自动驾驶系列报告一---综合篇
自动驾驶产业格局、自动驾驶解决方案、自动驾驶芯片、传感器、车联网国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究图表年加州报告披露路测成绩图表:与克莱斯勒合作车辆及其硬件系统图表发展历程图表:百度平台技术框架图表:百度计划成员单位图表:百度划成员单位图表:百度十划成员单位(按产业链分部分)图表:特斯拉功能图表:奧迪自动驾驶传感器系统图表:特斯拉奥迪图表:自动驾驶芯片主要产品性能图表:未来专用计算平台将成为主流图表系列图表计算平台图表:地平线“征程”自动驾驶芯片图表:各类传感器特点图表:激光雷达原理图表:激光雷达效果图表:激光雷达优缺点图表产品信息图表:新128线激光雷达图表激光雷达芯片图表激光雷达生产线图表:国内主要激光雷达产品信息图表调制亳米波雷达原理图表:毫米波需达类别图表:毫米波雷达优缺点图表:行易道毫米波雷达参数图表:承泰科技毫米波雷达应用图表:苏州豪米波产品基本信息图表:纳雷科技产品基本信息图表:摄像头优缺点图表:车载摄像头产业链图表年全球市场占比图表:舜宇光学车载镜头出货量图表:舜宇光学车载镜头出货量增长率图表:舜宇光学年出货量图表:欧菲科技智能汽车业务收入图表:车联网的应用敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究图表:车联网供应链架构图表:车联网发展趋势图表:我国车联网市场规模(亿美元)图表:三旗通信车联网产品图表:三旗通信合作伙伴图表:英卡科技服务结构图图表系列无线数据记录仪图表卫星定位汽车行驶记录仪图表系统图表系统图表:四维图新“趣驾”系统图表在车联网构架上是核心环节图表:奔驰年新一代车载信息终端系统图表系统的盈利模式图表系统总附加值拆解图表:全球从事系统主要企业图表:国外主要汽车企业所用的系统图表:国内从事系统主要企业图表:国内主要汽车企业所用的系统图表前装和后装市场规模测算(亿元)图表:公司系统分类及主营产品图表:驾驶员控制系统图表:智能车联电子系统图表:华阳集团产品图表:车载信息娱乐系统图表:显示模组与系统图表:高精地图与普通导航电子地图的区别图表:高精地图与普通导航电子地图的区别图表:高精地图头部厂商情况敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究、总论:自动驾驶与电动化、共享化改变汽车产业格局和出行方式意义:与汽车电动化、共享化的趋势结合自动驾驶与汽车电动化、共享化的趋势结合。相比与传统的汽车行业,电动车在系统控制与执行层面更适合自动驾驶,而自动驾驶与车联网的结合、汽车共享化的趋势,能够有效的预防交通事故、同时减少拥堵、提高道路的通行效率,使其容纳不断上升的通流量。未来的出行方式以及汽车本身都将会有很大的变化,由此带来巨大的新兴市场。美国年轻人首次申领驾照人数比例持续下降,自年起,美国肯年群体(岁)驾照持有人数几乎以每年递减;岁各年龄层的驾照持有率均出现了下降,以岁为例,年持有驾照的人数比例下降近;反怏出了即使是美囯这样车轮子上的国家,年轻人不再那么迫切的去考鸳照,共享出行已经可以满足出行需求。图表:美国年轻人首次中领驾照人数比例持续下摩岁有驾照人数来源:匡金证券研究所年美国市场售出万辆二手车(历史最大值),其中即近万人将成为“无车一族”,不再选择买新车而是选择使用以及公共交通解决通勤,也反映出美国市场对于共享出行方式的认可。图表:美国二手车卖家卖车后的选择选择UberLyftt等叫车软件9%其他或不确定,14%买了另辆车或还有一辆车77%来源:路透社,囯金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究我国市场接受度更高。我国市场对于汽车电动化、共享化以及自动化的接受度更高,产业投入更大,预计年自动驾驶的汽车会占据整体出行里程的以上,由此带来的千亿美元规模的新兴市场有待开发。图表:我因出行方式里程比100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%20172018201920202021202220232024202520262027202820292030自驾私家车自动私家车自驾共享车辆自动共享车辆来源:因会证券研究所分级:人类驾驶逐级步入车辆自动驾驶自动驾驶定义ε即让汽车自己拥有环境感知、路径规划并自主实现车辆控制的技术,也就是用电子技术控制汽车进行的仿人驾驶或是自动驾驶。