基于 UDP網絡的汽車檢測系統設計與實現

龐偉飛

摘 要：UDP網絡實質上是一種網絡傳輸協議，與 TCP網絡傳輸協議一樣被廣泛應用于汽車檢測系統設計，其應用原理是將網絡數據流量以壓縮數據包的形式傳輸在網絡中，以實現對汽車運行動態的檢測。

關鍵詞：UDP網絡；汽車檢測系統；設計與實現

經濟的發展帶動了汽車行業快速發展，使我國每一年的汽車產量都在不斷增加，推動了相關行業發展，如汽車零部件、汽車檢測系統設計等行業，相應的，人們對汽車的設計要求也越來越高，尤其是汽車檢測系統設計。汽車檢測系統是網絡時代和信息時代下的產物，具有很強的網絡性，決定其設計離不開網絡技術的應用，所以本文作者基于 UDP網絡，對汽車檢測系統的設計與實現進行了詳細分析。

1 基于 UDP網絡的汽車檢測系統設計優勢分析

UDP網絡全稱為 UDP網絡傳輸協議，其作用在于通過壓縮方法將網絡數據流量轉化成數據包形式，并將壓縮后的數據包放入網絡中進行傳輸，該作用也充分顯示 UDP網絡協議技術原理。被壓縮而成的數據包是用字節進行信息傳輸，報頭信息包含在數據包的前 8個字節，而其他數據則包含在剩余的字節中。 UDP網絡協議與 UDP網絡傳輸協議即用戶數據報協議，主要作用是將網絡數據流量壓縮成數據包的形式在網絡中進行傳輸。數據包的前 8個字節包含報頭信息，剩余字節包含實際傳輸的數據 [1]。

UDP網絡傳輸協議與 TCP網絡傳輸協議相反，是一個面向無連接的傳輸協議，所以在數據傳輸過程中的不可靠性較高，即增加了數據傳輸服務的不可靠性，也反應出 UDP報頭所攜帶的信息與 TCP相比較少，但 UDP

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網絡傳輸協議更適合于汽車檢測系統，所以很多汽車檢測系統設計都或多或少應用到了 DUP網絡傳輸技術，即通過 UDP網絡傳輸協議將檢測到的數據傳輸到汽車總控制系，以實現對汽車的正常操控。

數據傳輸中的網絡數據包是通過層層累加形成的，所以數據的獲取需要去掉數據報頭部分后才能得到，一般而言網絡傳輸中 IP數據最多能夠攜帶 65536字節，這意味最終獲取的數據不多少，但就 UDP網絡傳輸協議而言，本身就不需要可靠傳輸，所以與其他網絡傳輸協議相比獲取數據的空間更多，因為會省略掉很多報頭信息。

UDP網絡傳輸協議的工作原理： UDP網絡在進行數據傳輸時不需要建立連接，也就不需要進行流量控制，同時也沒超時重傳機制，所以 UDP網絡的數據傳輸速度與其他網絡相比較快，故汽車的檢測系統設計要基于 UDP網絡實現。

2 基于 UDP網絡的汽車檢測系統設計與實現

2.1 汽車檢測系統中各工位計算機的選擇

計算機是 UDP網絡實現數據傳輸必不可少的載體，所以應選擇防塵性和防震性較好的計算機，可以選擇專用的工業計算機工控機和普通商用機，其中工業計算機工控機應用在汽車檢測系統中，不但能夠有效實現計算機和工位檢測控制柜的融合嗎，提高汽車檢測效率和質量，還有利于提高汽車檢測系統的防塵效果及防震效果，但不可否認的是該計算機工控機的成本很高，并且相應的硬件跟新換代也不方便，所以一般小型汽車企業不會選擇這種計算機；與工業計算機工控機相比，普通商用機的成本就相對較低，同時相應的硬軟件也比較容易跟新換代，雖然其防塵性及防震性不及工業計算機工控機，但用于工作環境比較優越的汽車綜合性能檢測操作機房還是可以的，面對這些不足可以在設計時適當增設一些除塵防震設備，如空調機、防塵網和換氣扇等的安裝，所以一般會選擇市場上性能好且價錢較為合理的普通商用計算機，以此作為中央控制計算機，實現對數據庫（數據通過 UDP網絡傳輸獲取）的建立、管理、存檔、查詢、修改和統計等 [2]。

2.2 汽車檢測系統中各工位測控子系統的結構設計

2.2.1 第一工位測控子系統的結構設計

第一工位測控子系統的檢測內容包括：汽車的外觀、汽車的廢氣煙度和汽車的車速表。具體結構設計為：利用前面選用的計算機作為第一工位的控機，然后配置相應的廢氣分析儀、煙度計、速度信號裝置、驅動器和到位信號裝置。具體檢測過程如下：第一，對汽車的外觀進行檢測；第二，根據汽車的不同型號汽油或柴油發動機，對相應的廢氣含量、煙度進行檢測；第三，對汽車車速進行檢測，可利用車速表試驗臺實現對汽車車速表的檢測 [3]。

