现代汽车简单地装载了电子设备。从电动座椅,车窗和后视镜等基本便利设备到最新的先进驾驶辅助系统(ADAS),汽车已成为主要的电子平台。然而,这些电子产品系列缺少的就是与外部世界以某种形式进行无线连接。

目前虽然有许多的车辆都有无线功能,如AM/FM、卫星广播、GPS导航以及蓝牙连接。有些甚至提供Wi-Fi热点。但是,汽车不能彼此通信(V2V)或与任何基础设施通信(V2I)。

Telematics的明天会怎么样?

新型车辆中出现的一个连接功能是Telematics。Telematics基本上只是特定类型(例如,传感器)数据的无线传输。在车辆中,Telematics通常通过蜂窝系统发送GPS位置数据。它广泛用于卡车和车队车辆,以跟踪其位置和状况。它也存在于汽车中,但尚未在该领域广泛实施。最着名的例子是通用汽车的OnStar。Telematics使用GPS接收器和通讯模块来报告车辆的位置并发出事故信号。其他功能包括远程开启/关闭车门和紧急服务。

在欧洲,2018年4月之后的所有新车必须具有eCall服务,该服务通过蜂窝连接提供GPS定位。它报告事故并在紧急情况下提供服务。这项政策强制要求所有新车都配备Telematics控制单元(TCU),TCU内置GPS模块、通讯模块和各种传感器以及MCU控制器。这样的功能未来有可能成为美国对于车辆的正式要求。将来,TCU毫无疑问会与汽车内的其他电子系统(包括ADAS)进行交互。

如今,典型的TCU通常可以通过少量芯片实现,例如MCU,所有无线模块(GPS和GSM模块)以及必要的I / O,强制要求是在发生事故或汽车主电瓶无法使用的情况下,应包括单独的备用电池来操作TCU。除此之外,还需要通过电池保护和管理任何相关的稳压器、充电器或DC-DC转换器。

车联网和ADAS

虽然ADAS多年来一直是大多数汽车的选择,但今天它已成为标准设备。它已经向受益于自动控制和紧急报警的司机证明了自己。典型的ADAS包括用于自适应巡航控制和自动制动的雷达、大量摄像头以及实现车道保持和其他防撞系统的超声波传感器。但是目前的车联网产品和ADAS之间并没有联网。

即将出现的是车辆与车辆(V2V)和车辆与道路基础设施(V2I)之间的通信。这些子系统允许汽车自动与附近的其他车辆通信,或者与道路基础设施进行通信,这些道路基础设施可以向驾驶员提供有用的数据。V2V和V2I的主要目标是安全性,V2V将防止汽车相互碰撞,V2I将为驾驶员提供道路状况、道路施工、天气和交通信息,以帮助他们避免延误和事故。

目前两种无线通信标准正在竞争,分别为专用短程通信(DSRC)和基于蜂窝的V2X,其中X指的是其他车辆、基础设施或其他实体。DSRC是两种技术中较老的一种,基于Wi-Fi版本,它是IEEE标准的802.11p,使用5.9-GHz ISM频段,范围最大约300米,系统每秒传输10次汽车位置、方向、速度、转弯状态和制动状态等关键信息。附近的其他车辆将收到它并作出反应,这样的系统将与ADAS联网,允许自动反应以避免碰撞。

C-V2X系统类似,但它使用现有的蜂窝系统进行V2V连接。C-V2X基于当前的LTE蜂窝标准,并且还将使用5.9GHz频带,它包括一个名为PC5的功能,除了蜂窝覆盖之外,它还支持直接V2V连接,总体范围大于DSRC提供的范围,它也将与ADAS之间联网,允许自动制动或转向动作以避免碰撞。

目前,DSRC和C-V2X正在竞争各自的标准。鉴于目前业界的讨论,C-V2X可能是最终的赢家。C-V2X系统在出现时确实包含了向5G标准的迁移路径。与此同时,汽车行业正在考虑即将推出的5G无线系统的作用。如果有了5G的话,它的作用是什么?

ADAS成功的秘诀

预期ADAS性能的关键在于车辆上的传感器以及系统正确解释这些输入并将其转换为告警或控制的能力(见图)。其主要的传感器是雷达和摄像头。光探测和测距(LiDAR)传感器目前太昂贵,但预计未来几年价格和尺寸将大幅减少。未显示的是超声波传感器和红外(IR)相机。

ADAS和智能网联汽车的未来-第1张图片-零帕网

未来的高级驾驶辅助系统(ADAS)将采用一系列通信技术。

每个传感器以不同的方式观察周围环境,雷达     在黑暗中可以透过雨和雪侦测周围环境,用以弥补摄像头,但摄像机可以更详细地看到周围的颜色。不过,红外摄像机也可以在黑暗中拍摄周围环境。该组合提供了冗余和多样性,以尽可能接近现实来构建图像。

这些传感器的输出必须进行组合和解释,以提取它们提供的内容。标准处理器提供了一些传感器预处理;然而,需要更先进的分析来理解输入,本质上是包括DSP、人工智能和机器学习的深度计算。一旦进行实时分析,系统就会以制动或转向的形式提供告警、协助或动作。加上来自V2V和V2I的通信输入,将需要进一步处理,整体效果将是更强大的驾驶辅助以及完整的无人驾驶汽车基础。

自动驾驶汽车

自动驾驶汽车将使用所有当前的ADAS子系统以及一些新版本,V2X连接将成为其中的一部分。自动驾驶开发一直很疯狂,但大多数迹象表明完全推出和被市场接受尚需数年。为了使自动驾驶安全,仍然需要改进激光雷达,地图、机器学习AI处理等传感器。电子产品将成为自动驾驶成功的决定因素,车联网将成为自动驾驶安全的必要条件。另外,自动驾驶的路线还包括更多的处理能力、更低的功耗和更快的车辆间联网能力。

芯片制造商正致力于改进设备,以实现更好的车载网络,如以太网,提高处理能力,以及完善车辆电源管理。主要焦点是视频传感器和相关的处理能力。将更多这些器件集成到更大规模的片上系统(SoC)中,不仅可以显著提高性能,还可以降低成本。例如,将高分辨率摄像头与片上RISC和DSP MCU相结合,如德州仪器公司的TDAxx SoC。在自动驾驶汽车出现之前还需要一段时间。与此同时,随着ADAS的不断进步,将进一步提高安全性并为自动驾驶的未来铺平道路。