电子工程概论课件

第8章电子信息技术的应用与展望8.1智能交通中的应用8.1.1汽车电子及导航汽车导航就是使用卫星测量距离，然后将数据储存起来，在显示汽车位置的地图上显示出自己汽车现在所在位置的装置。为使自动导航装置正常工作，必须知道汽车的行驶方向。为此就有必要依据地磁传感器、转向角传感器、车辆速度传感器以及全球定位系统等来检测方向。地磁传感器：该传感器可利用地磁针原理测得绝对方位，但易受大楼及铁桥的影响。转向角传感器：该传感器能正确检出汽车的角速度，但是位置的检出比较困难。8.1智能交通中的应用8.1智能交通中的应用8.1智能交通中的应用全球定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem）：GPS卫星上装有走时精确的原子钟，根据与此同步的时钟及汽车上计算机时刻信号间的收发信时差可以知道无线电波的传送时间，从而求得汽车的位置。汽车GPS导航系统由两部分组成：一部分由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成；另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。8.1智能交通中的应用计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责随时观察辖区内指定监控的汽车的动态和交通情况，因此整个汽车导航系统起码有两大功能：一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图指示出它的所在方位；8.1智能交通中的应用另一个是驾驶指南功能，车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在软盘上，只要在车上接收装置中插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。8.1智能交通中的应用汽车导航的最新发展趋势：车载导航系统的最新发展趋势是利用蓝牙（Bluetooth）无线技术，接收车载GPS传送过来的信号。这样，车载系统只需要接收和处理卫星信号，显示装置则负责地图的存储和位置的重叠。所以，如果用户已经有了掌上型电脑，接下来只需要购买一个信号接收器和成图软件就可以了；掌上电脑就做到了一机多用。其实，很多手机已经具备了GPS的功能，若是加上了地图的重叠功能，就可以变成一套移动导航系统。8.1智能交通中的应用8.1智能交通中的应用车载导航系统除了可以用来为用户指路导航之外，还可以发展出许多其它的用途，比如说寻找附近的加油站，自动提款机，酒店，或者其它一些商店。有的还可以告诉用户如何避免危险地区或是交通堵塞。大多数的车载导航系统利用视觉显示系统，作为人机交流的接口。有些则提供语音系统，让人们直接与导航系统对话，用语音来提醒驾车人何时该转弯，何时该退出高速公路。有的还可以给用户提供一个行经路线的地图，以便回程之用，或是走错了路需要倒回去。8.1.2智能交通系统智能交通系统(ITS)，是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业从而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统，它使交通基础设施能发挥最大效能。该技术于上世纪80年代起源于美国，随后各国都积极寻求在这一领域中的发展。8.1.2智能交通系统智能交通系统在各国实施的情况都有很大区别，在我国交通最大的问题是人口多。此外，交通流的构成也很复杂，除了庞大的机动车流、行人流、自行车流外，还有越来越多的助力自行车等交通方式。8.1.2智能交通系统在城市结构上，我国城市化进程与国外有很大区别，主要体现在城市结构和道路网络的不同。与纽约、伦敦、东京这些有代表性的国际都市相比，国外都市的城市功能区相对分散在市中心的周边地区，而在我国，城市中心区的功能高度集中，近千万人集中在面积狭小的市中心生活、工作，城市的交通压力在这一区域内高度集中。这是我国交通与国外相比一个突出的特点。8.1.2智能交通系统在2008年北京奥运会期间，奥运路线、奥运场馆周边设有120处系统控制交通信号。此外，还建设了交通综合监控系统，该系统包括视频监控、交通流检测和交通违法检测三个子系统。同时，在奥运会场馆周边和相关道路上还建设了80处电视监控点、15套交通事件自动检测系统、80套数字化视频系统。8.1.2智能交通系统在2010年上海世博会期间，智能交通系统同样起到了非常重要的作用。以“公共交通信息服务系统”为例。公共交通承载85%以上的世博会直达客流，是世博会最主要的交通出行方式。公共交通信息服务系统是在公共交通运营调度信息系统的基础上，修改完善而成的。使公共交通快速准时、便捷舒适，减少了晚点延误和因信息不畅造成的拥挤。世博会公共交通信息服务系统包括轨道交通信息服务系统、世博会公交专线信息服务系统、水上巴士信息服务系统、出租汽车信息服务系统等4个子系统。8.1.2智能交通系统8.2工业与农业中的应用8.2.1智能电网智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要优点如下：8.2工业与农业中的应用自动定价。电价不再一成不变，它会根据一天中不同时段来自动定价。（用电高峰，电价自动上扬。不在高峰期熨烫衣服。）自愈性。再也不用担心停电怎么办了，因为智能电网可以在最短的时间内实现自动恢复，在公用事业人员修理之前，保证供电的连续性。互动性。你也可以发电，卖给国家电网。8.2工业与农业中的应用8.2工业与农业中的应用智能电网可以解决精确供能、电力需求侧管理、电网自由接入、多电源互动以及分散储能等问题，它不仅服务于大电网，而且服务于我们的电力终端用户，有可能大大改变我们未来的生活。