根据人与车辆控制的程度不同,美国汽车工程师协会界定了五级自动驾驶方業,目前在基础上,到级刑的自动驾驶将迳渐成为新车型的标配产生大量新增需求,这是目前主要的投资机会到的完全自动驾驶也在逐渐成熟中,一旦商业化将影响产业的未来。敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究图表;美国汽车工程师加会自动驾分级Execution ofFallbackManitoringSystemSAElevelNameNarrative DefinitionAcceleration/ of Driving, of Dynamic(DrivingDecelerationEnvironment Driving Task Modes)Human driver monitors the driving environmentNothe full-time per formance by the human driver of allAutomation aspects of the dynamic driving task, even when enhanced Human driver Human driver Human driverthe driving mode-specific execution by a driver assistancestem of either steering or acceleration/deceleration using Human drver Human driver Human driver some drivingAssistance information about the driving environment and with theand systemmodesaspects of the dynamic ariving taskthe driving mode-specific execution by one or more driverassistance systems of both steering and acceleration/Partial decelerat on using information about the drivingAutomation environment and with the expectation that the humanSystem Human driver Human driverSome drivingmodesdriver perform all remaining aspects of the dynamic arivingtaskAutomated driving system("system")monitors the driving environmentthe driving mode-specific performance by an automated3Conditional driving system of all aspects of the dynamic driving tasksystemHuman driver Some drivingAutomation with the expectation that the human driver will respondmodesappropr iately to a request to intervenethe driving mode-specific performance by an automa: edHigh driving system of all aspects of the dynamic driving task,SystemSystemSystemSome drivingAutomation even if a human driver does not respond appropriately to amodesequest to intervenethe full-time performance by an automated driving system5Fullof all aspects of the dynamic driving task under all roadwaySystemAll drivingAutomation and environmental conditions that can be managed by amodeshuman drver国金证券研究所代表没有自动驾驶介入的传统人类驾驶。