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万物联网里的车联网
 

【作者: Edoardo Merli】2018年01月11日 星期四

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万物联网(Internet of Everything; IoE)勾勒出一幅经过优化的远景,让人类、物件、资料与程序都能以智慧型态连结上网际网路或成为网际网路的一部分,目的则是藉由人对人、人对机器以及机器对机器的互动,强化各种活动并丰富人类生活。


自网际网路诞生以来,使用者就一直强烈希??能够随时保持连线,同时还能连结各类电器并应用在各种用途。因此从很早开始,就有人尝试连结电视、冰箱,甚至是连结烤面包机这种明显带有末世味道的做法。


智慧连网家庭(Smart Connected Home)的概念就是源自这样的欲??。由於我们生活里有好大一部份的时间是在家中度过,因此让家变得更聪明而且能够连网,是非常合理的一种想法。但家不只是睡觉的地方,对不同的人有不同的功用。因此,并不是家中每种功能都有必须连网的充分理由。


另一方面,说到要能完整实现万物联网的概念,汽车似??是更具说服力的一种平台。的确在汽车里面,人类、物件、资料与程序除了可以在自己的生态系统里无缝地互动,还能透过网际网路和其他汽车,甚至外部云端进行互动。


以汽车为科技枢纽

现今的汽车里装有众多电子装置,事实上已经是电子元件密度最高的消费性机器之一。意法半导体(STMicroelectronics,ST)已将汽车视为一种科技枢纽(Technology Hub)。现今的汽车由各式各样的科技所驱动,而这些科技可分为三个范畴:行车安全与资讯保安(safety & security)、资讯娱乐与车载资讯系统(infotainment & telematics),还有动力总成与燃油经济性(powertrain & fuel economy)。


除了安全气囊、稳定控制系统和防锁死煞车系统等比较传统的解决方案,行车安全与资讯保安方面的问题逐渐开始采用自动煞车、主动式安全系统(以摄影机和感测器为主)、夜视系统等新型科技来解决。资讯娱乐与车载资讯系统则是藉由智慧交通管理、定位与适地性服务(LBS)、车对车与车对基础架构通讯,还有未来有可能上路的自动驾驶等技术来解决。至於动力总成/燃油经济性领域,用来解决问题的技术,包括引擎控制、线传换档(shift-by-wire)、自动怠速熄火(stop/start)、引擎小型化、汽车电气化(vehicle electrification)以及道路可预测性。



图1 :  车联网为万物联网其中一个完整的平台。(source:ST)
图1 : 车联网为万物联网其中一个完整的平台。(source:ST)

在汽车里面,这所有科技都已经互连并集中控制,有些甚至自己具备连网功能,例如定位以及汽车对基础建设通讯。以汽车做为科技枢纽的这种作法,已开始实现万物联网让人、物件与流程能够无缝互动的概念。只要收集、管理并分析资料,然後将所有元素都连上网际网路,就能看到事情的全貌。车联网(Internet of Cars)成了万物联网里面一个完整的平台。行车安全与资讯保安,还有资讯娱乐与车载资讯系统,也受惠於无线连网和资料传输技术而大为强化。动力总成/燃油经济性应用在连网世界里,或许就无法带来太多好处。


行车安全与资讯保安

安全防护毫无疑问是汽车驾驶最关心的议题。类似网际网路掌控连网群众力量的概念,连结所有汽车就能互相协助提升安全度。利用智慧感测器来侦测汽车四周环境,透过无线连网功能连上网路,还有卫星定位可确认相对位置,汽车就能相互通知交通与路况资讯,或者前方有何问题。


时至今日,车载资讯系统应用已经能在发生事故的时候自动执行紧急呼叫功能。车辆维修这种透过预防达到行车安全的方法也逐渐大幅强化。远距车况诊断以及资料登录,则可以记录并提醒需要进行维修工作。车载资讯系统还能提供防盗功能,追踪失窃车辆并将行踪呈报给有关当局。



图2 : 车载资讯系统应用现今已经能在发生事故的时候自动执行紧急呼叫功能。(source: SaM Solutions)
图2 : 车载资讯系统应用现今已经能在发生事故的时候自动执行紧急呼叫功能。(source: SaM Solutions)

