本书在面向不同应用场景的案例分析方面，也显得准备不足，未能充分体现出汽车电子的“实用性”和“多样性”。它似乎过度聚焦于乘用车（Passenger Car）领域，对商用车（Truck & Bus）、工程机械或者轨道交通中独特的电子系统需求和解决方案几乎没有提及。例如，在电池管理系统（BMS）的章节中，讨论的都是标准的高压锂电池包管理，但对于电动卡车那样动辄上兆瓦时的巨型电池组在热管理、冗余设计和安全认证上的特殊要求，书中只字未提。同样，在功能安全（FuSa）标准的引用上，它主要围绕ISO 26262展开，但对于汽车以太网等新兴领域日益重要的信息安全（Cybersecurity）标准，如ISO/SAE 21434，其在系统层面的应用和影响分析则几乎缺失。这种覆盖面的不均衡，使得这本书更像是一份针对传统乘用车电控系统的厚重技术文档集，而非一本能够覆盖现代汽车电子全貌的综合性“手册”。

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这本名为《汽车电子学手册》的书籍，着实让我这个刚接触汽车电子领域的新人摸不着头脑，内容深度远超我的预期。我原本以为会是一本系统介绍汽车电子发展历程、基础原理的入门读物，结果翻开后，里面充斥着大量的专业术语和复杂的电路图，对于习惯了浅显易懂介绍的我来说，简直像是在阅读一本天书。比如，关于CAN总线的数据链路层协议解析，书中用了整整一个章节进行详尽阐述，涉及到帧格式、仲裁机制、错误检测等一系列底层细节，这对于我这种只关心“车机能不能用”的普通用户来说，信息密度实在太大了。我希望能看到更多关于用户体验、人机交互界面设计方面的探讨，或者至少是对未来自动驾驶中电子系统集成趋势的宏观展望，但这本书似乎更侧重于“如何把这些芯片和电路搭起来”的工程实现层面，而非“为什么这么设计”的系统架构思考。或许对于资深的硬件工程师来说，这些内容是宝贵的参考，但对于寻求广博知识的读者，它更像是一部技术规范手册，而非一本能引导思考的“手册”。我希望能找到一本能将复杂的电子系统拆解成易于理解模块，并辅以大量实际应用案例的书籍，这本书显然没有达到我的这个期待。

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