『這個(gè)知識(shí)不太冷』系列，旨在幫助小伙伴們喚醒知識(shí)的記憶，將挑選一部分Qorvo劃重點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀解讀，以此溫故知新、查漏補(bǔ)缺。本篇將為您繼續(xù)介紹用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的主要無(wú)線技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)

全球5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型正在如火如茶地進(jìn)行中，并已擁有超過(guò)十億的連接數(shù)。5G主要用于擴(kuò)展智能手機(jī)和固定無(wú)線接入市場(chǎng)。然而，正如預(yù)期的那樣，5G的應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)超這些領(lǐng)域，覆蓋了更多的應(yīng)用場(chǎng)景。其中一個(gè)與5G融合的領(lǐng)域便是日益強(qiáng)勁的物聯(lián)網(wǎng)(IOT)領(lǐng)域。

汽車(chē)物聯(lián)網(wǎng)是將各種設(shè)備、傳感器、云計(jì)算功能、應(yīng)用程序和其它組件集成到車(chē)輛中，形成一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，用于車(chē)輛連接、預(yù)測(cè)性維護(hù)車(chē)隊(duì)管理、保險(xiǎn)等多個(gè)領(lǐng)域。

在車(chē)用市場(chǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)展5G的應(yīng)用范圍，以提高道路安全、解決交通擁堵問(wèn)題，并通過(guò)改善車(chē)隊(duì)管理來(lái)減少污染和能源消耗。車(chē)輛內(nèi)部和周?chē)奈锫?lián)網(wǎng)傳感器將推動(dòng)傳感技術(shù)的發(fā)展，以收集更多關(guān)于車(chē)輛及其所處環(huán)境的信息。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了加油、電動(dòng)汽車(chē)(EV)充電、過(guò)路費(fèi)等費(fèi)用的自動(dòng)支付。

5G輕量化(5G RedCap)技術(shù)是2022年推出的新型5G標(biāo)準(zhǔn)，旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求；這些設(shè)備需要更小巧、更簡(jiǎn)單、成本更低的射頻(RF)解決方案，并且比現(xiàn)有的5G無(wú)線技術(shù)選項(xiàng)具有更長(zhǎng)的電池壽命。5GRedCap在3GPP第17版中得到了定義；其市場(chǎng)興趣點(diǎn)將集中在可穿戴設(shè)備、工業(yè)無(wú)線傳感器和視頻監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

從汽車(chē)行業(yè)的角度來(lái)看，5G RedCap可能用于4G應(yīng)用中(通常部署在入門(mén)級(jí)連接、行車(chē)記錄儀解決方案和車(chē)輛診斷傳感器中，以及監(jiān)測(cè)運(yùn)輸途中資產(chǎn)狀況的傳感器中)，如追蹤設(shè)備、充電站、微型移動(dòng)設(shè)備以及電池供電的傳感器。

5G RedCap有望拓寬5G生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)造更廣泛的連接。如圖2-4所示，它填補(bǔ)了低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)、增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)和超可靠低延遲通信(URLLC)之間的空白，簡(jiǎn)化了5G在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的集成。這些5G RedCap模塊將具有低成本和低功耗的特點(diǎn)；這也是5G標(biāo)準(zhǔn)所無(wú)法提供的。

圖2-4:5G領(lǐng)域的REDCAP技術(shù)

預(yù)測(cè)性邊緣分析

預(yù)測(cè)性邊緣分析對(duì)于車(chē)輛中的移動(dòng)邊緣計(jì)算(MEC)部署至關(guān)重要。它涉及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、原始設(shè)備制造商(OEM)、服務(wù)提供商、應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員、互聯(lián)網(wǎng)提供商和道路交通運(yùn)輸部門(mén)之間的協(xié)作。該技術(shù)能夠支持低延遲、可靠的應(yīng)用，可迅速向駕駛員發(fā)出道路危險(xiǎn)警報(bào)，并提供不良交通狀況的預(yù)警。

