作者：Alix Paultre，特約編輯

在我們的社會(huì)中，關(guān)于汽車(chē)的未來(lái)正在進(jìn)行一場(chǎng)激烈而激烈的辯論，主要圍繞汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)。然而，無(wú)論引擎蓋下的動(dòng)力如何，未來(lái)每輛車(chē)都會(huì)面臨一個(gè)更大的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題是聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)及其相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。

這種連接是不可避免的。汽車(chē)是社會(huì)上為數(shù)不多的受到當(dāng)今每一項(xiàng)顛覆性技術(shù)進(jìn)步影響的領(lǐng)域之一，從先進(jìn)的電力電子設(shè)備到自主智能系統(tǒng)。添加車(chē)輛信息娛樂(lè)和導(dǎo)航系統(tǒng)所需的云連接，您就擁有了智能交通環(huán)境的構(gòu)建塊。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)這種連接從板級(jí)延伸到市政基礎(chǔ)設(shè)施本身，并以“V2X”一詞表示，意思是“車(chē)聯(lián)網(wǎng)”。下一代汽車(chē)不僅會(huì)與內(nèi)部傳感器和系統(tǒng)通信，還會(huì)與其他汽車(chē)和道路通信。V2X 的子集是車(chē)對(duì)車(chē) (V2V)、車(chē)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I)、車(chē)對(duì)網(wǎng)絡(luò) (V2N) 和車(chē)對(duì)行人 (V2P)。在很多情況下，一些解決方案和服務(wù)會(huì)重疊，隨著核心技術(shù)的不斷成熟，融合將越來(lái)越多地集成設(shè)備級(jí)別的功能。

政府及其監(jiān)管機(jī)構(gòu)也認(rèn)識(shí)到聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)的重要性。例如，美國(guó)交通部的智能交通系統(tǒng)聯(lián)合計(jì)劃辦公室正在與工業(yè)界合作，與國(guó)家公路交通安全管理局一起制定嚴(yán)格的控制措施，以防止篡改聯(lián)網(wǎng)車(chē)輛的硬件和軟件，后者將審查結(jié)果。

車(chē)輛到網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)不是固定的，而是從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，就像車(chē)輛從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方一樣。V2X 技術(shù)使用稱(chēng)為車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)。在美國(guó)，V2V 標(biāo)準(zhǔn)被稱(chēng)為車(chē)載環(huán)境無(wú)線(xiàn)接入 (WAVE)。

高性能智能天線(xiàn)是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛連接的關(guān)鍵。信息娛樂(lè)、導(dǎo)航和 V2X 功能的幾乎每個(gè)主要方面都需要一種或另一種無(wú)線(xiàn)通信。V2X 技術(shù)基于 5.9GHz 專(zhuān)用短程通信，這是一種專(zhuān)門(mén)為快速移動(dòng)的物體定義的 Wi-Fi 衍生產(chǎn)品，即使在非視距條件下也能建立可靠的無(wú)線(xiàn)電鏈路。

今天的汽車(chē)可以擁有多達(dá) 20 根或更多的天線(xiàn)，而添加與 5G 等下一代通信技術(shù)兼容的先進(jìn)車(chē)輛連接將增加對(duì)高性能智能天線(xiàn)解決方案的需求。射頻透明材料的使用增加將緩解一些安裝問(wèn)題，天線(xiàn)最終可能會(huì)集成到汽車(chē)本身的車(chē)身中。

Continental是一家滿(mǎn)足對(duì)先進(jìn)天線(xiàn)和更復(fù)雜通信套件日益增長(zhǎng)的需求的公司，該公司以輪胎而不是車(chē)輛工程解決方案而聞名。該公司最近收購(gòu)了Kathrein Automotive，不僅擴(kuò)大了自己的產(chǎn)品組合，而且在不斷增長(zhǎng)的關(guān)鍵市場(chǎng)領(lǐng)域獲得了寶貴的開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

Kathrein Automotive 和 Continental 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了兩種聯(lián)網(wǎng)解決方案：智能天線(xiàn)模塊和多功能智能設(shè)備終端。智能天線(xiàn)模塊取代了之前分散在車(chē)內(nèi)的天線(xiàn)，成為中央多天線(xiàn)接入點(diǎn)。該模塊可以通過(guò) Wi-Fi 和 WLAN n/ac 與基礎(chǔ)設(shè)施、通過(guò) IEEE 802.11p 的其他汽車(chē)、通過(guò) BLE 和 Wi-Fi、蜂窩網(wǎng)絡(luò) (LTE/UMTS)、衛(wèi)星導(dǎo)航 (GNSS) 或無(wú)線(xiàn)電廣播的智能手機(jī)共享信息（調(diào)幅/調(diào)頻）。

