如何实现与汽车交流

作者：Alix Paultre，特约编辑

在我们的社会中，关于汽车的未来正在进行一场激烈而激烈的辩论，主要围绕汽车动力传动系统展开。然而，无论引擎盖下的动力如何，未来每辆车都会面临一个更大的问题。这个问题是联网汽车及其相关基础设施的发展。

这种连接是不可避免的。汽车是社会上为数不多的受到当今每一项颠覆性技术进步影响的领域之一，从先进的电力电子设备到自主智能系统。添加车辆信息娱乐和导航系统所需的云连接，您就拥有了智能交通环境的构建块。

车联网这种连接从板级延伸到市政基础设施本身，并以“V2X”一词表示，意思是“车联网”。下一代汽车不仅会与内部传感器和系统通信，还会与其他汽车和道路通信。V2X 的子集是车对车 (V2V)、车对基础设施 (V2I)、车对网络 (V2N) 和车对行人 (V2P)。在很多情况下，一些解决方案和服务会重叠，随着核心技术的不断成熟，融合将越来越多地集成设备级别的功能。

政府及其监管机构也认识到联网汽车的重要性。例如，美国交通部的智能交通系统联合计划办公室正在与工业界合作，与国家公路交通安全管理局一起制定严格的控制措施，以防止篡改联网车辆的硬件和软件，后者将审查结果。

车辆到网络在移动自组织网络中，节点不是固定的，而是从一个位置移动到另一个位置，就像车辆从一个地方移动到另一个地方一样。V2X 技术使用称为车载自组织网络的移动自组织网络。在美国，V2V 标准被称为车载环境无线接入 (WAVE)。

高性能智能天线是实现车辆连接的关键。信息娱乐、导航和 V2X 功能的几乎每个主要方面都需要一种或另一种无线通信。V2X 技术基于 5.9GHz 专用短程通信，这是一种专门为快速移动的物体定义的 Wi-Fi 衍生产品，即使在非视距条件下也能建立可靠的无线电链路。

今天的汽车可以拥有多达 20 根或更多的天线，而添加与 5G 等下一代通信技术兼容的先进车辆连接将增加对高性能智能天线解决方案的需求。射频透明材料的使用增加将缓解一些安装问题，天线最终可能会集成到汽车本身的车身中。

Continental是一家满足对先进天线和更复杂通信套件日益增长的需求的公司，该公司以轮胎而不是车辆工程解决方案而闻名。该公司最近收购了Kathrein Automotive，不仅扩大了自己的产品组合，而且在不断增长的关键市场领域获得了宝贵的开发专业知识。

Kathrein Automotive 和 Continental 联合开发了两种联网解决方案：智能天线模块和多功能智能设备终端。智能天线模块取代了之前分散在车内的天线，成为中央多天线接入点。该模块可以通过 Wi-Fi 和 WLAN n/ac 与基础设施、通过 IEEE 802.11p 的其他汽车、通过 BLE 和 Wi-Fi、蜂窝网络 (LTE/UMTS)、卫星导航 (GNSS) 或无线电广播的智能手机共享信息（调幅/调频）。

目前还没有针对 V2X 通信的全球标准。虽然中国主要使用基于移动通信的 Cellular-V2X (C-V2X) 技术，但欧洲和美国正计划在 C-V2X 的同时引入基于 Wi-Fi（DSRC 和 ITS-G5）的传输标准。多种标准可能导致车辆通信问题。

博世是一家致力于解决这方面问题的公司，它采用通用连接单元对 V2X 采取多标准方法。能够使用当前实施的所有传输标准，车辆将能够相互通信以及与周围环境通信，而不管汽车或国家。用于 V2X 数据通信的一体化中央控制单元使汽车能够使用任何可用的 Wi-Fi 网络，并且在 Wi-Fi 较差的地区，它可以使用蜂窝网络进行通信。来自硅谷的初创公司Veniam的软件 管理着一系列通信选项，不断搜索可用网络并在可用网络之间自动切换。

车对车CAR2 CAR 通信联盟由欧洲领先的汽车制造商、设备供应商和致力于合作智能交通系统和服务 (C-ITS) 的研究机构组成。主要目标是使用 V2V 和 V2I 短程通信在欧洲开发、测试和部署 C-ITS，以提高道路安全和道路效率。该联盟的目标是确保互操作性，解决所有车辆类别，无论品牌或国家。

诺基亚和KDDI已在日本成功展示了 LTE 在汽车中经济和低延迟连接的使用。作为第一个使用 LTE 的演示，该演示在两个联网汽车应用中实施了演进的多媒体广播多播服务 (eMBMS) 标准，展示了蜂窝技术实现下一代车辆间通信的能力。

