基于 UDP网络的汽车检测系统设计与实现

庞伟飞

摘 要：UDP网络实质上是一种网络传输协议，与 TCP网络传输协议一样被广泛应用于汽车检测系统设计，其应用原理是将网络数据流量以压缩数据包的形式传输在网络中，以实现对汽车运行动态的检测。

关键词：UDP网络；汽车检测系统；设计与实现

经济的发展带动了汽车行业快速发展，使我国每一年的汽车产量都在不断增加，推动了相关行业发展，如汽车零部件、汽车检测系统设计等行业，相应的，人们对汽车的设计要求也越来越高，尤其是汽车检测系统设计。汽车检测系统是网络时代和信息时代下的产物，具有很强的网络性，决定其设计离不开网络技术的应用，所以本文作者基于 UDP网络，对汽车检测系统的设计与实现进行了详细分析。

1 基于 UDP网络的汽车检测系统设计优势分析

UDP网络全称为 UDP网络传输协议，其作用在于通过压缩方法将网络数据流量转化成数据包形式，并将压缩后的数据包放入网络中进行传输，该作用也充分显示 UDP网络协议技术原理。被压缩而成的数据包是用字节进行信息传输，报头信息包含在数据包的前 8个字节，而其他数据则包含在剩余的字节中。 UDP网络协议与 UDP网络传输协议即用户数据报协议，主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式在网络中进行传输。数据包的前 8个字节包含报头信息，剩余字节包含实际传输的数据 [1]。

UDP网络传输协议与 TCP网络传输协议相反，是一个面向无连接的传输协议，所以在数据传输过程中的不可靠性较高，即增加了数据传输服务的不可靠性，也反应出 UDP报头所携带的信息与 TCP相比较少，但 UDP

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网络传输协议更适合于汽车检测系统，所以很多汽车检测系统设计都或多或少应用到了 DUP网络传输技术，即通过 UDP网络传输协议将检测到的数据传输到汽车总控制系，以实现对汽车的正常操控。

数据传输中的网络數据包是通过层层累加形成的，所以数据的获取需要去掉数据报头部分后才能得到，一般而言网络传输中 IP数据最多能够携带 65536字节，这意味最终获取的数据不多少，但就 UDP网络传输协议而言，本身就不需要可靠传输，所以与其他网络传输协议相比获取数据的空间更多，因为会省略掉很多报头信息。

UDP网络传输协议的工作原理： UDP网络在进行数据传输时不需要建立连接，也就不需要进行流量控制，同时也没超时重传机制，所以 UDP网络的数据传输速度与其他网络相比较快，故汽车的检测系统设计要基于 UDP网络实现。

2 基于 UDP网络的汽车检测系统设计与实现

2.1 汽车检测系统中各工位计算机的选择

计算机是 UDP网络实现数据传输必不可少的载体，所以应选择防尘性和防震性较好的计算机，可以选择专用的工业计算机工控机和普通商用机，其中工业计算机工控机应用在汽车检测系统中，不但能够有效实现计算机和工位检测控制柜的融合吗，提高汽车检测效率和质量，还有利于提高汽车检测系统的防尘效果及防震效果，但不可否认的是该计算机工控机的成本很高，并且相应的硬件跟新换代也不方便，所以一般小型汽车企业不会选择这种计算机；与工业计算机工控机相比，普通商用机的成本就相对较低，同时相应的硬软件也比较容易跟新换代，虽然其防尘性及防震性不及工业计算机工控机，但用于工作环境比较优越的汽车综合性能检测操作机房还是可以的，面对这些不足可以在设计时适当增设一些除尘防震设备，如空调机、防尘网和换气扇等的安装，所以一般会选择市场上性能好且价钱较为合理的普通商用计算机，以此作为中央控制计算机，实现对数据库（数据通过 UDP网络传输获取）的建立、管理、存档、查询、修改和统计等 [2]。

2.2 汽车检测系统中各工位测控子系统的结构设计

2.2.1 第一工位测控子系统的结构设计

第一工位测控子系统的检测内容包括：汽车的外观、汽车的废气烟度和汽车的车速表。具体结构设计为：利用前面选用的计算机作为第一工位的控机，然后配置相应的废气分析仪、烟度计、速度信号装置、驱动器和到位信号装置。具体检测过程如下：第一，对汽车的外观进行检测；第二，根据汽车的不同型号汽油或柴油发动机，对相应的废气含量、烟度进行检测；第三，对汽车车速进行检测，可利用车速表试验台实现对汽车车速表的检测 [3]。

2.2.2

第二工位测控子系统的结构设计与实现

第二工位测控子系统的检测内容包括：汽车的喇叭声级别、汽车的灯光亮度和侧滑量；具体结构设计如下：先利用专用的商用机组建成第二工位的控机，然后设置相应的喇叭声级别信号监测仪、A/D数据采集装置、灯光仪、侧滑量信号检测仪等。具体检测过程如下：第一，利用全自动灯光仪对汽车的前照灯进行灯光亮度检测；第二，待灯光亮度检测完毕后由控机发送“启送”命令，进而实现对其光束位置、光强度及偏转等动作的测量；第三，待汽车灯的一切信息测量完成后，便通过 UDP网络将获取而来的数据转化成 RS-232信号并传给嵌入式接口控制单元；第四，利用喇叭声级信号检测汽车喇叭声的级别，并对声级进行 0-2v峰值的输出，以保持汽车电压；第五，对于超标的喇叭声可以通过 UDP网络传输协议进行非线性处理，然后通过 A/D将喇叭声对环境造成噪声污染的最大值进行计算、采集和读取；第六，利用位移传感器将侧滑量信号监测仪检测出来的信号转化为电压信号输出 [4]。

