Cara AVAS Berfungsi: Pecahan Teknikal Lengkap Sistem Amaran Kenderaan Akustik

1. Pengenalan
2. Senibina Sistem: 4 bahagian utama
3. Langkah Pertama: Pengumpulan Data dan Input ECU
4. Langkah Kedua: DSP dan Sintesis Bunyi
5. Langkah Tiga: Modulasi Pitch dan Pemetaan Kelajuan
6. Langkah Empat: Penguatan Kuasa
7. Langkah Lima: Pembesar Suara Akustik melalui Pembesar Suara Luaran
8. Nasihat yang Bernas: Hala Tuju Baharu
9. Kesimpulan

Pengenalan
EV senyap. Ia adalah salah satu sifat mereka yang paling dipuji. Tetapi pada kelajuan rendah, terdapat isu keselamatan literal dalam kesunyian itu. Enjin petrol invasif sentiasa bising. Orang ramai melihat kereta bergerak sebelum melihatnya. Mereka menukar laluan mereka, melihat ke tepi jalan, atau melihat telefon. Penggera bunyi ini berlaku secara automatik, tanpa sesiapa pun memikirkannya.
Kereta EV menghapuskan isyarat audio sedemikian sepenuhnya. Kelajuan kurang daripada 30 km/j bermakna tayar dan bunyi angin tidak penting untuk menarik perhatian kebanyakan pejalan kaki. Individu yang cacat penglihatan terutamanya berada dalam ancaman. Tetapi ia adalah masalah yang menjejaskan semua: kanak-kanak, penunggang basikal, dan orang ramai, yang berjalan di jalanan dan tidak cukup menumpukan perhatian untuk memberi perhatian yang cukup bagi mengelakkan kemalangan.
Piawaian UN R138 mempunyai kebolehgunaan pasaran di Eropah, Korea Selatan dan Australia antara pasaran lain. Amerika Syarikat ditadbir oleh piawaian FMVSS 141. China mengikuti GB/T 37153. Aplikasinya adalah sama dengan semua peraturan ini: kereta elektrik dan hibrid perlu menghasilkan bunyi amaran palsu apabila ia memandu rendah.
Sistem penjana bunyi ini dikenali sebagai Sistem Amaran Kenderaan Akustik (AVAS)Ia mempunyai tugas untuk memberikan bunyi enjin yang hilang dengan bunyi palsu yang boleh didengari dan difahami secara intuitif oleh orang yang berjalan-jalan. Ia mesti menyerupai kereta. Ia harus bertindak balas terhadap perubahan kelajuan serta-merta. Dan ia mesti berfungsi apabila diperlukan, setiap hari dan pada bila-bila masa sepanjang tahun.
Dalam blog ini, kami akan menerangkan secara terperinci bagaimana AVAS boleh dilakukan.

Senibina Sistem: 4 bahagian utama
AVAS bukanlah peranti. Ia adalah urutan elemen yang bergabung. Semua bahagian hanya melaksanakan satu tugas, dan kualiti produk akhir adalah berdasarkan fungsi semua pautan dalam rantai yang betul.
Ia terdiri daripada empat bahagian utama: unit kawalan, pemproses isyarat digital, penguat kuasa dan pembesar suara luaran. Komponen-komponen ini mempunyai aliran data berikut: kenderaan dimasukkan ke dalam pemproses melalui komunikasi, penguat memproses isyarat dan akhirnya bunyi dihantar kembali keluar dari pembesar suara.
Sistem ini dihubungkan dengan kereta melalui rangkaian komunikasi terbina dalam. Kebanyakan kenderaan hari ini mempunyai bas CAN atau bas CAN FD. Ini adalah lebuh raya data yang menghantar maklumat antara pelbagai sistem di dalam kenderaan. Bas ini dibaca oleh unit kawalan AVAS secara berterusan dan maklumat yang diperolehnya digunakan untuk menentukan bila hendak dihidupkan, bunyi apa yang hendak dihasilkan dan seberapa kuat bunyi itu hendak dihasilkan.