在日本进行的概念验证试验旨在将车辆、网络基础设施、路边交通信号灯、雷达和其他功能相互连接起来，使用与诺基亚多接入边缘计算 (MEC) 传感器配合使用的非集成系统) 平台，可显着降低网络延迟。eMBMS 热点同时向多个用户发送数据，允许与多个车辆共享实时信息。

安全性 一个集成的支持云的智能驾驶环境必须同样安全可靠，这需要安全操作。确保网络中的用户合法的一种方法是使用标记和去中心化数据库技术，如区块链。英飞凌科技和初创公司XAIN是几家致力于将区块链技术引入汽车的公司。两家公司将测试和开发解决方案，他们的第一个演示者将展示如何使用智能手机应用程序处理汽车共享等应用程序的访问权限。

区块链的潜在应用不仅包括汽车共享的无钥匙进入，还包括按需服务、通行费和停车自动支付、服务保护和自动驾驶支持。如今，英飞凌的第二代 AURIX 微控制器已经可以为汽车中的区块链功能提供支持。图 2 显示了符合最高级别 EVITA 安全性的嵌入式硬件安全模块。该设备由微控制器内的特殊计算和存储单元组成，执行加密操作，并由其自己的专用防火墙保护。

图 2：该嵌入式硬件安全模块符合最高级别的 EVITA 安全性。（图片：英飞凌）

最新的 AURIX 微控制器具有用于在区块链中识别的数字密钥的安全存储器，并且可以执行区块链操作，例如散列或数字签名。经过认证的安全控制器（例如 OPTIGA 可信平台模块 (TPM) 2.0）可以实现更高的安全级别。

车辆到基础设施车辆与道路及其上的设备进行通信也很重要。V2I 和 V2N 不仅可以改善交通流量，还可以提高车辆和行人的安全性。Neavia Technologies为施工区域开发了 V2I 可移动交通灯。这些灯具有先进的警告和控制功能，具有 802.11p 通信单元和用于 5.8-GHz 至 5.9-GHz 频段的全向天线。该灯广播绿色、橙色和红色信号的状态，在信号相位和时序方面符合 ETSI 标准、BTP 和 SAE 标准，并具有可连续运行一周以上的可充电电池。

Neavia 的 V2I 站是一个用于 V2V 和 V2I 通信的路边智能交通系统 (ITS) 站，它也在 5.9 GHz 频段上运行，符合 ETSI 标准。它被设计为用于实时开发和测试新应用程序的开放工具，可以配备各种软件堆栈。还提供了一个远程控制管理软件，一组接口使该站能够与现有的传感器或交通信号灯进行通信。

Axiomtek的IMB523工业ATX主板适用于交通基础设施， 采用第8代Intel Core i7/i5/i3、Coffee Lake Pentium和Celeron处理器以及Intel Q370芯片组（图3）。ATX 主板配备四个 288 针 DDR4-2666/2400 DIMM，内存容量高达 64 GB，可扩展为 1 个 PCIe x16 插槽、2 个 PCIe x4 插槽、4 个 PCI 插槽和 1 个 PCI Express Mini Card 插槽。主板采用 Intel HD Graphics，提供快速视频加速，支持 DisplayPort、DVI-D、HDMI 或 VGA 的三视图功能，分辨率高达 4K2K，并提供两个 USB 3.1 Gen 2 和四个 USB 3.1 Gen 1 端口.

图 3：Axiomtek 的 IMB523 工业 ATX 主板采用第 8 代 Intel Core i7/i5/i3。（图片：Axiomtek）

车辆到行人的V2P 通信将源自并支持其他 V2X 系统。行人辅助功能可以部署在车辆、市政基础设施以及行人本身中，所有这些都将交互以提供最佳功能和冗余。这些系统将在停车或并道等盲点情况下向驾驶员和/或行人提供警告、碰撞警告以及交叉口管理和左转辅助等其他警报。

行人最简单、最明显的 V2P 界面是他们的智能手机，可以创建各种应用程序来利用任何级别的智能基础设施。可以通过应用程序利用的新 V2P 功能的一个示例是针对盲人行人的十字路口或交通信号灯的自动电话警报，或者提醒公交巴士运营商路上有行人或在车站等候的乘客。

向前发展汽车的自动化已经成为必然，唯一真正的问题是范围和规模。智能交通系统和车联网技术不仅将赋予车辆自主权，还可以确保车辆和人以有利于社区的方式安全、可靠地交互。适当的系统集成将帮助我们尽可能快速有效地实现这一目标。

审核编辑 黄昊宇