克服無線測試複雜挑戰 聯網汽車願景再進一步

現代汽車具有的尖端技術意味著它們與以往的車型有很大不同。在許多領域,傳統的機械系統已經被先進的電子系統取代。這些改變導致汽車的運行效率大幅提高,汽車也因此受益,可以擁有更廣泛的新特性和新功能。
聯網汽車成未來主流

目前市場上正在推出的汽車與之前的車型相比,在許多方面與計算設備有很多共同點。在某些情況下,它們每小時需要處理超過25Gb的資料,以滿足所指定的任務需求。圖1表明,過去幾十年中,汽車電子在汽車總成本中的百分比一直在上升,而且該比例未來有望繼續提高。

圖1 1950年 2030年汽車電子占汽車總體成本的比例分析

直到最近,在汽車設計中整合數位技術的動力還主要是源於取代機械元件。通過這種方式,可以明顯地減輕汽車重量,實現燃油經濟效率的顯著提升。但這僅僅是一個方面,數位技術還可以有發揮其他許多作用的潛力,這些不斷研究開發的新功能包括改進整體的駕駛體驗,使汽車乘客避免潛在的危險,並使汽車與外部世界保持更好的連結。

汽車製造商正在越來越接近於實現「互聯汽車」的目標。這種汽車將須要支援多種通訊技術,並通過這些技術來解決駕駛員/乘客的舒適性和安全性,以及汽車的安全性問題;還能夠更容易地確保汽車保持良好的工作狀態,維修/保養要求也可以得到即時滿足。

市場研究機構Gartner產業分析師預測,到2020年將有超過2.5億互聯汽車行駛在路上,這些汽車將採用WLAN、LTE、藍牙、近場通訊(NFC)、ZigBee等多種不同的無線通訊協定(圖2)。這為汽車製造商及他們的技術合作夥伴提出了一個相當大的、多方面的挑戰。他們不僅須要針對這些獨立的協定得到一個準確的基準(Benchmark),在此基礎之上,他們還必須掌握這些無線訊號會如何相互影響,以及這些無線訊號所處的嚴苛汽車環境將對其性能有何影響。

圖2 互聯汽車所使用的無線技術

汽車聯網三大應用領域

汽車的運行中有幾不同領域,聯通性的提高對於這些領域具有非常高的價值。下面介紹如下:

1. 資訊娛樂及通訊--這將意味著人們在日常生活中所習以為常的聯通能力也可以在他們自己的汽車裡實現。智慧手機將通過無線技術與汽車聯接,可提供免持聽筒通話及多媒體資料的共用等功能。同樣,後排座位上的乘客可以使用如平板電腦等其他可攜式電子設備聯接到Internet,因而他們能夠下載音樂,觀看視頻或參與社交媒體平台的活動。

2. 遠端資訊技術--這將涵蓋廣泛的需要由汽車執行的不同任務。通過無線資料傳輸技術,已經可以進行胎壓監測(通常通過ZigBee)和遠端無鑰匙進入車輛(通過ISM頻段),這有助於最大程度地減小由於使用電纜連線導致的成本和重量。展望未來,遠端資訊技術將不僅僅局限於使駕駛員/乘客受益,通過存取遠端資訊系統資料也可以實現汽車跟蹤並防止盜竊,這將意味著保險公司能夠評估哪些是可能導致事故的情況。遠端資訊系統也將能夠傳輸有關車載診斷的資訊,可以更有效地進行維修保養服務。

3. 先進駕駛輔助系統--目前正在汽車中整合的先進駕駛輔助系統(ADAS)技術使人們漸漸接近完全自動駕駛汽車。車載雷達已經可以實現規避碰撞,並可通過採用適當的機制來幫助變道。借助於車輛對車輛(V2V)和車輛對基礎設施(V2I)之間的通訊,可以在距離較近的汽車之間(及交通信號燈、速度標誌等)無線傳輸道路危險、擁塞情況等非常有價值的資料。這種功能將減輕駕駛員的緊張情緒並改善車輛駕乘人員的安全性。美國國家高速公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration)正在進行這方面的立法,未來所有新生產的新型轎車和卡車將須要整合V2V技術。

表1列出三個領域中包含的不同應用的進一步細節。當然,領先的汽車品牌總想為購車者提供比這裡描述的更多的功能,但考慮到市場的激烈競爭,他們在實現這些目標時需要能夠做到不會帶來過多的額外成本。因此,新功能的測試不能減慢生產過程,也不能要求額外的工程資源,這一點至關重要。

實現汽車聯網 精準測試不可或缺

在電信行業,資料傳輸速率是須要考慮的最重要問題,但對於互聯汽車,低延遲和高可靠性卻關係很大。通過工程師已經採購的測試設備,不僅須要能夠驗證所採用的汽車無線技術的性能,而且還要進行全面的干擾和互通性測試。因此,除了快速的資料輸送量,需要更廣範圍的測試參數。

測試設備的可擴展性也非常重要。在實驗室環境下進行測試僅僅是個開始,產品生命週期應該作為一個整體得到充分的考慮,而不只是在一些孤立的條件下測試。一旦在開發階段已經完成必要的測試,這些測試需要升級以滿足大批量產的要求。重要的是,指定的設備要能夠完成這種轉變。

802.11p是經過批准,對全球公認的802.11 WLAN標準的補充,很可能會在汽車中得到廣泛採用。這種技術可用於汽車內部設置的無線接入,並支援剛剛開始出現的智慧交通系統(ITS)應用。802.11p占用的是5.9GHz頻段,它採用了一系列10MHz寬的通道(六個服務通道,另有一個用於控制)。此協定優先考慮的不是提供高資料容量,而是要建立一個高可靠性、低延遲的無線資料連結。這種確定的技術將能夠用來實施V2V/V2I通訊,採用這種技術,汽車將能夠傳輸與其當前位置和行駛速度/方向有關的資料。之後,上述資料可以被附近的其他車輛接收,如有必要可以採取相應的行動。

以是德科技為例,該公司的MXA N9077A-2FP(圖3)針對802.11p測試而優化(也支援許多其他無線標準),為工程師提供了一個完整的發射測試系統。MXA N9077A-2FP能夠進行全面的頻譜分析,以及相位雜訊和調製測量。此外,它也是一個可擴展的解決方案,能夠應對批量製造中的測試需求。

圖3 是德科技的MXA N9077A-2FP

在整個產品生命週期內,汽車測試要求將會有一些變化,如果要使測試活動能夠更有效地進行,在進行設備採購時須要充分反映這一點。所選擇的設備供應商應該能夠支援早期的開發階段,並且一直到大量生產。因此,正確理解這些清晰的要求所界定的明確含義非常重要。應該考慮到不同應用場景的特定要求,對於變化的情況進行快速反應(如為新興的無線標準添加設備;臨時增加所用的測試單元數量;把測試採購作為資本支出合適還是作為運營支出等)。提供顧問服務的測試可能只需要短期租賃(或許幾個星期),1級供應商可能希望購買新的或二手測試設備,汽車製造商可能會尋求建立一個長期的租賃協定(在某些情況下長達5年)或者是一個完整的資產管理打包方案。

此外,鑑於汽車中所涉及技術的複雜性,而且有些供應商很少提供售後方面的服務,因此獲得一個具有廣泛應用知識工程團隊的支援是很有價值的。這些都是與一個能夠提供全面服務、並最大限度地提高靈活性的設備採購合作夥伴合作所帶來的優勢。同時,這些合作夥伴也應該能夠完成維護、校準,以及可能的舊設備處理工作。

(本文作者Bill Mckinley任職於是德科技,Matt Hodgetts任職於Microlease)

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