Langkah Pertama: Pengumpulan Data dan Input ECU
Berikutan langkah awal, Pengumpulan Data dan kemasukan ECU.
Tugas awal unit kawalan AVAS adalah untuk mengetahui apa yang dilakukan oleh kenderaan pada setiap ketika. Kenderaan elektrik mempunyai otak, yang dikenali sebagai Unit Kawalan Kenderaan (VCU). Ia juga mengukur sensor kelajuan, keadaan gear dan berpuluh-puluh lagi. Sistem AVAS mengukurnya sebagai tindak balas kepada data masa nyata yang dimasukkan ke dalam bas CAN. Kelajuan dan arah perjalanan kenderaan adalah input yang paling penting.
Sistem ini bergantung pada kelajuan untuk menghalang atau membenarkan sistem beroperasi. Undang-undang menetapkan bahawa AVAS perlu digunakan dalam julat kelajuan tertentu. Menggunakan UN R138, sistem harus mengeluarkan bunyi semasa permulaan sehingga 20 km/j. Dalam FMVSS 141, kelajuan maksimum ini ialah 30 km/j. Unit kawalan memperoleh data kelajuan dan membentuk keputusan binari ringkas: adakah kenderaan berada dalam julat pengaktifan atau tidak?
Arah pergerakan juga menjadi perhatian. Bunyi yang berbeza mungkin diperlukan dalam pergerakan ke hadapan dan pergerakan undur. Kebanyakan peraturan menyatakan bahawa AVAS juga perlu menghasilkan bunyi semasa kereta mengundur. Sistem ini menangkap keadaan gear bas dan mengubah profil bunyi sistem mengikut keperluan.
Langkah pengumpulan data ini berlaku secara berterusan. Kelajuan dan arah diperiksa beberapa kali sesaat oleh sistem. Apabila terdapat sebarang perubahan keadaan dalam kenderaan, output bunyi dikemas kini dalam masa nyata.

Langkah Kedua: DSP dan Sintesis Bunyi
Apabila unit kawalan menerima maklumat bahawa ia berada di dalam kenderaan dan julat kelajuan yang diingini, ia akan memaklumkan kepada pemproses isyarat digital (DSP) untuk menghasilkan bunyi.
Ia adalah DSP di mana bunyi sebenar dijana. Ia tidak memainkan fail yang dirakam. Ia sebaliknya menghasilkan bunyi serta-merta dalam model matematik. Sintesis boleh gelombang dan sintesis modulasi frekuensi adalah dua teknik sintesis yang paling lazim.
Prinsip sintesis jadual gelombang ialah data bentuk gelombang dikitar semula dengan cepat dengan memuatkannya ke dalam memori. Anggaplah ia memainkan gelung bunyi berkelajuan tinggi yang sangat pendek. DSP mampu mencapai bunyi seperti enjin yang mengalir dengan mengawal halaju, pic dan melapisi gelung ini.
Sintesis modulasi frekuensi bunyi merupakan teknik untuk menghasilkan bunyi dengan memodulasi satu isyarat frekuensi oleh isyarat frekuensi yang lain. Teknik ini juga berupaya menghasilkan ton yang lebih kompleks yang mempunyai pelbagai harmonik, yang memberikan enjin sebenar timbre atau warna ton yang tipikal.
DSP melibatkan pengelompokan frekuensi asas asas dengan lapisan harmonik lain yang membentuk lapisan di atasnya. Pic bunyi ialah frekuensi asas tempat ia berada. Strata harmonik menambah tekstur dan realisme padanya. Tujuannya adalah bunyi yang akan serta-merta dikenal pasti oleh pejalan kaki sebagai kereta dan ia bukanlah dengungan mesin atau penggera.
Kelajuan pemprosesan adalah penting dalam kes ini. Sebaik sahaja pemandu menekan pedal (pecutan dan nyahpecutan), bunyi akan beralih serta-merta tanpa kedengaran lagi. DSP ini bertujuan untuk mengemas kini output pada skala milisaat. Ini mengekalkan bunyi sejajar dengan tindakan kereta sebenar.