级能够对方向盘和加减速中的单项操作给与支持。比如已经广泛应用的自适应巡航()功能,即能够通过雷达探测与前车的实时距离自动控制加减速,从而保持与前车的安全距离。级能够同时对方向盘和加减速中的多项操作给与支持。如果汽车除了具备上面级描述中的自造应巡航外,同时还具备车道保持()功能,或者自动变道功能,那则属于级自动驾驶级之前环境的观察者都是人,进入则意味着道路环境的观察和驾驶操作都由系统来完成,人只需要对所有的系统请求进行应答。系统已经完全能够识別出直线、弯道、红绿灯、限速路牌,路上行走奔跑的人猫狗等等各种环境变量。环境观察和驾駛操作都由系统来完成,人只需要对所有的系统请求进行应答。比如突然下雨了,检测到地面湿滑是否需要减速;比如裣测到前方车辆行驶过慢是否需要超车;检测到前方有人在车道较近处走动是否需要呜笛提醒等等,这些请求系统会反馈给驾驶员,由人来做决定。级驾驶操作和环境观察仍然都由系统完成,人只需要在某些复杂情况进行应答。比如只需要在某些复杂地形或者天气恶劣的情况时,才需要人对系统请求做出决策,而其他情况下系统能独自应付自动驾驶。级就是完全的自动驾驶状态,车上没有方向盘,没有刹车,没有油门,完全不需要人的介入。敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究图表;人类驾欤逐级步入车辆自动驾驶HumanMachineLEVEL OLEVELTLEVEL 2VEL4LEVEL 5No driverAwarenessInterventionLongitudinal orTrafficfor Take OverNo ActiveTransverseControlAssistanceulaeNo DriverNo Take OverystemLongitudinalTake OverRequestLongitudinal orRequestTransverseand TransverseGuideGuideHands onHands onHands Temp offHands offHands offHands offEyes onEyes Onyes Temp ofEyes offMind offDriver C仟fIiWAutobahn(SA)City(Ride Sharing)来源国金诬券研究所实现:通过决策层、感知层、执行层■自动驾驶系统通常可分为决策层、感知层、执行层,以及高精地图和车联网的支持图表:自动驾狄实现层级自动车联网驾驶云端地图中控制器车端C|D感知层执行层摄像头转向制动动力雷达芯片模块来源:国金证桊研究所感知层:环境信息和车内信息的采集与处理。这方面涉及到道路边界检测、车辆检测、行人检测等技术,即传感器技术,所用到的传感器一般都会有敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波雪达、速度和加速庋传感器等等由于各个传感器在设计的时候有各自的局限性,总个传感器满足不了各种工况下的精确感知,想要车辆在各砷环境下平稳运行,就需要运用到多传感器融合技术,该技术也是环境感知这一大类技术的关键技术所在,目前国内这方面和国外的主要差距也集中在多传感器融合方面。决策层:依据获取的信息来进行决策判断,确定适当工作模型制定相应控制策略,替代人类做出驾驶决策。这部分的功能类似于给车辆下达相应的任务,例如在车道保持、车道偏高预警、车距保持,障碍物警告等系统中需要预测本车与其他车辆、车道、行人等在未来一段时间内的状态,先进的决策理论包括模糊推理、强化学习、神经网络和贝叶斯网络技术等。由于人类驾驶过程中所面临的路况与场景多种多样,且不同人对不同情况所做出的驾驶策略应对乜有所不同。