高整合車規LTE模組助力 智慧汽車發展全速前進

2016-04-06
2020將進入無人駕駛車輛元年,自動駕駛汽車預估將有爆發性成長。為實現自動駕駛願景,發展完善的無線聯網技術及雲端分析,將是眾家業者的首要任務,而高整合度的車規LTE通訊模組則可助力智慧汽車加速發展。
從今年來看,智慧汽車已經不僅僅是一個話題,汽車行業的各個先鋒已經開始各自試驗性的研製和道路測試。從理想的狀況來看,智慧汽車將會使得駕駛更守法,更加省時省力,減少堵塞和事故,當然同時也面臨用戶體驗及法規監管的問題。智慧汽車商業化任重道遠,不過從各大汽車企業與物聯網巨頭公布的計畫來看,2020年將成為無人駕駛車輛元年,並從此進入爆發增長。根據IHS預測,2035年無人駕駛汽車保有量將達到五千四百萬輛。產業鏈上的企業仍然需為此目標不斷更新技術,迎接挑戰。

智慧感知/控制 實現無人駕駛願景

實現無人駕駛,未來將是一個階段性的任務,現階段主要是先進駕駛輔助系統(ADAS),以後會逐步實現半自動駕駛(PA),高度自動駕駛(HA),到最後實現完全自動駕駛(FA)。大體來說,無人駕駛汽車需要具備兩套系統:一是智慧感知,二是智慧控制。智慧感知可以通過攝影機、雷達或者其他各類感測器來實現,根據追蹤的車外境況,再回饋給智慧控制系統,來實現汽車的行進的控制。

測距儀可精確測量前後車車距,全球定位系統可確定每輛汽車在地球上的位置和時間節點,數位地圖將即時資料轉化為虛擬圖景。

要實施這些技術,車內的處理器通常是難以完全實現的,複雜的資料需要借助雲端服務來分析和處理,這就離不開巨量資料的傳輸。只有建立高速而穩定的寬頻通訊通道,才能成為真正的聯網汽車(Connected Car),從而變成「物聯網的節點」。在這樣一個節點上,遠端救援、車隊管理、智慧導航、預約維護保養、移動辦公、車企服務、客服中心呼叫與汽車防盜等豐富的客戶應用,才成為可能。因此,車聯網將會是車載智慧終端機、物聯網和雲端計算的組合。

LTE為聯網汽車首選技術

基於物聯網的行動通訊技術對智慧汽車的發展有著重要的推動作用,為智慧汽車概念及功能的拓展有直接的影響和促進。如何選擇「Connected Car」的通訊方式?根據現在的機器對機器(M2M)技術發展的現狀,5G還早,LTE正蓬勃發展,從低速的CAT-M或LPWA技術,到高速的CAT9/10,都已經有比較成熟的方案,LTE無疑現在是最好選擇。

現在車載產品的後裝市場,已經有了種類豐富的產品,例如車機裝置(OBD)、車隊管理終端、胎壓檢測等針對某個單純功能的應用,仍然可以用2G或者3G的通訊方式實現。但是未來,所有的M2M模組,必將從後裝走到前裝,汽車在出廠的時候,都已經自帶通訊模組。

通常模組被整合在汽車的控制台,或者現在多提到的多媒體控制系統CMU,系統平台通過CAN或者LIN匯流排,連接汽車主要部件,從而支援未來車聯網的應用。一種應用是關於輔助駕駛的,例如實現車與路、車與車、車與人、車與城市之間即時聯網,實現資訊互聯互通,從而對車、人、物、路、位置等進行有效的智慧監控、調度和管理。另一種應用是關於車內娛樂系統或者生活服務的,包括視頻音訊等等。

在這樣的需求引領下,高速的通訊方式一定是首選。另外對車載前裝市場來說,引入無線通訊,本身也意味著更大的安全風險,包括硬體是否全部採用車規級的晶片或者元器件,還有多種無線訊號是否會干擾車內其他電子設備的運行,從而引發車輛的安全問題,這些都將考驗無線通訊模組的製造和研發。

智慧汽車商機大 眾家業者趨之若鶩

以上海移遠通訊技術(Quectel)為例,該公司進入車載前裝市場是毫不猶豫的選擇,而前期的積累非常重要,在工業級LTE模組已經大規模應用的情況下,一步步進入汽車前裝市場。在對市場充分調查研究後,該公司選擇投入最成熟的CAT4平台,速率達到150M DL/50M UL。全部採用車規級元/器件,未來將與偉創力工廠合作,在嚴格的品質管控下,借助專有的前裝產品生產線來生產,引入該公司自行設計的全自動機器人測試線,保證產品達到嚴格的車規標準。

車載前裝產品,相對工業級產品來說,不僅是溫度範圍的提升,還有對於安全性的更高階的需求,一方面是聯接的安全,一方面是抗干擾的要求。當然,模組產品最終還要滿足通訊的需求,因為LTE全球規格種類非常多,各個地方都不一樣,相容性是個大問題。汽車的製造也是全球化生產的模式,例如在台灣生產的元件,未來也可能用到其他國家各類車輛,如果通訊模組的通訊規格太單一,就會給廠家研發帶來困擾。考慮到這個問題,有模組廠將模組定義為七模十三頻,能覆蓋全球大部分LTE網路,不管汽車零部件的廠家的產品將銷往何處,該公司的LTE模組都可以聯接當地的網路。

對於未來汽車還有一個可能的應用,就是建立一個車內的Wi-Fi熱點,讓進入車輛的設備都可以隨時隨地上網。因此,模組廠在設計這個車規級模組的時候,內置了Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac功能。另外還整合GPS、Glonass、Beidou、Galileo,可以實現全球衛星定位。考慮到各種藍牙設備的接入,也設置了BT4.1介面。該公司此一LTE模組設計,已經考慮到多種可能的需求,為了儘量減少汽車廠家的設計工作,已盡可能於內部整合多種功能。

對於更遠一點的產品規畫,一方面是提高傳輸速度,模組廠未來將設計CAT9/10模組,達到450Mbit/s的下載速率;並已在籌畫車規級的智慧模組,用Android開放系統,將觸控式螢幕、攝影鏡頭等功能也整合在模組中,車載多媒體設備的設計將變得更加容易。

汽車智慧化是汽車發展的大勢所趨,將成為人工智慧應用最快、空間最大的場景之一。在國家政策和相關業者的推動下將成為未來五年確定的新興發展方向,且將是下一個經濟爆發點,引領下一個「黃金十年」。

(本文作者為上海移遠通訊技術市場總監)

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