Langkah Tiga: Modulasi Pitch dan Pemetaan Kelajuan
Nada yang dimainkan pada kelantangan yang tetap sudah cukup untuk memenuhi kriteria minimum peraturan. Tetapi ia tidak akan berfungsi dengan baik. Pejalan kaki ingin tahu lebih daripada sekadar kereta berada di sana. Mereka ingin tahu apa yang dilakukannya.
Semakin laju kenderaan bergerak, semakin tinggi pic bunyinya. Semakin perlahan ia bergerak, semakin rendah picnya. Begitulah bunyi enjin petrol apabila ia memecut dan menyahpecut. Kebanyakan orang secara intuitif tahu bahawa jika pic enjin meningkat, ia akan memecut. Jika ia menurun, ia akan memperlahankan. AVAS memanfaatkan intuisi yang sedia ada ini.
Hubungan antara kelajuan dan nada bukanlah sesuatu yang sembarangan. Nada bukanlah satu-satunya perkara yang berubah dengan kelajuan. Kelantangan juga berubah. Tahap tekanan bunyi meningkat dengan kelajuan kenderaan. Ini membolehkan amaran memotong kesan penutup bunyi jalan raya berkelajuan tinggi, memastikan ia boleh didengari pada semua kelajuan dalam zon pengaktifan.
Penggredan adalah lancar untuk perubahan pic dan kelantangan. Tiada lompatan mendadak dalam kedua-duanya. Hasil akhirnya ialah output yang berubah dengan lancar dalam kelantangan dan pic, menghasilkan isyarat bunyi semula jadi yang meniru kelakuan enjin sebenar.

Langkah Empat: Penguatan Kuasa
Isyarat audio yang disintesis daripada DSP ialah isyarat elektrik berkuasa rendah. Ia bersih dan tepat, tetapi ia tidak mempunyai tenaga yang mencukupi untuk memacu pembesar suara pada tahap kelantangan yang berguna di luar rumah. Penguat kuasa mengubahnya.
Kebanyakan sistem AVAS menggunakan penguat Kelas D. Penguat Kelas D sangat cekap. Ia menukar peratusan besar kuasa input kepada output audio, dengan hanya membazirkan sedikit haba. Ini penting dalam konteks kenderaan kerana setiap watt yang digunakan oleh sistem AVAS adalah watt yang diambil daripada bateri. Penguat yang tidak cekap dalam produk yang digunakan secara berterusan dalam pemanduan bandar akan memberikan impak yang boleh diukur pada jarak pemanduan.
Penguat juga memainkan peranan penapisan. Sintesis digital boleh memperkenalkan sedikit hingar kuantisasi ke dalam isyarat. Litar penguat termasuk penapisan output yang menghilangkan hingar ini sebelum isyarat sampai ke pembesar suara. Hasilnya ialah isyarat arus yang bersih dan stabil yang mewakili bentuk gelombang bunyi yang dimaksudkan dengan tepat.
Tahap kuasa output dipadankan dengan beban pembesar suara dan tahap tekanan bunyi yang diperlukan. Sistem ini ditala untuk memenuhi had minimum pengawalseliaan dengan selesa sambil mengelakkan pembesar suara dipacu secara berlebihan, yang akan menyebabkan herotan dan mengurangkan jangka hayat komponen.