因此驾驶决策算法的优化需要非常完善高效的人工智能模型以及大量的有效数据。这些数据需要尽可能的覆盖到各种罕见的路况,而这也是驾驶决策发展的最大瓶颈所在执行层:指系统在做出决策后,替代人类对车辆进行控制,反馈到底层模块执行任务。车辆的各个操控系统都需要能够通过总线与决策系统相链接并能够按照决策系统发岀的总线指令精确地控制加速程度,制动程度以及转向幅度等驾驶动作。高精地图以及车联网的支持,系统能够确定位置并规划一条可通行的路径实现智能车辆的自主导航;更进一步,车联网的应用一方面能够是出行更加方便智能,另一方面又能够护展汽车交通工具的属性,成为未来个人的移动平台。相关公司图表:自动驾驶相关公司公司名称代码收盘价业务索菱股份自动驾驶系统兴民智通、自动驾驶系统德赛西威、人机交互均胜电子人机交互系统华阳集团数字仪表东软集闭自动驾驶系统路畅科技自动驾驶系统巨星科技激光雷达中海达激光雷达华域汽车毫米波雷达舜宇光学车载摄像头欧菲科技车载摄像头四维图新高精度地图亚太股份自动驾驶制动系统耐世特自动驾驶转向系统金龙汽车整车来源:国佥证券研究所敬请参阅最后一页特别声明国金证券SINOLINKSECURITIES行业深度研究二、自动驾驶解决方案:整车厂和科技巨头蓄势待发厂商:投入巨大、成果显著传统整车厂如奧迪、特斯拉、通用、丰田、福特等公司均有自己的自动驾驶研发团队,在自动驾驶领域投入巨大,成果显著,如奧迪级自动驾駛系统已经量产上市。图表:厂商进展情况系统路径进展测试车队奥迪和并行级量产上市禾取摄像头毫米波雷达方案,目前年型具备能力,有万辆特斯拉白至能够传回驾驶数据,有大量驾驶里栏。马斯克最近宣布,覆盖各类驾驶场景的完全自动驾驶将在年年末到来通用和并行将生产数千辆自动驾驶汽车,用于出租车服务:亿美辆雪佛兰元收购亿美元入股直接年首先将自动驾驶车投入招车服务,亿美金收购辆沃尔沃丰田和并行己实现,车型正在测试,年实现完全无人驾驶能力亿关金收购,战略投资,拥有庞大福特直接自动驾驶测试车队,年自动驾驶汽年上路,用于共享出行,年辆年销售私人客户来源:公开資料、国金证桊研究所系统厂商:小联盟百度大联盟能够提供自动驾驶解决方案的系统厂商,目前以谷歌的和百度的为代表,图表:系统厂商进展情况系统路径进展测试车队年即起步,年组建年与克菜斯勒合作的放(谷歌直接无人驾驶车上市,预计年投入运营。已积累英里,每英里需人工干预次,遥遥领先竞争对手克菜斯勒,辆年成立自动驾驶事业部,年自动驾驶事业群组,李彦宏(百度)为主,支持宣布年小规模生产自动驾驶小巴车年大规模量产自动驾欤汽车测试年月进行深圳实地路测;此前进行了硅谷雨夜的路测。结果显示均较好。来源:公开资料、国金证券研究所■谷歌母公司旗下独立的专注自动驾驶系统开发的子公司。谷歌自年起启动自动驾驶项日,年成立独立实体图表发展历程时间开发进展年启动自动驾驶汽车项日,成立自动驾驶汽车团队,大范围采集街景数据,构建地图数据库年经由《纽约时报》,正式对外公布正在研发全自动驾驶汽车及以上年获得加州机动车管理局〈)颁布的自动驾驶汽车路测许可年正弌开始复杂情况下的城市道路实测年。设计(萤火虫)原型车并进行系列改装年公司重组为,开始和汽车制造商合作,不再亲自制造汽车本身年成立专注研究并商业化自动骂驶技术的独立实体公司年拿到美国高速公路安全管逗局(〕的认定文件,开启真人乘车试验年在亚利桑那州拿到美国首个商业自动驾驶打车服务执照来源:公司官网,国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明
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基于LabVIEW的数据采集与处理技术
