互聯(lián)汽車安全、速率與可靠性、舒適度擴(kuò)大頻率范圍現(xiàn)在起步

1.互聯(lián)汽車的安全性源自內(nèi)部；2.極高的數(shù)據(jù)速率與可靠性成為關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)；3.5G 通信系統(tǒng)提高無人駕駛汽車的舒適度；4.必須擴(kuò)大頻率范圍；5.未來從現(xiàn)在起步。

人類是非常復(fù)雜的生物：我們的大腦通過神經(jīng)系統(tǒng)將信號傳送到肌肉。與此同時(shí)，我們的神經(jīng)將感覺器官感知到的沖動傳送到大腦。這樣我們就能夠在所處的環(huán)境中進(jìn)行溝通、有所行為并作出反應(yīng)。自動駕駛的工作原理大致相同：汽車必須對外界的影響作出反應(yīng)，同時(shí)同步的與環(huán)境進(jìn)行溝通。這類車輛主要需要的是以整臺車中安裝的性能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)為形式的大腦、傳感器形式的觸覺功能、汽車以太網(wǎng)，以及高性能的 5G 通信系統(tǒng)。打個(gè)比方，汽車以太網(wǎng)構(gòu)成的是神經(jīng)系統(tǒng)，而天線則是耳朵和嘴巴。在這一過程中，它們將會使未來的自動駕駛成為現(xiàn)實(shí)。

互聯(lián)汽車的安全性源自內(nèi)部

就像人一樣，自動駕駛汽車必須從內(nèi)部來促進(jìn)安全性，獨(dú)立運(yùn)行。高度并且完全自動化的汽車必須能夠通過自身的感覺系統(tǒng)與致動系統(tǒng)，獨(dú)立的管理各種安全問題。并且，在這樣做的同時(shí)不得依賴于行駛在路上的其他車輛或者基礎(chǔ)設(shè)施所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。因此，車輛需要的是來自傳感器的數(shù)據(jù)，以及一個(gè)敏捷的神經(jīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)傳送給整臺車中安裝的全部計(jì)算單元。汽車以太網(wǎng)恰恰就在這方面發(fā)揮了作用。由于從 IT 中興起的技術(shù)已經(jīng)證實(shí)了自身的能力，因此以太網(wǎng)可以作為汽車制造商的神經(jīng)系統(tǒng)。從傳輸速度、容錯以及首要的安全性上來說，這些技術(shù)可以滿足汽車行業(yè)的需求。此外，以太網(wǎng)被認(rèn)為是面向未來準(zhǔn)備就緒的，而這一特點(diǎn)對于自動駕駛極其重要。

極高的數(shù)據(jù)速率與可靠性成為關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)

汽車以太網(wǎng)將使在車內(nèi)達(dá)到極高的數(shù)據(jù)速度成為可能。目前，汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的速度最高可到 10 Gbps。今年拉斯維加斯的 CES 上已經(jīng)展示過了初期的解決方案。高帶寬與快速的信號處理對于自動駕駛具有至關(guān)重要的作用。此外，以太網(wǎng)必須自動防故障，并且高度可靠。為了做到這一點(diǎn)，汽車會配備冗余的線束，可以彌補(bǔ)局部故障的問題，并且便于整個(gè)系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。提高以太網(wǎng)可靠性的另一條途徑就是采用環(huán)形的線纜排列方式。使用了這種系統(tǒng)后，即使環(huán)上有一個(gè)點(diǎn)完全失效，各個(gè)獨(dú)立的組件仍然可以繼續(xù)相互通信。

以太網(wǎng)必須執(zhí)行的一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)就是迅速可靠的將汽車傳感器產(chǎn)生的安全相關(guān)數(shù)據(jù)提供給各計(jì)算單元。這樣將使車輛能夠在城市交通中自主運(yùn)行。自動駕駛還會需要其他的數(shù)據(jù)，尤其可以提高行駛的平順性。這些數(shù)據(jù)將由汽車的天線生成。此外還必須滿足特定的要求，從而將外部數(shù)據(jù)快速的反饋給車輛的電腦。

5G 通信系統(tǒng)提高無人駕駛汽車的舒適度

天線已經(jīng)成為互聯(lián)駕駛中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分?？梢杂糜谔峁┩ㄟ^以太網(wǎng)從其他車輛或者基礎(chǔ)設(shè)施處收到的信號，并且為汽車中用于計(jì)算的大腦提供一個(gè)連接平臺。這種所謂的預(yù)處理傳感器系統(tǒng)有些類似于互聯(lián)車輛發(fā)出的聲音，通過這種聲音，車輛可以與環(huán)境進(jìn)行通信，并且收發(fā)信號。接收到的信號可以提高舒適度。當(dāng)車輛比預(yù)期提前施行制動的情況下，就會發(fā)生這類場景，而且，因?yàn)樵诖酥败囕v已經(jīng)以無線的方式報(bào)告了制動操作，制動會更加的輕柔。還有，一輛救護(hù)車可以通過無線的方式將它的存在告知前面的車輛，這樣前面的車輛可以及時(shí)的騰出一條過道。