目前還沒(méi)有針對(duì) V2X 通信的全球標(biāo)準(zhǔn)。雖然中國(guó)主要使用基于移動(dòng)通信的 Cellular-V2X (C-V2X) 技術(shù)，但歐洲和美國(guó)正計(jì)劃在 C-V2X 的同時(shí)引入基于 Wi-Fi（DSRC 和 ITS-G5）的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。多種標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致車(chē)輛通信問(wèn)題。

博世是一家致力于解決這方面問(wèn)題的公司，它采用通用連接單元對(duì) V2X 采取多標(biāo)準(zhǔn)方法。能夠使用當(dāng)前實(shí)施的所有傳輸標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)輛將能夠相互通信以及與周?chē)h(huán)境通信，而不管汽車(chē)或國(guó)家。用于 V2X 數(shù)據(jù)通信的一體化中央控制單元使汽車(chē)能夠使用任何可用的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，并且在 Wi-Fi 較差的地區(qū)，它可以使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。來(lái)自硅谷的初創(chuàng)公司Veniam的軟件 管理著一系列通信選項(xiàng)，不斷搜索可用網(wǎng)絡(luò)并在可用網(wǎng)絡(luò)之間自動(dòng)切換。

車(chē)對(duì)車(chē)CAR2 CAR 通信聯(lián)盟由歐洲領(lǐng)先的汽車(chē)制造商、設(shè)備供應(yīng)商和致力于合作智能交通系統(tǒng)和服務(wù) (C-ITS) 的研究機(jī)構(gòu)組成。主要目標(biāo)是使用 V2V 和 V2I 短程通信在歐洲開(kāi)發(fā)、測(cè)試和部署 C-ITS，以提高道路安全和道路效率。該聯(lián)盟的目標(biāo)是確保互操作性，解決所有車(chē)輛類(lèi)別，無(wú)論品牌或國(guó)家。

諾基亞和KDDI已在日本成功展示了 LTE 在汽車(chē)中經(jīng)濟(jì)和低延遲連接的使用。作為第一個(gè)使用 LTE 的演示，該演示在兩個(gè)聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)應(yīng)用中實(shí)施了演進(jìn)的多媒體廣播多播服務(wù) (eMBMS) 標(biāo)準(zhǔn)，展示了蜂窩技術(shù)實(shí)現(xiàn)下一代車(chē)輛間通信的能力。

在日本進(jìn)行的概念驗(yàn)證試驗(yàn)旨在將車(chē)輛、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、路邊交通信號(hào)燈、雷達(dá)和其他功能相互連接起來(lái)，使用與諾基亞多接入邊緣計(jì)算 (MEC) 傳感器配合使用的非集成系統(tǒng)) 平臺(tái)，可顯著降低網(wǎng)絡(luò)延遲。eMBMS 熱點(diǎn)同時(shí)向多個(gè)用戶(hù)發(fā)送數(shù)據(jù)，允許與多個(gè)車(chē)輛共享實(shí)時(shí)信息。

安全性 一個(gè)集成的支持云的智能駕駛環(huán)境必須同樣安全可靠，這需要安全操作。確保網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)合法的一種方法是使用標(biāo)記和去中心化數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，如區(qū)塊鏈。英飛凌科技和初創(chuàng)公司XAIN是幾家致力于將區(qū)塊鏈技術(shù)引入汽車(chē)的公司。兩家公司將測(cè)試和開(kāi)發(fā)解決方案，他們的第一個(gè)演示者將展示如何使用智能手機(jī)應(yīng)用程序處理汽車(chē)共享等應(yīng)用程序的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。

區(qū)塊鏈的潛在應(yīng)用不僅包括汽車(chē)共享的無(wú)鑰匙進(jìn)入，還包括按需服務(wù)、通行費(fèi)和停車(chē)自動(dòng)支付、服務(wù)保護(hù)和自動(dòng)駕駛支持。如今，英飛凌的第二代 AURIX 微控制器已經(jīng)可以為汽車(chē)中的區(qū)塊鏈功能提供支持。圖 2 顯示了符合最高級(jí)別 EVITA 安全性的嵌入式硬件安全模塊。該設(shè)備由微控制器內(nèi)的特殊計(jì)算和存儲(chǔ)單元組成，執(zhí)行加密操作，并由其自己的專(zhuān)用防火墻保護(hù)。