labview编程 基于LabVIEW的数据采集与处理技术 白云 高育鹏922 LabsQL的安装及配置…185102.1 Labview中的数字仿真简介…20392.3 LabsQLⅥ模块及使用方法……1871022 LabvIew中的数字仿真本章小结.201算法模块203练习与思考…本章小结…215第10章 LabviEw与仿真技术…02练习与思考21610.1仿真技术概述…02参考文献…21710.2LabⅤIEW中的数字仿真…203第1章虚拟仪器技术命器DDC第1章虚拟仪器技术NICFS-C3器好,来案是1.1虚拟仪器概述萨好14器外口约D1.11虚拟仪器的基本概念所谓虚拟仪器 Virtual instrument,Vm,是指以通用计算机作为系统控制器,由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的」种计算机仪器系统。用户操作这台通用计算机就像操作一台为自己专门设计的传统电子仪器样。虚拟仪器的出现,使得测量仪器与计算机之间的界线逐渐模糊。总虚拟仪器通过o接口设备完成信号的调理、采集与测量,利用个人计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析、处理,由个人计算机显示器模拟传统仪器的控制面板,以多种形式输出检测结果,从而完成各种测试功能。“虚拟”二字主要包含以下两方面含义:(1)虚拟仪器的面板是虚拟的。虚拟仪器面板上的各种“控件”与传统仪器面板上的各种“器件”所完成的功能是相同的。程传统仪器面板上的器件都是实物,需要通过手动或触摸进行操作;而在虚拟仪器中,物理的开关、按键等器件均由与实物外观相似的图形控件来代替,它们分别对应着相应的软件程序。这些程序是已设计好的,用户可直接通过鼠标或键盘操纵这些控件来完成对仪()虚拟仪器的测量功能是由软件编程来实现的。在虚拟仪器系统中,硬件仅仅用来处的操控n101i理信号的输入输出,软件才是整个测试仪器系统的关键。用户可以通过软件编程来实现仪器的测试功能,还可以通过组合不同测试功能的软件模块来实现多种测试功能。当测试要求发生变化或者需要增加(减少)测试项目时,用户只需要适当地更改软件程序,即可生成满足测试要求的全新的测试仪器系统。因此,在硬件平台确定后,有着“软件就是仪器”的说法,它体现了测试技术与计算机深层次的结合。壁1.1.2虚拟仪器的构成从内部功能来讲,虛拟仪器与传统仪器一样,均由数据采集与控制、数据分析与处理及结果显示三部分组成,如图1-1所示。以总的游关样其平南OM的,对,当的器外,中亲2基于 LabVIew的数据采集与处理技术采集与控制数据分析与处理结果显示插入式数据采集板数字信号处理网络通信GPB仪器数字滤波硬盘拷贝输出XPX仪器统计分析文件10RS232仪器数值分析用户图形接口图1-1虚拟仪器的内部功能划分从构成要素来讲,虚拟仪器由硬件系统和软件系统两大部分组成,如图1-2所示。硬件系统软件系统广============--------------------=信号调理数据采集卡GPI接口仪器GPIB接口卡应用软件|仪器是加1.1,1串行接口仪器仪器个被通|s器功对测对 VXUPXI仪器用计算/能动应人机程用长合现场总线设备用P回过大管计个图像釆集、数字信号处理件上虛户拟下中舍面其他硬件模块板示释等外围硬件设备向面流器进重()图1-2虚拟仪器的系统构成回的雨“器1.虚拟仪器的硬件系统集干要,求景器书器的避面器虚拟仪器的硬件系统通常包括通用计算机和外围硬件设备。其中,通用计算机可以是笔记本电脑、台式机或工作站等。外围硬件设备可分为GB( General Purpose Interface Bus)VXI(VMEbus eXtension for Instrumentation), PXI(PCI eXtension for Instrumentation) FLDAQ( ata Acquisition)四种标准体系结构。构成系统时,可以选择单一的,也可以选择由两种或两种以上硬件系统构成的混合系统。其中,最简单、最廉价的形式是采用ISA或PCI总线的数据采集卡,或是基于RS-232或USB总线的便携式数据采集模块2.虚拟仪器的软件系统平合虚拟仪器的软件系统从底层到顶层共包括三部分,即vSA(O)库、仪器驱动程序与应用软件。1)ⅤISA库的器VISACVirtual Instrumentation Software Architecture即虚拟仪器软件体系结构,实质是标准的IO函数库及其相关规范的总称。一般称这个LO函数库为VSA库,它驻留于计算机系统之中,执行仪器总线的特殊功能,是计算机与仪器之间的软件层连接,可实现对仪器第1章虚拟仪器技术13的程控。对于仪器驱动程序开发者来说,它是一个个可调用的操作函数集。