無線技術(shù)如何塑造智能交通新時代

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

物聯(lián)網(wǎng)

全球5G網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型正在如火如茶地進行中，并已擁有超過十億的連接數(shù)。5G主要用于擴展智能手機和固定無線接入市場。然而，正如預期的那樣，5G的應用范圍已遠超這些領域，覆蓋了更多的應用場景。其中一個與5G融合的領域便是日益強勁的物聯(lián)網(wǎng)(IOT)領域。

汽車物聯(lián)網(wǎng)是將各種設備、傳感器、云計算功能、應用程序和其它組件集成到車輛中，形成一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，用于車輛連接、預測性維護車隊管理、保險等多個領域。

在車用市場中，物聯(lián)網(wǎng)將進一步擴展5G的應用范圍，以提高道路安全、解決交通擁堵問題，并通過改善車隊管理來減少污染和能源消耗。車輛內(nèi)部和周圍的物聯(lián)網(wǎng)傳感器將推動傳感技術(shù)的發(fā)展，以收集更多關(guān)于車輛及其所處環(huán)境的信息。同時，這項技術(shù)還實現(xiàn)了加油、電動汽車(EV)充電、過路費等費用的自動支付。

5G輕量化(5G RedCap)技術(shù)是2022年推出的新型5G標準，旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)設備的需求；這些設備需要更小巧、更簡單、成本更低的射頻(RF)解決方案，并且比現(xiàn)有的5G無線技術(shù)選項具有更長的電池壽命。5GRedCap在3GPP第17版中得到了定義；其市場興趣點將集中在可穿戴設備、工業(yè)無線傳感器和視頻監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)領域。

從汽車行業(yè)的角度來看，5G RedCap可能用于4G應用中(通常部署在入門級連接、行車記錄儀解決方案和車輛診斷傳感器中，以及監(jiān)測運輸途中資產(chǎn)狀況的傳感器中)，如追蹤設備、充電站、微型移動設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，它填補了低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)、增強型移動寬帶(eMBB)和超可靠低延遲通信(URLLC)之間的空白，簡化了5G在物聯(lián)網(wǎng)應用中的集成。這些5G RedCap模塊將具有低成本和低功耗的特點；這也是5G標準所無法提供的。

圖2-4:5G領域的REDCAP技術(shù)

預測性邊緣分析

預測性邊緣分析對于車輛中的移動邊緣計算(MEC)部署至關(guān)重要。它涉及移動網(wǎng)絡運營商、原始設備制造商(OEM)、服務提供商、應用程序開發(fā)人員、互聯(lián)網(wǎng)提供商和道路交通運輸部門之間的協(xié)作。該技術(shù)能夠支持低延遲、可靠的應用，可迅速向駕駛員發(fā)出道路危險警報，并提供不良交通狀況的預警。

藍牙和超寬帶

如今，眾多車輛內(nèi)部和外部都配備了多個低能耗無線傳感器和通信設備：其中，藍牙及其低功耗版本——低功耗藍牙(LE)已得到較廣泛應用。藍牙作為一種短距離無線標準，常用于將智能手機與信息娛樂中心相連接，還能提供雙向短信息服務(SMS)通信與導航智能手機同步功能，而低功耗藍牙通常用于汽車鑰匙扣內(nèi)部。

UWB是汽車行業(yè)中另一種越來越常見的低功耗無線技術(shù)。它使用雙向測距來確定兩個UWB收發(fā)器間的距離。該技術(shù)用于UWB錨點、鑰匙扣以及稱為數(shù)字鑰匙(Digital Key)的智能手機無鑰匙汽車門禁功能。

數(shù)字鑰匙應用程序運行在智能手機(或智能手表)上；其模擬鑰匙扣的功能，同時使用了低功耗藍牙和UWB技術(shù)。當?shù)凸乃{牙與車輛連接時，它會執(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，并驗證用戶是否擁有有效ID。接下來，系統(tǒng)會初始化UWB收發(fā)器，告訴每個收發(fā)器已分配好的發(fā)送其加密時間戳序列信號的時間。每次用戶進入或離開車輛時這個過程都會重復進行，如圖2-5所示。UWB測距包含一項安全功能，旨在確保第三方無法偽造傳輸并創(chuàng)建錯誤的距離測量值。這一測距過程依賴于安全的高級加密標準(AES)協(xié)議。

圖2-5:高端汽車中的UWB數(shù)字鑰匙應用場景

新型UWB技術(shù)能夠通過通道脈沖響應(CIR)變化識別車內(nèi)乘員，如無人照看的兒童等，從而防止因車內(nèi)溫度過高而導致相關(guān)的人身安全事故。該系統(tǒng)可以識別乘客的存在，監(jiān)測心跳或呼吸，并在兒童被留在炎熱的車內(nèi)時提醒車主，如圖2-6所示。

圖2-6:UWB內(nèi)部覆蓋情況示意圖

UWB技術(shù)可用于短程雷達系統(tǒng)，持續(xù)監(jiān)測附近車輛的位置。在如圖2-7所示的系統(tǒng)中，發(fā)射器和單獨的接收器可以生成一個直方圖。通過分析直方圖并提取第一個峰值到達的時間，可以獲得來自物體的視線反射，進而測定與該物體的距離，從而實現(xiàn)短程雷達的功能。運用此種UWB雷達技術(shù)車輛能夠在其它車輛靠得太近時警告駕駛員。這類應用場景的應用優(yōu)勢在于它不需要其它車輛配備UWB傳感器。

圖2-7:UWB短程雷達應用場景

上述兩個例子只是未來應用的冰山一角。UWB技術(shù)的應用前景非常廣闊，包括電動汽車充電對位、停車場車輛定位、自動泊車、停車場安全支付、乘客服務接送識別、行人定位道路安全等多個方面。圖2-8以圖形方式總結(jié)了其中的部分應用。

圖2-8:UWB應用場景

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