『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(bǔ)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)。
全球5G網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型正在如火如茶地進(jìn)行中，并已擁有超過十億的連接數(shù)。5G主要用于擴(kuò)展智能手機(jī)和固定無線接入市場。然而，正如預(yù)期的那樣，5G的應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)超這些領(lǐng)域，覆蓋了更多的應(yīng)用場景。其中一個與5G融合的領(lǐng)域便是日益強(qiáng)勁的物聯(lián)網(wǎng)(IOT)領(lǐng)域。
汽車物聯(lián)網(wǎng)是將各種設(shè)備、傳感器、云計算功能、應(yīng)用程序和其它組件集成到車輛中，形成一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，用于車輛連接、預(yù)測性維護(hù)車隊管理、保險等多個領(lǐng)域。
在車用市場中，物聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)展5G的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求；這些設(shè)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(shè)備、工業(yè)無線傳感器和視頻監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。
從汽車行業(yè)的角度來看，5G RedCap可能用于4G應(yīng)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(yùn)輸途中資產(chǎn)狀況的傳感器中)，如追蹤設(shè)備、充電站、微型移動設(shè)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(bǔ)了低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)、增強(qiáng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)所無法提供的。
圖2-4:5G領(lǐng)域的REDCAP技術(shù)
預(yù)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(luò)運(yùn)營商、原始設(shè)備制造商(OEM)、服務(wù)提供商、應(yīng)用程序開發(fā)人員、互聯(lián)網(wǎng)提供商和道路交通運(yùn)輸部門之間的協(xié)作。該技術(shù)能夠支持低延遲、可靠的應(yīng)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(yù)警。
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(shè)備：其中，藍(lán)牙及其低功耗版本——低功耗藍(lán)牙(LE)已得到較廣泛應(yīng)用。藍(lán)牙作為一種短距離無線標(biāo)準(zhǔn)，常用于將智能手機(jī)與信息娛樂中心相連接，還能提供雙向短信息服務(wù)(SMS)通信與導(dǎo)航智能手機(jī)同步功能，而低功耗藍(lán)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(jī)無鑰匙汽車門禁功能。
數(shù)字鑰匙應(yīng)用程序運(yùn)行在智能手機(jī)(或智能手表)上；其模擬鑰匙扣的功能，同時使用了低功耗藍(lán)牙和UWB技術(shù)。當(dāng)?shù)凸乃{(lán)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(jìn)入或離開車輛時這個過程都會重復(fù)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)(AES)協(xié)議。
圖2-5:高端汽車中的UWB數(shù)字鑰匙應(yīng)用場景
新型UWB技術(shù)能夠通過通道脈沖響應(yīng)(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(dǎo)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(dá)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(dá)的時間，可以獲得來自物體的視線反射，進(jìn)而測定與該物體的距離，從而實現(xiàn)短程雷達(dá)的功能。運(yùn)用此種UWB雷達(dá)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(yīng)用場景的應(yīng)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(dá)應(yīng)用場景
上述兩個例子只是未來應(yīng)用的冰山一角。UWB技術(shù)的應(yīng)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(wù)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(yīng)用。
圖2-8:UWB應(yīng)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。請繼續(xù)關(guān)注~