圖 2：該嵌入式硬件安全模塊符合最高級(jí)別的 EVITA 安全性。（圖片：英飛凌）

最新的 AURIX 微控制器具有用于在區(qū)塊鏈中識(shí)別的數(shù)字密鑰的安全存儲(chǔ)器，并且可以執(zhí)行區(qū)塊鏈操作，例如散列或數(shù)字簽名。經(jīng)過(guò)認(rèn)證的安全控制器（例如 OPTIGA 可信平臺(tái)模塊 (TPM) 2.0）可以實(shí)現(xiàn)更高的安全級(jí)別。

車(chē)輛到基礎(chǔ)設(shè)施車(chē)輛與道路及其上的設(shè)備進(jìn)行通信也很重要。V2I 和 V2N 不僅可以改善交通流量，還可以提高車(chē)輛和行人的安全性。Neavia Technologies為施工區(qū)域開(kāi)發(fā)了 V2I 可移動(dòng)交通燈。這些燈具有先進(jìn)的警告和控制功能，具有 802.11p 通信單元和用于 5.8-GHz 至 5.9-GHz 頻段的全向天線(xiàn)。該燈廣播綠色、橙色和紅色信號(hào)的狀態(tài)，在信號(hào)相位和時(shí)序方面符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)、BTP 和 SAE 標(biāo)準(zhǔn)，并具有可連續(xù)運(yùn)行一周以上的可充電電池。

Neavia 的 V2I 站是一個(gè)用于 V2V 和 V2I 通信的路邊智能交通系統(tǒng) (ITS) 站，它也在 5.9 GHz 頻段上運(yùn)行，符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)。它被設(shè)計(jì)為用于實(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)和測(cè)試新應(yīng)用程序的開(kāi)放工具，可以配備各種軟件堆棧。還提供了一個(gè)遠(yuǎn)程控制管理軟件，一組接口使該站能夠與現(xiàn)有的傳感器或交通信號(hào)燈進(jìn)行通信。

Axiomtek的IMB523工業(yè)ATX主板適用于交通基礎(chǔ)設(shè)施， 采用第8代Intel Core i7/i5/i3、Coffee Lake Pentium和Celeron處理器以及Intel Q370芯片組（圖3）。ATX 主板配備四個(gè) 288 針 DDR4-2666/2400 DIMM，內(nèi)存容量高達(dá) 64 GB，可擴(kuò)展為 1 個(gè) PCIe x16 插槽、2 個(gè) PCIe x4 插槽、4 個(gè) PCI 插槽和 1 個(gè) PCI Express Mini Card 插槽。主板采用 Intel HD Graphics，提供快速視頻加速，支持 DisplayPort、DVI-D、HDMI 或 VGA 的三視圖功能，分辨率高達(dá) 4K2K，并提供兩個(gè) USB 3.1 Gen 2 和四個(gè) USB 3.1 Gen 1 端口.

圖 3：Axiomtek 的 IMB523 工業(yè) ATX 主板采用第 8 代 Intel Core i7/i5/i3。（圖片：Axiomtek）

車(chē)輛到行人的V2P 通信將源自并支持其他 V2X 系統(tǒng)。行人輔助功能可以部署在車(chē)輛、市政基礎(chǔ)設(shè)施以及行人本身中，所有這些都將交互以提供最佳功能和冗余。這些系統(tǒng)將在停車(chē)或并道等盲點(diǎn)情況下向駕駛員和/或行人提供警告、碰撞警告以及交叉口管理和左轉(zhuǎn)輔助等其他警報(bào)。

行人最簡(jiǎn)單、最明顯的 V2P 界面是他們的智能手機(jī)，可以創(chuàng)建各種應(yīng)用程序來(lái)利用任何級(jí)別的智能基礎(chǔ)設(shè)施?？梢酝ㄟ^(guò)應(yīng)用程序利用的新 V2P 功能的一個(gè)示例是針對(duì)盲人行人的十字路口或交通信號(hào)燈的自動(dòng)電話(huà)警報(bào)，或者提醒公交巴士運(yùn)營(yíng)商路上有行人或在車(chē)站等候的乘客。

向前發(fā)展汽車(chē)的自動(dòng)化已經(jīng)成為必然，唯一真正的問(wèn)題是范圍和規(guī)模。智能交通系統(tǒng)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅將賦予車(chē)輛自主權(quán)，還可以確保車(chē)輛和人以有利于社區(qū)的方式安全、可靠地交互。適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)集成將幫助我們盡可能快速有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

審核編輯 黃昊宇