不2)仪器驱动程序仪器驱动程序是完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序集,它是应用程序实现仪器控制的桥梁。每个仪器模块都有自己的仪器驱动程序,仪器厂商将仪器驱动程序以源码的形式提供给用户。D情总分能器对期干善。高研善淀3)应用软件应用软件建立在仪器驱动程序之上,直接面对操作用户。它通过直观、友好的测控操作界面,丰富的数据分析与处理功能,来完成自动测试任务。虚拟仪器应用软件的编写大致可分为两种方式:总面(1)用通用编程软件进行编写。通用编程软件主要有 Microsof公司的Ⅴ sual Basic与Visual c++、 Borland公司的 Delphi、 Sybase公司的 PowerBuilder等(2)用专业图形化编程软件进行开发。专业图形化编程软件如HP公司的VE、NI公司的 Lab vIew和 Lab windows/CⅥ等应用软件还包括通用数字处理软件,它主要由用于数字信号处理的各种功能函数(如频域分析的功率谱估计、FFT、FHT、逆FFT、逆FH和细化分析等;时域分析的相关分析卷积运算、反卷运算、均方根估计、差分积分运算和排序等)及数字滤波等部分组成。这些功能函数为用户进一步扩展虚拟仪器的功能奠定了基础113虚拟仪器的特点14虚拟仪器具有如下六个特点1)突出“软件就是仪器”的新概念,用户可自定义测量功能在通用硬件平台确定后,可由软件取代传统仪器中的硬件来完成仪器的功能。软件的灵活性和复用性使用户可以按自己的需要定义(设置测量功能,这就给用户提供了一个充分发挥自己能力和想象力的空间。2)强大的数据处理功能。虚拟仪器将信号分析、显示、存储、打印和其他管理交由计算机来集中处理,充分利用了计算机强大的数据处理、传输和发布功能。信号处理理论的不断完善以及计算机运算速度的大大提高,为虚拟仪器快速、准确地处理数据提供了良好的基础。(3)灵活性和可扩展性强,性价比高,便于组成复杂的测试系统。当希望测试系统增加个新的测量功能时,只需通过增加软件来执行新的功能或增加一个通用模块来扩展系统的测量范围;为提高测试系统的性能,可以通过加入一个通用仪器卡或更实现,这样有利于系统的扩展,也可大大节约购买和维护仪器的费用(4)良好的人机界面。虚拟仪器的操控界面是一种虚拟面板,亦称为软面板。虚拟面板可以模拟传统仪器面板的风格来设计,也可以由用户根据实际需求自行设计。测量结果可以通过计算机显示器以曲线、图形数据或表格等形式方便灵活地显示出来。(5)与其他设备互连的能力强。虚拟仪器通常具有标准化的总线或通信接口,具有与其他设备互连的能力。近年来,随着网络技术的发展,已经形成了网络虚拟仪器。这是一种新型的基于Web技术的虚拟仪器,它使得虚拟仪器测试系统成为 Internet/Intranet的一部分,可实现远程测试、监控和故障诊断等功能,以便充分利用有效资源,提高测试效率(6)技术更新快。由于虚拟仪器技术是建立在当今世界最新的计算机技术、数据采集技4基于 Labview的数据采集与处理技术术和通信技术基础上的,因而技术更新速度快于传统仪器。界搭对干,登路器界(S1.14虚拟仪器接口总线技术器对宝一某量平器为随着计算机技术、测试仪器和测试技术的不断发展,虚拟仪器接口总线技术也得到了不断的完善和提高。目前用于虚拟仪器和测试系统的总线技术有GPIB总线、VX总线、PX总线、IEEE1394总线和USB总线等。科(1.GPB总线,器器为立游GPB在20世纪70年代由惠普公司率先提出,经批准后成为IEE488标准,是业界所接受的第一个程控通用仪器总线。GPIB包括IEEE4881-1978标准和IEEE4882-1987标准两部分,前者定义了硬件标准,后者则定义了软件标准。GPB总线接口有24线(EE488标准)和25线(IEC-625标准)两种形式,其中以IEEE488的24线GPB总线接口应用最多在我国,国家标准中规定采用24线的电缆及相应的插头插座。如今,GPB已经成为计算机与仪器间最通用的总线标准。由于历史悠久,GPIB具有广泛的软/硬件支持,几乎所有的独立仪器都配有GPIB接口。因GPIB的最大带宽为18Mbs(最新的高速版HS488更是将最大带宽提高到了8Mb/s,所以最为适合与分立仪器通信,并对分立仪器进行控制。GPB中的数据传递采用基于信息的通信模式,并常使用 AScII字符。