车载电子应用技术_李正国主编_9787302465768

车载电子应用技术

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丛书名：国家示范性高等职业院校成果教材·汽车电子技术系列

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    本书介绍了汽车音视频技术的基础知识、汽车音响及汽车视频播放设备的工作原理, 同时讲述了音响改装技术, 并以汽车导航设备为平台, 讲解了北斗及GPS导航定位原理, 对时下流行的汽车无线网络及相关车载电子设备也有介绍。

    本书可作为应用型本科、高职汽车电子及相关专业的教材, 也可供从事车载电子产品研究、开发、制造、生产和管理等方面的工程技术人员参考

　　随着汽车技术的发展及各种高新技术在汽车上的应用，汽车已经由传统的机械装置逐渐演变为一个集机械、电子、计算机、控制、通信等技术于一体的复杂系统，这一过程也被称为汽车的电子化，相关的技术通常被称为汽车电子技术。汽车电子技术按其功能分为汽车电子控制技术和车载电子技术。车载电子技术尚无标准定义，本书讨论的对象一般是指车载电子设备，即在汽车环境下独立使用的电子设备，它主要用于提高汽车的娱乐性、提供各类信息或附属功能，一般包括汽车音响、车载导航系统、信息系统、车载电话及其他娱乐和辅助系统等。也有观点把部分车身控制系统也划归车载电子设备的范畴(此部分不纳入本书讲述范围)。

　　汽车电子技术作为一门电子技术和汽车技术的交叉学科，其重要性越来越引起人们的重视。汽车电子化的过程不仅仅体现在发动机和底盘的电控系统，而且体现在各种中高档轿车的车载电子系统。根据2010—2015年汽车电子领域技术模块专利分布统计，发动机、底盘电子控制系统和安全控制系统占汽车电子的比例分别为17%、16%和13%，而娱乐与信息网络系统作为车载电子的典型代表占比达到20%，如果加上34%的车身控制系统，二者总比例将超过前三者的总和。车载电子技术不仅可以方便、丰富人们的生活，同时也是汽车电子技术研究和应用的重要领域。

　　车载电子设备从早期只有收音机等音响设备发展到目前支持播放DVD视频、卫星导航、无线通信等系统。当前中高档轿车的发展趋势是人、车、环境充分交互，车载信息平台集电子、通信、网络、嵌入式等技术于一体，除了普通的车载多媒体影音娱乐外，普遍配备车载电话、信息导航、无线上网、智能交通、辅助驾驶等先进技术。近年来，苹果、谷歌等IT企业和宝马、奔驰、通用等众多汽车企业深入开展智能导航、自动驾驶等方面的合作，这些是移动互联网和车载电子技术结合的生动实例。随着北斗卫星导航系统在我国完成区域系统建设，并提供正式运行服务，北斗车载应用已成为北斗应用市场的一个极其重要的领域。当前众多车载导航上下游企业都在争夺这个市场份额，这为车载电子技术增加了一个新的课题。

　　为满足相关教学需求，国内外出版过多部汽车音视频改装及汽车导航的专业书籍，但这些著作并没有从整体上讲述车载电子技术的应用状况，要么侧重于传统的汽车音视频改装，要么侧重于GPS导航技术原理讲解，且很少有教材引入信息及网络系统等车载电子应用技术，无法满足汽车电子专业学生对相关知识学习的需求。鉴于此，作者在多年来讲授“汽车音视频技术”“汽车导航技术”“车载电子技术”等课程的基础上，编写了此书。在编写过程中，注意把握车载电子技术发展的趋势，引入北斗导航技术的最新知识和汽车信息网络的最新应用，把握好传统与革新的关系，从结构和基本原理出发，叙述深入浅出，对车载电子应用技术进行了详细、全面、深入的介绍和分析。

　　本书共7章。第1章主要介绍汽车音视频技术的基础知识和主要设备，第2章介绍基本电路知识、无线电调谐器、CD及MP3等汽车音频设备，第3章介绍视频光盘、图像显示设备及汽车音视频改装，第4章介绍卫星导航的基础知识，第5章介绍卫星导航系统的应用，第6章介绍无线通信技术基础知识，第7章介绍车载短距离无线通信应用。本书可作为应用型本科、高职汽车电子及相关专业的教材，也可供从事车载电子产品研究、开发、制造、生产和管理等方面的工程技术人员参考。