2.2.2

第二工位測控子系統的結構設計與實現

第二工位測控子系統的檢測內容包括：汽車的喇叭聲級別、汽車的燈光亮度和側滑量；具體結構設計如下：先利用專用的商用機組建成第二工位的控機，然后設置相應的喇叭聲級別信號監測儀、A/D數據采集裝置、燈光儀、側滑量信號檢測儀等。具體檢測過程如下：第一，利用全自動燈光儀對汽車的前照燈進行燈光亮度檢測；第二，待燈光亮度檢測完畢后由控機發送“啟送”命令，進而實現對其光束位置、光強度及偏轉等動作的測量；第三，待汽車燈的一切信息測量完成后，便通過 UDP網絡將獲取而來的數據轉化成 RS-232信號并傳給嵌入式接口控制單元；第四，利用喇叭聲級信號檢測汽車喇叭聲的級別，并對聲級進行 0-2v峰值的輸出，以保持汽車電壓；第五，對于超標的喇叭聲可以通過 UDP網絡傳輸協議進行非線性處理，然后通過 A/D將喇叭聲對環境造成噪聲污染的最大值進行計算、采集和讀取；第六，利用位移傳感器將側滑量信號監測儀檢測出來的信號轉化為電壓信號輸出 [4]。

2.2.3

第三工位測控子系統的結構設計與實現

第三工位測控子系統的主要檢測內容為汽車制動力。具體結構設計為：先根據汽車制動力檢測總需求設計與之相對應的汽車反力式滾筒制動力試驗臺，該制動力試驗主要由主機、壓力傳感單元、光電傳感單元、磁接近傳感單元、機電傳動機構和機械部分組建而成，然后組建左右車輪的制動力測試單元，主要由第三滾筒、磁接近開關和壓力傳感器組成，為了保證滾筒的筒軸線平行，還使用滾動軸承與軸承座將砂輪支持在框架上。具體檢測過程如下：第一，先將需要檢測制

圖1 傳感器信號調理模塊結構圖

動力的汽車車輪安置到制動砂輪上，然后由主機向電機發出“啟動”命令，驅動砂輪旋轉；第二，當車輪在電機驅動下發生制動時，汽車車輪的制動器就會產生摩擦力，對制動滾筒砂輪的轉動產生了阻礙影響，進而實現旋轉方向相反作用力的給予；第三，待反作用力產生后，將其通過測力杠桿作用傳至滾筒下方的壓力傳感器內，然后由壓力傳感器進行信號采集和處理，最后實現對汽車制動力的檢測 [5]。

2.3 汽車檢測系統中模擬信號采集、傳輸和處理設計

2.3.1 傳感器信號調理電路設計與實現

傳感器信號調理模塊結構設計：先確定控制信號，然后選取適合的線性化補償方法和自動歸零途徑，最后設置高密度放大器、跟隨器和 V/I變換器，其中高密度放大器主要選用環流變送放大器 AD693，能夠接收的傳感器信號壓力為 0mv～ 100mv，可以轉變為 0mA～ 20mA的電流信號； V/I變換器的轉變系數為 0.2666A/V，輸出范圍有 4mA～ 20mA、0mA～ 20mA、12mA±8mA三種 [6]。具體傳感器信號調理模塊結構見圖 1。

具體傳感信號的調理及采集過程如下：先利用 UDP網絡傳輸協議將控制信號進行線性化補償，然后將補償后的控制信號傳輸到傳感模塊，之后通過高密度放大器將信號明確化，最后利用跟隨器將具有傳感性的信號推送到 V/I變換器（輸出范圍為 4-20mA），由 V/I變換器將信號轉換為數據，實現信號采集。

2.3.2 隔離放大電路的設計與實現

隔離放大電路設計的目的在于隔離外部串入的干擾信號，設計中使用到的隔離放大器為 AD202隔離放大器（隔離電源為 ±7.5V/2mA），該隔離放大器的運作原理在

4～50mA

控制信號

于通過內部的變壓器藕合，將輸入的信號進行電氣隔離，然后通過直流電壓變換電路對信號進行處理，最后利用運算放大器將信號傳送到 A/D數據采集系統，實現信號中數據的采集 [7]。

隔離電路設計：先通過 125歐姆電阻將輸入電流（ 0mA～ 20mA）加到 AD202內輸入放大器的同相端，以獲取與電流相對應比例的電壓（ 0～ 2.5V），然后再通過同樣電壓比例的放大器 LM324放大，以實現更大輸出電壓的獲得（ 0～ 5V），最終達到外部串入變換和隔離的目的。

3 結語

綜上所述，本文作者根據自己對汽車檢測系統總結構的了解，分別從計算機選擇、各工位測控子系統結構設計、模擬信號采集、傳輸和處理設計幾方面，對基于 UDP網絡的汽車檢測系統設計及實現進行了詳細分析，其中計算機可選擇專用的工業計算機工控機和普通商用機；各工位測控子系統結構設計包括了第一、第二和第三工位測控子系統結構設計；模擬信號采集、傳輸和處理設計包括了傳感器信號調理電路設計和隔離放大電路設計，整個設計中的數據傳輸都是通過 UDP網絡實現的。

參考文獻：

[1]趙沙沙，張紹軍 .汽車檢測系統預維修策略研究 [J].民營科技，2011，01：28+257.

[2]金永威，韓韌，朱霜霜 .基于 GSM網絡的汽車遠程監控防盜報警系統設計與實現 [J].軟件導刊，2016，04：92-95.

[3]李強 .汽車檢測控制系統網絡通信技術 [J].時代汽車，2016，10：82-83.

[4]王德權，黃成海 .汽車發動機裝配線 MES中的訂單管理系統 [J].組合機床與自動化加工技術，2013，03：127-129+133.

[5]梁勇，馬興平 .汽車自動檢測線計算機控制系統的研究 [J].實驗技術與管理，2013，09：107-110+121.

[6]馬奎 .汽車線束檢測系統的設計與實現 [J].中國高新技術企業，2015，22：13-14.

[7]白潔 .汽車檢測中計算機系統應用探討 [J].信息與電腦（理論版），2012，01：131+133.