由于缺少帶寬，當(dāng)今的傳感器數(shù)據(jù)是以一種經(jīng)過高度預(yù)處理的狀態(tài)來發(fā)送的。每臺車目前可用的帶寬只有幾百千位。這種情況目前還算行得通，但是對于自動駕駛來說是不夠的。車輛以后必須能夠接收更多的傳感器數(shù)據(jù)，而其中的一些數(shù)據(jù)并未經(jīng)過處理。這類要求使得更大的帶寬成為一種不可避免的趨勢。理想的愿景就是，車輛能夠接收數(shù)據(jù)量相當(dāng)于其自身現(xiàn)有數(shù)據(jù)的[原始]傳感器數(shù)據(jù)。每家 OEM 都會實(shí)施有利于自身品牌塑造的算法，而這些算法只有在訪問了原始傳感器數(shù)據(jù)后才會起作用 – 包括自身的數(shù)據(jù)以及環(huán)境的數(shù)據(jù)。這樣就會需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前水平的數(shù)據(jù)流 – 一直拓展到千兆級的水平。傳送海量數(shù)據(jù)的其他場景對于自動駕駛來說也非常重要。其中就包括下載高清晰度的最新地圖，從而表明當(dāng)前的建設(shè)用地以及車輛將必須應(yīng)對的各種障礙物。

必須擴(kuò)大頻率范圍

為了能夠提供這種帶寬，天線就必須覆蓋更大的頻率范圍。這就需要一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)在有幾家組織正在開發(fā)這種標(biāo)準(zhǔn)。這一新標(biāo)準(zhǔn) – 5G V2X – 應(yīng)當(dāng)便于使用多個(gè) 100 兆比特的帶寬，理想情況下還應(yīng)支持多個(gè)千兆級的帶寬。如此一來，車輛將能夠收發(fā)有關(guān)的數(shù)據(jù)量，從而提高舒適度。由于各家標(biāo)準(zhǔn)化組織目前正在合作來定義各種應(yīng)用案例，據(jù)專家預(yù)計(jì)，最早的產(chǎn)品將在下一個(gè)十年開始的時(shí)候在市場上出現(xiàn)，并且大約從 2025 年開始支持高度的并且完全的自動駕駛。一個(gè)仍然必須回答的重要問題就是 5G V2X 應(yīng)當(dāng)使用的頻率范圍。畢竟，全球還沒有 60 GHz 以下的免費(fèi)頻率范圍可以承載這種數(shù)據(jù)量。在 60 GHz 這一領(lǐng)域，還存在著一個(gè)物理上的問題，這一問題涉及到氧分子的共振頻率。如果這種分子開始振蕩，則將會從無線電波中吸取能量，將電波的范圍限制到只有幾米的水平。這樣一來，車輛和基礎(chǔ)設(shè)施間的通信之類的應(yīng)用將不可能實(shí)現(xiàn)。

天線技術(shù)提供了一條解決這一問題的途徑：不再使用以環(huán)狀來發(fā)出無線電波的全向天線，而是改用多條定向天線。這種天線可以持續(xù)的將電波向一個(gè)方向照射，并且在這一過程中擴(kuò)大頻率范圍。這類天線需要用來接收行駛在路上的其他車輛發(fā)出的信號，并且也會發(fā)出自己的信號。此外，還必須相互之間連接起來，同時(shí)與車輛的計(jì)算機(jī)保持連接。這樣反過來又將需要汽車以太網(wǎng)快速的傳輸數(shù)據(jù)。

未來從現(xiàn)在起步

汽車制造商已經(jīng)在通過現(xiàn)場試驗(yàn)來測試自動化的汽車了。比如說，戴姆勒最近獲得了一項(xiàng)授權(quán)，在北京的城市街道上測試自動駕駛汽車。與此同時(shí)，沃爾沃也在瑞典的道路上試驗(yàn)自動駕駛汽車。最初的結(jié)果表明駕駛員可以接受自動駕駛汽車，并且愿意將控制權(quán)交給汽車。自動駕駛汽車的行為與人類相像：傳感器接收信號，通過神經(jīng)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)將其發(fā)送給大腦，并且通過（定向）天線來與道路上的其他車輛進(jìn)行通信。