作者：Alix Paultre，特約編輯

在我們的社會中，關(guān)于汽車的未來正在進(jìn)行一場激烈而激烈的辯論，主要圍繞汽車動力傳動系統(tǒng)展開。然而，無論引擎蓋下的動力如何，未來每輛車都會面臨一個更大的問題。這個問題是聯(lián)網(wǎng)汽車及其相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。

這種連接是不可避免的。汽車是社會上為數(shù)不多的受到當(dāng)今每一項顛覆性技術(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)。添加車輛信息娛樂和導(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。

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

政府及其監(jiān)管機(jī)構(gòu)也認(rèn)識到聯(lián)網(wǎng)汽車的重要性。例如，美國交通部的智能交通系統(tǒng)聯(lián)合計劃辦公室正在與工業(yè)界合作，與國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)車輛的硬件和軟件，后者將審查結(jié)果。

車輛到網(wǎng)絡(luò)在移動自組織網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點不是固定的，而是從一個位置移動到另一個位置，就像車輛從一個地方移動到另一個地方一樣。V2X 技術(shù)使用稱為車載自組織網(wǎng)絡(luò)的移動自組織網(wǎng)絡(luò)。在美國，V2V 標(biāo)準(zhǔn)被稱為車載環(huán)境無線接入 (WAVE)。

高性能智能天線是實現(xiàn)車輛連接的關(guān)鍵。信息娛樂、導(dǎo)航和 V2X 功能的幾乎每個主要方面都需要一種或另一種無線通信。V2X 技術(shù)基于 5.9GHz 專用短程通信，這是一種專門為快速移動的物體定義的 Wi-Fi 衍生產(chǎn)品，即使在非視距條件下也能建立可靠的無線電鏈路。

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

Continental是一家滿足對先進(jìn)天線和更復(fù)雜通信套件日益增長的需求的公司，該公司以輪胎而不是車輛工程解決方案而聞名。該公司最近收購了Kathrein Automotive，不僅擴(kuò)大了自己的產(chǎn)品組合，而且在不斷增長的關(guān)鍵市場領(lǐng)域獲得了寶貴的開發(fā)專業(yè)知識。

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

目前還沒有針對 V2X 通信的全球標(biāo)準(zhǔn)。雖然中國主要使用基于移動通信的 Cellular-V2X (C-V2X) 技術(shù)，但歐洲和美國正計劃在 C-V2X 的同時引入基于 Wi-Fi（DSRC 和 ITS-G5）的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。多種標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致車輛通信問題。

博世是一家致力于解決這方面問題的公司，它采用通用連接單元對 V2X 采取多標(biāo)準(zhǔn)方法。能夠使用當(dāng)前實施的所有傳輸標(biāo)準(zhǔn)，車輛將能夠相互通信以及與周圍環(huán)境通信，而不管汽車或國家。用于 V2X 數(shù)據(jù)通信的一體化中央控制單元使汽車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。來自硅谷的初創(chuàng)公司Veniam的軟件 管理著一系列通信選項，不斷搜索可用網(wǎng)絡(luò)并在可用網(wǎng)絡(luò)之間自動切換。

車對車CAR2 CAR 通信聯(lián)盟由歐洲領(lǐng)先的汽車制造商、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 短程通信在歐洲開發(fā)、測試和部署 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，解決所有車輛類別，無論品牌或國家。

諾基亞和KDDI已在日本成功展示了 LTE 在汽車中經(jīng)濟(jì)和低延遲連接的使用。作為第一個使用 LTE 的演示，該演示在兩個聯(lián)網(wǎng)汽車應(yīng)用中實施了演進(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)實現(xiàn)下一代車輛間通信的能力。

在日本進(jìn)行的概念驗證試驗旨在將車輛、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、路邊交通信號燈、雷達(dá)和其他功能相互連接起來，使用與諾基亞多接入邊緣計算 (MEC) 傳感器配合使用的非集成系統(tǒng)) 平臺，可顯著降低網(wǎng)絡(luò)延遲。eMBMS 熱點同時向多個用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，允許與多個車輛共享實時信息。

安全性 一個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)中的用戶合法的一種方法是使用標(biāo)記和去中心化數(shù)據(jù)庫技術(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)引入汽車的公司。兩家公司將測試和開發(fā)解決方案，他們的第一個演示者將展示如何使用智能手機(jī)應(yīng)用程序處理汽車共享等應(yīng)用程序的訪問權(quán)限。

區(qū)塊鏈的潛在應(yīng)用不僅包括汽車共享的無鑰匙進(jìn)入，還包括按需服務(wù)、通行費和停車自動支付、服務(wù)保護(hù)和自動駕駛支持。如今，英飛凌的第二代 AURIX 微控制器已經(jīng)可以為汽車中的區(qū)塊鏈功能提供支持。圖 2 顯示了符合最高級別 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)的特殊計算和存儲單元組成，執(zhí)行加密操作，并由其自己的專用防火墻保護(hù)。

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

最新的 AURIX 微控制器具有用于在區(qū)塊鏈中識別的數(shù)字密鑰的安全存儲器，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)過認(rèn)證的安全控制器（例如 OPTIGA 可信平臺模塊 (TPM) 2.0）可以實現(xiàn)更高的安全級別。

車輛到基礎(chǔ)設(shè)施車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，還可以提高車輛和行人的安全性。Neavia Technologies為施工區(qū)域開發(fā)了 V2I 可移動交通燈。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。該燈廣播綠色、橙色和紅色信號的狀態(tài)，在信號相位和時序方面符合 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)計為用于實時開發(fā)和測試新應(yīng)用程序的開放工具，可以配備各種軟件堆棧。還提供了一個遠(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 288 針 DDR4-2666/2400 DIMM，內(nèi)存容量高達(dá) 64 GB，可擴(kuò)展為 1 個 PCIe x16 插槽、2 個 PCIe x4 插槽、4 個 PCI 插槽和 1 個 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 USB 3.1 Gen 2 和四個 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)將在停車或并道等盲點情況下向駕駛員和/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。

行人最簡單、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)用程序來利用任何級別的智能基礎(chǔ)設(shè)施。可以通過應(yīng)用程序利用的新 V2P 功能的一個示例是針對盲人行人的十字路口或交通信號燈的自動電話警報，或者提醒公交巴士運(yùn)營商路上有行人或在車站等候的乘客。

向前發(fā)展汽車的自動化已經(jīng)成為必然，唯一真正的問題是范圍和規(guī)模。智能交通系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅將賦予車輛自主權(quán)，還可以確保車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現(xiàn)這一目標(biāo)。

審核編輯 黃昊宇