8.2工业与农业中的应用智能电网通过需求侧管理提高终端响应能力，举一个简单的例子，如果一座建筑、一个工厂有无数个电动机，电梯、水泵、风机都要电动机运行，电动机在启动时的电流是运行电流的5~7倍，如果同时启动将占用大量供电系统的负荷容量，造成供电设备装机容量和投资巨大，但是如果我们通过智能控制，将电机启动时间错开，就可以节约大量的电力负荷和相关投资，这对于智能电网来讲是很容易就能实现的，这样就可以大大提高电力系统效益。8.2工业与农业中的应用智能电网也可以促进新能源的发展。风能和太阳能为主的清洁能源也有其弱点，那就是稳定性差，不如燃煤和燃油机组似的可以保证稳发和饱发。如在夜晚和阴天太阳能就不能保证供发电能，而风能更是转速时有时无，时快时慢。现在智能电网概念的被提了出来，就意味着太阳能和风能的大发展的时期的到来。8.2.2农业信息化在新疆生产建设兵团的棉田里，有这样一幅场景，一架飞机伴随着轰鸣声从低空飞过一望无际的棉田，喷洒着农药；管理人员通过手机短信发布指令，启动自动化深埋式耕层滴灌系统，实现棉田的自动灌溉；通过分布在田间的摄像机，对棉花生长状态和虫害发生情况进行监测。8.2.2农业信息化现在，信息技术和相关产品已经在农业生产和各类经营管理中得到广泛应用，并为农业现代化注入了巨大的活力。大力推广3S技术(即地理信息系统GIS、全球定位系统GPS和遥感技术RS)以及计算机自动控制系统的综合应用，发展基于信息科技的高效农业模式——“精准农业”,已成为现代农业发展的方向。8.2.2农业信息化8.2.2农业信息化可视化农业视频监测系统通过摄像机对农作物生产状态进行宏观和微观观测，通过无线通信设施，将所采集的视频信息传输到管理室，进而通过数模转换，利用计算机网络传输到中心机房进行存贮，供科研人员进行监测与分析棉花生育进程、虫害发生分布及社区管理等。通过采棉机、装备机载棉花产量监测系统，采集棉花产量构成及分布信息，通过卫星传输给播种、施肥、灌溉等具备遥感信息系统的机械，实现精准农业。8.2.2农业信息化引进棉铃虫电磁感应自动测报仪，测报棉铃虫发生规律，通过网络传输给技术人员，为垦区棉铃虫防治提供信息。园区的微机决策平衡施肥系统，根据土壤养分及棉花生长的氮、磷、钾需求量，形成各条田的相关信息，供查询施肥方案。自动化测肥水微机渗灌系统应用张力计采集土壤水分信息，采用微机无线遥感技术，实行电磁阀控制开关，管理农区施肥与灌溉。8.2.2农业信息化8.2.2农业信息化出于成本考虑，这些技术只在我国部分地区得到了应用，但这将是电子信息在农业方面的发展方向。8.3军事中的应用我们常常可以在电影中看到这样的场景，一名战机在追击敌军战机时，从后面锁定了敌机，驾驶员按下导弹发射按钮后导弹就如影随形的跟在敌机身后，最终击落敌机。其实导弹跟踪技术同样要用到我们电子信息所学的知识，下面我们就来了解一下导弹制导系统的基本原理。8.3军事中的应用导弹制导系统是指按一定导引规律将导弹导向目标、控制其质心运动和绕质心运动以及飞行时间程序、指令信号、供电、配电等的各种装置的总称。其作用是适时测量导弹相对目标的位置，确定导弹的飞行轨迹，控制导弹的飞行轨迹和飞行姿态，保证弹头准确命中目标。导弹的制导有很多种方式，但所有这些制导方式都包含着对信息的采集与处理，制导系统获取目标的信息，经过处理与运算后得出导弹的飞行轨迹，并且根据变化修改飞行轨迹。8.3军事中的应用以美国“响尾蛇”导弹为例。导弹由驾驶员通过机载火控雷达和攻击电脑操纵发射与攻击。由载机电源通过发射装置给导弹供电；起动座舱中的致冷开关，在最佳温度范围内给红外探测器连续致冷。进入空战时，起动导弹发射电路。当识别、显示出目标时，位元标器电锁打开，开始跟踪目标；跟踪目标后，准备发射导弹。发射时，先起动弹上的热电池组，给引信中的目标探澜器通电，最后把热电池组的电压加到火箭发动机点火器上点火并接通引信电路。当导弹飞离载机达到安全距离时，引信解除保险。8.3军事中的应用8.3军事中的应用制导部分的组成如下：内装氩致冷的锑化铟探澜器导引头，主要包括位标器、固态电子组件和伺服组件三部分。红外位标器是由陀螺光学装置、电磁线圈、致冷器等组成，用于探测目标位置信息;电子组件由电子元件、连接件和固态电路组成，用其将目标信息转换成跟踪和制导指令信号；伺服组件主要包括燃气发生器、气缸、活塞、摇臂、电磁线圈等，用其把制导电信号转换成控制舵的操纵力矩。8.3军事中的应用8.3军事中的应用这种响尾蛇导弹可是杀手中的杀手，几十年来，颇有威力的“响尾蛇”导弹经历了许多战争和冲突，身影也遍及世界许多国家和地区，可谓大名鼎鼎。1981年8月，美国海军的两架F-14“雄猫”战斗机曾在1分钟内击落利比亚的两架苏-22式攻击机，使用的就是“超级响尾蛇”导弹。1982年马岛战争中，英军10架“海鹞”式战斗机发射27枚“超级响尾蛇”导弹，击落了24架阿根廷飞机。西方传媒称它是“具有划时代意义的空中杀手”。8.4物联网技术物联网的概念是在1999年提出的。物联网的英文名称为TheInternetofThings”。由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。8.4物联网技术8.4物联网技术这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：1、要有相应信息的接收器；2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有CPU；5、要有操作系统；8.4物联网技术6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器；8、遵循物联网的通信协议；9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。8.4物联网技术物联网的用途十分广泛，下面就以一个牲畜溯源的例子来说明一下。例如在某个农场，给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