藍(lán)牙和超寬帶

如今，眾多車(chē)輛內(nèi)部和外部都配備了多個(gè)低能耗無(wú)線傳感器和通信設(shè)備：其中，藍(lán)牙及其低功耗版本——低功耗藍(lán)牙(LE)已得到較廣泛應(yīng)用。藍(lán)牙作為一種短距離無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，常用于將智能手機(jī)與信息娛樂(lè)中心相連接，還能提供雙向短信息服務(wù)(SMS)通信與導(dǎo)航智能手機(jī)同步功能，而低功耗藍(lán)牙通常用于汽車(chē)鑰匙扣內(nèi)部。

UWB是汽車(chē)行業(yè)中另一種越來(lái)越常見(jiàn)的低功耗無(wú)線技術(shù)。它使用雙向測(cè)距來(lái)確定兩個(gè)UWB收發(fā)器間的距離。該技術(shù)用于UWB錨點(diǎn)、鑰匙扣以及稱(chēng)為數(shù)字鑰匙(Digital Key)的智能手機(jī)無(wú)鑰匙汽車(chē)門(mén)禁功能。

數(shù)字鑰匙應(yīng)用程序運(yùn)行在智能手機(jī)(或智能手表)上；其模擬鑰匙扣的功能，同時(shí)使用了低功耗藍(lán)牙和UWB技術(shù)。當(dāng)?shù)凸乃{(lán)牙與車(chē)輛連接時(shí)，它會(huì)執(zhí)行數(shù)字鑰匙消息傳遞，然后使用公鑰交換數(shù)字鑰匙ID，并驗(yàn)證用戶是否擁有有效ID。接下來(lái)，系統(tǒng)會(huì)初始化UWB收發(fā)器，告訴每個(gè)收發(fā)器已分配好的發(fā)送其加密時(shí)間戳序列信號(hào)的時(shí)間。每次用戶進(jìn)入或離開(kāi)車(chē)輛時(shí)這個(gè)過(guò)程都會(huì)重復(fù)進(jìn)行，如圖2-5所示。UWB測(cè)距包含一項(xiàng)安全功能，旨在確保第三方無(wú)法偽造傳輸并創(chuàng)建錯(cuò)誤的距離測(cè)量值。這一測(cè)距過(guò)程依賴(lài)于安全的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)協(xié)議。

圖2-5:高端汽車(chē)中的UWB數(shù)字鑰匙應(yīng)用場(chǎng)景

新型UWB技術(shù)能夠通過(guò)通道脈沖響應(yīng)(CIR)變化識(shí)別車(chē)內(nèi)乘員，如無(wú)人照看的兒童等，從而防止因車(chē)內(nèi)溫度過(guò)高而導(dǎo)致相關(guān)的人身安全事故。該系統(tǒng)可以識(shí)別乘客的存在，監(jiān)測(cè)心跳或呼吸，并在兒童被留在炎熱的車(chē)內(nèi)時(shí)提醒車(chē)主，如圖2-6所示。

圖2-6:UWB內(nèi)部覆蓋情況示意圖

UWB技術(shù)可用于短程雷達(dá)系統(tǒng)，持續(xù)監(jiān)測(cè)附近車(chē)輛的位置。在如圖2-7所示的系統(tǒng)中，發(fā)射器和單獨(dú)的接收器可以生成一個(gè)直方圖。通過(guò)分析直方圖并提取第一個(gè)峰值到達(dá)的時(shí)間，可以獲得來(lái)自物體的視線反射，進(jìn)而測(cè)定與該物體的距離，從而實(shí)現(xiàn)短程雷達(dá)的功能。運(yùn)用此種UWB雷達(dá)技術(shù)車(chē)輛能夠在其它車(chē)輛靠得太近時(shí)警告駕駛員。這類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于它不需要其它車(chē)輛配備UWB傳感器。

圖2-7:UWB短程雷達(dá)應(yīng)用場(chǎng)景

上述兩個(gè)例子只是未來(lái)應(yīng)用的冰山一角。UWB技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊，包括電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)位、停車(chē)場(chǎng)車(chē)輛定位、自動(dòng)泊車(chē)、停車(chē)場(chǎng)安全支付、乘客服務(wù)接送識(shí)別、行人定位道路安全等多個(gè)方面。圖2-8以圖形方式總結(jié)了其中的部分應(yīng)用。

圖2-8:UWB應(yīng)用場(chǎng)景

我們將在后續(xù)的章節(jié)中繼續(xù)介紹無(wú)線技術(shù)如何革新駕駛體驗(yàn)。