Langkah Lima: Pembesar Suara Akustik melalui Pembesar Suara Luaran
Komponen terakhir AVAS ialah pembesar suara. Ia mengubah isyarat elektrik yang menjadi lebih kuat kepada gelombang bunyi yang nyata di udara.
Pembesar suara AVAS dipasang pada bahagian luar kenderaan, biasanya di bahagian hadapan. Dan ini adalah tempat yang tidak mesra alam. Hujan, percikan air jalan, lumpur, suhu ekstrem, cahaya matahari langsung dan getaran (daya penggerak dan casis kenderaan) semuanya mendedahkan pembesar suara kepada unsur-unsur dan faktor yang berpotensi merosakkan pembesar suara. Dan semua ini mesti terus dilakukan sepanjang jangka hayat perkhidmatan kenderaan, yang biasanya satu dekad atau lebih.
Semua syarat ini dipertimbangkan oleh Yang terbaik dalam mereka bentuk pembesar suara AVASnya. Pengedap dan perumah akustik adalah tahan lasak. Elemen pembesar suara dipilih dan disahkan untuk digunakan dalam penggunaan luar jangka panjang. Penarafan perlindungan seperti IP67 akan memastikan unit ini kalis air.
Reka bentuk akustik pembesar suara juga dioptimumkan untuk perambatan di luar. Tujuan pembesar suara dalaman adalah untuk mengisi bilik. Pembesar suara AVAS mesti menyiarkan bunyi yang dihalakan ke hadapan kenderaan dan ke sisinya, serta ketinggian dan julat pejalan kaki pada jarak yang berbeza-beza. Sifat arah pembesar suara, bersama-sama dengan geometri perumah direka bentuk untuk menyediakan liputan seragam kawasan bahaya pejalan kaki yang mengelilingi kenderaan.

Nasihat yang Baik: Hala Tuju Baharu
Tahap kawal selia AVAS telah pun ditentukan. Industri ini bukan sahaja menyesuaikan peraturan baharu ini tetapi juga menjadi lebih berkemampuan.
Kawalan kelantangan adaptif berdasarkan hingar ambien merupakan salah satu bidang pembangunan aktif. Konsepnya mudah. ​​Sebuah kereta yang bergerak di kawasan gurun di jalan kediaman pada waktu petang tidak memerlukan bunyi yang sama seperti kereta di kawasan pembinaan. Sistem adaptif mengukur hingar di kawasan sekitar dan meningkatkan atau mengurangkan kelantangan output AVAS dengan sewajarnya. Ini dilakukan dengan meminimumkan pencemaran hingar yang tidak perlu di mana hingar yang tidak diperlukan tidak diperlukan dan amaran yang mencukupi dikekalkan di mana hingar latar belakang cukup tinggi untuk memberikan amaran yang mencukupi.
Satu lagi trend yang semakin mendapat momentum ialah bunyi tandatangan jenama. Piawaian menentukan kriteria prestasi minimum, tetapi membenarkan pengeluar memilih bunyi yang diingini dalam piawaian ini. Bunyi AVAS semakin menjadi elemen identiti jenama kepada pembuat kereta. Kedengaran kereta datang adalah soal pilihan reka bentuk yang sama artistiknya dengan penampilan kereta.

Kesimpulan
Kenderaan itu mengeluarkan bunyi. Pejalan kaki mendengarnya. Keselamatan dipertingkatkan.
Realiti teknikal di sebalik hasil itu adalah lebih kompleks. Sistem ini mesti membaca data kenderaan dengan tepat, mensintesis audio yang realistik dalam masa nyata, memodulasi pic dan kelantangan secara berterusan, menguatkan isyarat dengan cekap dan memproyeksikannya melalui pembesar suara yang mesti bertahan selama bertahun-tahun pendedahan luar tanpa degradasi.
Kelemahan pada mana-mana satu langkah ini menjejaskan prestasi keseluruhan. DSP yang perlahan menyebabkan lag antara perubahan kelajuan dan perubahan bunyi. Penguat yang tidak cekap menghabiskan bateri. Pembesar suara yang ditutup dengan buruk gagal berfungsi dalam keadaan basah. Tiada satu pun daripada kegagalan ini boleh diterima dalam sistem kritikal keselamatan.
Yang terbaik mendekati AVAS sebagai penyelesaian akustik yang lengkap. Yang terbaik kepakaran dalam teknologi piezoelektrik, kejuruteraan akustik dan pembuatan gred automotif yang menyediakan komponen pembesar suara dan pengetahuan sistem yang membantu pengeluar kenderaan memenuhi keperluan kawal selia global dengan andal. Bagi pelanggan automotif yang memerlukan rakan kongsi rantaian bekalan yang dipercayai untuk perkakasan AVAS, Yang terbaik menawarkan gabungan kedalaman teknikal, kelayakan pensijilan dan skala pengeluaran yang dituntut oleh industri.