　　参加教材编写的人员有：张凯(第1~3章)、于湛(第4章)、李正国(第5~7章)、李武钢(部分素材)。李正国任主编，张凯任副主编。

　　在本书编写过程中查阅了大量的书籍、文献和资料，引用了其中一些技术资料和图表，在此谨向作者表示感谢。同时，在讨论教材体系结构安排和资料收集时，得到了朱方来老师及众多车载电子产品企业的帮助，在此表示衷心的感谢。

　　限于编者水平，疏漏之处在所难免，恳请读者不吝赐教。

　　编者2017年8月

　　第1章汽车音视频技术基础

　　在数字音视频产品大量应用的今天，几乎到处都可看到数字音视频技术的应用，汽车作为一款高度集成化的机电产品，引入了越来越多的音视频设备。本章将介绍音频和视频基础知识、音视频信号数字化和典型汽车音视频设备。

　　1.1音视频技术基础知识

　　1.1.1音频技术基础

　　音频指人耳可以听到的频率在20Hz~20kHz之间的声波(包括噪声)，在有些时候也指储存这些声音内容的文件。

　　1. 声音的产生和传播

　　声音是一种波动现象，产生波动的物体称为声源，如人的声带、乐器等。声波达到的空间范围称为声场，声场中能够传递声音的媒质称为声场的传播媒质。要听到声音，必须同时具备3个基本条件：首先要存在声源；其次要有传播媒质(传声介质，如空气、水等)；最后要有人耳听觉。

　　与其他波动现象一样，声波同样存在波动的振幅、频率和相位。所谓振幅就是振动的幅度；频率则是每秒内往复振动的次数，声波的频率就是声音的频率，其单位为赫［兹］(Hz)；相位则描述简谐振动在某一瞬时的状态，用相位角表示。图11对比了不同振幅、频率和相位的波动现象。

　　图11不同振幅、频率、相位的波动对比

　　声波在传播中会产生直射、反射、折射、绕射和散射等现象。

　　(1) 直射：人耳直接接收到从声源传来的声音称为直射声，它具有声源本身的特性。

　　(2) 反射和折射：声波从一种媒质进入另一种媒质的分界面时，会产生反射现象；遇到障碍物时，还有一部分声波将进入障碍物而产生折射。

　　(3) 绕射(衍射)：当声波遇到墙面或其他障碍物时，会有一部分声波绕过障碍物的边缘而继续向前传播，这种现象称为绕射。

　　(4) 散射：声波传播过程中朝多个方向作不规则反射、折射或衍射称为声波的散射。例如小功率扬声器可使较大范围复杂声场的听众听到声音，这就是声音散射的结果。

　　声波在传播过程中，遇到墙面、天花板或其他各种物体的表面时形成声波反射，并在这些表面产生摩擦而消耗能量从而产生声能衰减，即障碍物对声波的吸收。在建筑物内，常利用某些特殊材料来吸收声能以减弱反射声，达到控制混响时间和消除回声的目的。

　　几个声源产生的声波同时在空气媒质中传播，各分支振动独立地参与叠加的现象称为声波的叠加。其中具有实际意义的是两个频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的声波在空间叠加。对于空间内的不同点，由于两个声波的相位差不同，因而叠加结果会使空间某些点的声波合成幅值加强，产生相干波。

　　声波在空气中传播时，引起介质质点振动，使空气产生疏密变化，这种由于声波振动而对介质(空气)产生的压力称为声压，单位为帕(Pa)或牛顿/米2(N/m2)。人耳能听到的最低声压为0.0002μbar（1个标准大气压为1巴（bar）1bar=100kPa。），称为可听阈(又称听阈)；当声压增大到200~2000μbar时，人耳会产生难受的感觉，称为痛阈。声压级是指声压与基准声压之比并以10为底的对数的20倍。对于空气声，规定基准声压P0=2×10-5Pa，即0.0002μbar。声压级的单位为分贝，通常以dB为单位，它描述了听觉与声功率的变化关系，即LP=20lgP/P0，其中P为声压，P0为基准声压。

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