北用长典型的GPIB测试系统包括一台计算机、一块GPIB接口卡和若干台GPIB仪器,其总距为20m,带宽为总线上的所有仪器共享。GPIB测试系统的仪器之间可采用总线型连接或星型连接,如图1-3所示。每台GPIB仪器有单独的地址,由计算机控制操作。整个测试系统中的仪器若要增加、减少或更换,只需对计算机的控制软件做相应改动即可。中升如柱(置如)义宝要害x的大资,里中果来时出于,卦活仪器A仪器C仪器A仪器B仪器D仪器C仪器B不是探(a)图1-3GPB测试系统仪器间的连接方式界益为(a)仪器间采用总线型连接;(b)仪器间采用星型连接」甲第1章虚拟仪器技术」-5GPIB测试系统的结构和命令简单,有专为仪器控制所设计的接口信号和接口插件,具有突出的坚固性和可靠性。网络上也有各种GPHB驱动,因而具有较好的兼容性。GPIB适用于现有的自动化测试设备、混合测控系统和有特殊要求的专用仪器系统。GPIB的缺点是无法提供多台仪器同步和触发的功能,在传输大量数据时带宽不足。前目率解卦目2.V总线日(2 uH Lense IBas in)a2uwx即ME总线在仪器领域的扩展,它于1987年,由主要仪器制造商在ⅥE总线Eurocard标准(机械结构标准)和EE488等基础上,共同制定的开放性仪器总线标准。目前,国际上有两个VX总线组织:一是VⅪ联盟,负责制定vXI的硬件(仪器级标准规范,包括机箱背板总线、电源分布、冷却系统、“0槽”模块、仪器模块的电气特性、机械特性电磁兼容性以及系统资源管理和通信规程等内容;二是vX总线即插即用vxPg&Pay,vP系统联盟,宗旨是通过制定一系列VX的软件系统级标准来提供一个开放性的系统结构,真正实现ⅴXT总线产品的“即插即用”。这两套标准组成了VXI标准体系,实现了VXI的模块化、系列化、通用化,提高了vX仪器的互换性和互操作性。E1VX系统最多可包含256个装置,主要由主机箱、“0槽”控制器、具有多种功能的模块仪器和驱动软件、系统应用软件等组成。系统中各功能模块可随意更换,即插即用,可组成新系统。1998年,VⅪI20版采用了VME总线的最新扩展技术,提供有64位的扩展能力,数据传输率可达80Mbs,而且经过段时间的努力,VⅪI总线系统已成功地应用于微波频段。目前,可用的VⅪI仪器已有将近2000种,并还在以每年150~200种的速度增加,基本上可以满足绝大多数VXI系统的需要。1X,1MO0C,mis2m由于ⅴⅪI的价格相对较高,而且许多GPIB仪器还能满足实际的需要,再则在集成XI系统时,需要有系统设计能力、系统调试经验、误差分析修正定标、校准技术及测试程序开发能力,因此ⅴⅪI仪器的使用和推广受到了一定的限制。目前,VXI主要应用于国防、航空航天、通信以及其他需要高性能、高质量、大批量产品的生产环境或实验室及研究开发中。回计,到为类,中时测交,器由积封主3.PX总线未站以1即法原以,重下DPⅪI是PCI在仪器领域的扩展,N公司于199年发布的一种新的开放性、模块化仪器总线规范,其核心是 CompactPCI结构和 Microsoft windows软件。PⅪ是在PCI内核技术上增加了成熟的技术规范和要求而形成的。PXI增加了用于多板同步的触发总线和参考时钟、用于精确定时的星型触发总线以及用于相邻模块间高速通信的局部总线等,以满足试验和测量用户的要求。PⅪI兼容 CompactPCI机械规范,并增加了主动冷却、环境测试(温度、湿度、振动和冲击试验等要求。这样,可保证多厂商产品的互操作性和系统的易集成性。与ⅴⅪI模块相比,PⅫⅪ模块体积更小、传输速率更高、价格也较便宜,而且组建一个PX系统要比ⅴX系统简单。PX与台式机的区别在于,Px将计算机和插卡式仪器模块安装在带有许多护展槽的工业机机箱中。从软件角度上说,安装个PⅪ模块就像在台式机上安装一块PC卡,PXI模块作为标准的即插即用PCI器件能被自动识别和设置,并配置有相应的 Windows驱动程序。由于PXI和主流计算机技术完全兼容,因此在许多测试领域,由台式机组成的系统与PX系统可以相互替代,而且PX1系统在性能上还远远超过了台式机。,的d3W6甚于 LabVIEw的数据采集与处理技术4.USB总线和E1394总线独速UsB总线和IEE1394总线是日前广泛使用的两种总线接口,它们支持热插拔,可以自动识别、自动组态,实现即插即用。