2.2.3

第三工位测控子系统的结构设计与实现

第三工位测控子系统的主要检测内容为汽车制动力。具体结构设计为：先根据汽车制动力检测总需求设计与之相对应的汽车反力式滚筒制动力试验台，该制动力试验主要由主机、压力传感单元、光电传感单元、磁接近传感单元、机电传动机构和机械部分组建而成，然后组建左右车轮的制动力测试单元，主要由第三滚筒、磁接近开关和压力传感器组成，为了保证滚筒的筒轴线平行，还使用滚动轴承与轴承座将砂轮支持在框架上。具体检测过程如下：第一，先将需要检测制

图1 传感器信号调理模块结构图

动力的汽车车轮安置到制动砂轮上，然后由主机向电机发出“启动”命令，驱动砂轮旋转；第二，当车轮在电机驱动下发生制动时，汽车车轮的制动器就会产生摩擦力，对制动滚筒砂轮的转动产生了阻碍影响，进而实现旋转方向相反作用力的给予；第三，待反作用力产生后，将其通过测力杠杆作用传至滚筒下方的压力传感器内，然后由压力传感器进行信号采集和处理，最后实现对汽车制动力的检测 [5]。

2.3 汽车检测系统中模拟信号采集、传输和处理设计

2.3.1 传感器信号调理电路设计与实现

传感器信号调理模块结构设计：先确定控制信号，然后选取适合的线性化补偿方法和自动归零途径，最后设置高密度放大器、跟随器和 V/I变换器，其中高密度放大器主要选用环流变送放大器 AD693，能够接收的传感器信号压力为 0mv～ 100mv，可以转变为 0mA～ 20mA的电流信号； V/I变换器的转变系数为 0.2666A/V，输出范围有 4mA～ 20mA、0mA～ 20mA、12mA±8mA三种 [6]。具体传感器信号调理模块结构见图 1。

具体传感信号的调理及采集过程如下：先利用 UDP网络传输协议将控制信号进行线性化补偿，然后将补偿后的控制信号传输到传感模塊，之后通过高密度放大器将信号明确化，最后利用跟随器将具有传感性的信号推送到 V/I变换器（输出范围为 4-20mA），由 V/I变换器将信号转换为数据，实现信号采集。

2.3.2 隔离放大电路的设计与实现

隔离放大电路设计的目的在于隔离外部串入的干扰信号，设计中使用到的隔离放大器为 AD202隔离放大器（隔离电源为 ±7.5V/2mA），该隔离放大器的运作原理在

4～50mA

控制信号

于通过内部的变压器藕合，将输入的信号进行电气隔离，然后通过直流电压变换电路对信号进行处理，最后利用运算放大器将信号传送到 A/D数据采集系统，实现信号中数据的采集 [7]。

隔离电路设计：先通过 125欧姆电阻将输入电流（ 0mA～ 20mA）加到 AD202内输入放大器的同相端，以获取与电流相对应比例的电压（ 0～ 2.5V），然后再通过同样电压比例的放大器 LM324放大，以实现更大输出电压的获得（ 0～ 5V），最终达到外部串入变换和隔离的目的。

3 结语

综上所述，本文作者根据自己对汽车检测系统总结构的了解，分别从计算机选择、各工位测控子系统结构设计、模拟信号采集、传输和处理设计几方面，对基于 UDP网络的汽车检测系统设计及实现进行了详细分析，其中计算机可选择专用的工业计算机工控机和普通商用机；各工位测控子系统结构设计包括了第一、第二和第三工位测控子系统结构设计；模拟信号采集、传输和处理设计包括了传感器信号调理电路设计和隔离放大电路设计，整个设计中的数据传输都是通过 UDP网络实现的。

参考文献：

[1]赵沙沙，张绍军 .汽车检测系统预维修策略研究 [J].民营科技，2011，01：28+257.

[2]金永威，韩韧，朱霜霜 .基于 GSM网络的汽车远程监控防盗报警系统设计与实现 [J].软件导刊，2016，04：92-95.

[3]李强 .汽车检测控制系统网络通信技术 [J].时代汽车，2016，10：82-83.

[4]王德权，黄成海 .汽车发动机装配线 MES中的订单管理系统 [J].组合机床与自动化加工技术，2013，03：127-129+133.

[5]梁勇，马兴平 .汽车自动检测线计算机控制系统的研究 [J].实验技术与管理，2013，09：107-110+121.

[6]马奎 .汽车线束检测系统的设计与实现 [J].中国高新技术企业，2015，22：13-14.

[7]白洁 .汽车检测中计算机系统应用探讨 [J].信息与电脑（理论版），2012，01：131+133.