从宏观的角度来看,车联网可以透过在车辆之间形成统一的通讯网路,提供智慧交通预测与管理功能,进而提高道路安全、减少壅塞,并降低因塞车而所排放的废气。


上述所有「连网」安全功能,再加上安全气囊、煞车以及稳定控制系统等传统被动式安全科技,形成一种整合式手法,将汽车安全带到一个全新的层次。


就像所有「连网」物件,资讯保安自然是必须考量的因素之一。车辆的重要零件,包括引擎的电子控制单元以及其他安全系统,都必须加以保护使其不受恶意攻击的侵害。连网汽车所产生的大量资料也同样需要保护。


我们可以追踪、纪录与驾驶行为与习惯,并将相关资料传送给保险公司进行分析。这样精确的资料追踪,让保险公司可以提供量身订做的保单,依里程数(pay-as-you-drive)或驾驶行为(pay-how-you-drive)等不同模型收取保费。只须以少部分个人资料做为代价,就能间接提倡更为经济且安全的驾驶习惯。


资讯娱乐与车载资讯系统

迷路是最令人沮丧的驾驶经验之一,不过导航系统的普及已大幅降低发生频率。虽然全球卫星定位系统(GPS)已成为广被采用的汽车导航技术,如果能从伽利略(Galileo)、格洛纳斯(Glonass)、北斗(Beidou) 等多种卫星系统接收讯号,再从汽车网路中各种不同感测器收集资讯(速度、加速、轮胎角度)并同时利用这些资讯,就能改善车辆位置判定的准确度与回应时间,将相关功能的用途拓展到基本的导航以外,延伸到安全相关应用。


大多数人都透过智慧手机或平板将连网科技应用在日常生活中,包括透过串流服务取得资讯、聆听音乐、建立沟通管道,还有已经成为日常生活重要一部分的社群媒体。我们整天都在跟这些服务互动且过程流畅。当我们必须坐在车里一两个小时,这样的互动应该要维持同样的流畅程度。当我们在车里的时候,不希??还得去适应一套全新的连网功能。


因此,如何将智慧手机或平板的个人无线连网功能「交接」到汽车,仿效相同的感觉与使用者介面,就成了一个很重要的目标。掌控了智慧手机与平板主要作业系统的业者已开始结盟并设立标准,以加速智慧手机与汽车的无缝接轨,打造单一的连网体验。


熟悉感固然重要,但由於开车需要全神贯注,部分使用者介面还是需要重新设计。驾驶人必须全神贯注在路况上不能分心,若常常必须用手指按压或滑动萤幕才能启动控制就会提高风险。汽车平台必须限制那些需要视觉专注的应用程式。因此,最理想的将会是免手动且免视(eyes-free)模式的使用者介面。语音启动指令在汽车内部所扮演的角色将越来越重要。


正如智慧手机平台,汽车平台也将面临商业模式拥有权的问题,即使在一些汽车专属,但尚未透过较成熟的智慧手机平台验证且标准化的领域亦然。汽车制造商和传统的利益相关业者将面临新业者加入市场,为现今汽车产业导入全新的破坏性创新商业模式。内容供应商、服务与软体平台供应商、消费性电器制造商以及电信网路供应商都将(在汽车里)合而为一,为汽车产业创造一个全新的时代。


汇流各种型态不同却又互补的技术

正如同万物联网(IoE),车联网有如一个巨大又复杂的野兽,需要有一个组织来定义它的主要标准及功能。最终它也会根据提供功能、价值与实用性的各种技术,找到自己的平衡点。


各家想要藉由车联网推动变革的高科技业者,未来必须提供技术模块以打造汽车众多零件,还有让这些零件能无缝同步运作的专业技术。业者还要体认到不能与世隔绝,必须与其他业者合力建构一个技术生态系统。


至於万物联网的关键技术模组,包括定位装置、相当於头脑的处理器、用於传输资料的低耗电连网功能,还有感测器以及各式各样的类比与数位介面,产品设计才算完整。针对这些技术,意法半导体已推出一整套强的产品组合。


意法半导体也在汽车相关技术方面享有市场地位,包括动力总成(powertrain)、资讯娱乐(infotainment)、定位(positioning)、车载资讯系统(telematics)、车体、行车安全、先进驾驶辅助系统(ADAS)与感测器。意法半导体结合了公司内部的设计专业与高效率汽车等级制造机械,擅於改良并扩充旗下技术产品,提供给系统制造商、汽车制造商还有生态系统里其他利益相关厂商,藉此成功建置车联网。


(本文作者Edoardo Merli任职於意法半导体汽车与离散元件部门总经理)


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