与并行总线比较,它们更适合连接多外设的需要,且传输速率高,目前已有一些测量仪器使用了这两种总线,回器合费USB( Universal serial Bus)主要用来连接外围设备,如键盘、扫描仪、磁盘机等。苹果电脑率先于1998年使用USB做为其唯一的串口,目前在PC机上已被广泛使用。由于其即插即用的易用性和USB20高达480Mbs的传输速率,USB总线已逐渐成为仪器控制的主流总线技术。USB总线只有一对信号线和一对电源线,轻巧简便、价格便宣,能连接127个装置。现在计算机上的USB接口越来越多,这使得工程师可以很方便地将基于USB的测量仪器连接到整个系统中。但是USB在仪器控制方面亦有一些缺点。比如说USB的排线没有工业标准的规格,在恶劣的环境下,可能造成数据的丢失;此外,USB对排线的距离也有一定的限制。1如到IEEE1394总线又称火线总线,是苹果电脑公司于1989年设计的高性能串行总线,目前的标准为IEEE1394-1995。IEE1394总线的传输速率为100Mb/s、200Mbs、400Mb/s,甚至可以达到32Gbs。EE1394总线具有两对信号线和一对电源线,可采用任意方式连接63个装置。当两M建0.D,e1,亲边5.其他总线15直,2M08率,(3安捷伦科技和ⅴ XI Technology公司于2004年推出了LXI( LAN eXtensions forInstrumentation)总线。2004年11月,LX联盟 LXI Consortium成立,旨在开发、支持和促进LXI标准。2005年9月,LX联盟正式公布了LXI1.0标准。2006年第一季度首批通过LXT认证的产品即被推出。,课为图要箭相溶LXI基于IEEE8023以太网技术,是以太网在仪器领域的扩展。LXI总线速度现在最快达到千兆位每秒,还将发展为万兆位每秒。LXI理论上支持的设备数目不受限制,并且通过使用路由器、交换机和中继器,对线缆长度几乎没有限制,还可以使用无线局域网技术LXI不受地理限制,可以实现远程测量应用。LXI被认为在未来将取代GPB,但相比GPIB,LXI还存在一定的延迟问题。T公1A,的器1除了上述几种总线技术外,虚拟仪器还广泛采用其他的总线,如RS232C、标准并行接口( Standard parallel port,SPP)、增强型并行接口( Enhanced parallel port,EPP)以及以太网Etherne等。用户可根据自己的实际情况选用适当的产品。修下12虚拟仪器技术前景展望虚拟仪器技术经过二十多年的发展,正沿着总线与驱动程序标准化、软硬件模块化,以及编程平台图形化和硬件模块即插即用(Plug&Pay)化等方向发展。其发展前景主要体现在以下几方面:部(1)开放式数据采集标准将使虚拟仪器走上标准化、通用化、系列化和模块化的道路。(2)数据采集产品性能的不断提高,为测试技术水平的提高提供了可靠的保证。3)随着Web技术的迅猛发展,以及它与虚拟仪器技术的结合,会形成基于web技术第1章虚拟仪器技术7的虚拟仪器。新一代的虚拟仪器将能够快速、方便地与蓝牙、无线以太网和其他标准的网络技术相融。“网络即仪器”也将成为新的概念,而网络化仪器必将推动仪器界新的革命。基十本章小结9本章简要介绍了虚拟仪器的基本概念、构成、特点以及虚拟仪器接口总线技术。通过本章的学习,希望读者能够对虚拟仪器及接口总线技术有一个总体的了解,以便于以后进一步的学习。9圈登图小型“点,天个行计的练习与思考一1浪求,米得的到中已样11.什么是虚拟仪器?简述虚拟仪器的组成及特点。出烟显读十贵的2.虚拟仪器主要采用哪些总线接口技术?它们各有什么优、缺点?装量,的出中量实同世个部量,的为实出果声面真对人1容内频,景的具个1)求来清置西公胃到的翻首应中亲长蛙道,( OAU.TOUPPIUDA里处没变面小的早中出人解的早滑由,长过文,团是个。当出求合一溶内内善外出非料,A,更应翅器计,中差,书一分中机:卧申名方,量中面平,界近否,图宾动结上米限个示显的律,两长过销题自中个发西眼实世量(离,试科平中强(2等来中C图头中紫计要最,平无,之上其,平的,的一,长为,只的更,过1要果,类,深菱人,中题,限回单首算出,型米
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