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商用V2V通讯连结解决方案
车辆互相沟通可提升效率与安全

【作者: Mike Gardner】2017年02月15日 星期三

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今日,纵使驾驶者没有拉下车窗互相喊话,车辆自己也可以彼此进行沟通。车对车 (V2V) 通讯系统可以为各种商用车提升安全性、效率以及生产力。


多种系统

无线网路让商用卡车和客车、农用车辆以及施工和矿山车辆可以凭借车载设备进行通讯,这类设备可以持续地共享安全性、行动性和环境等资讯。互连车辆可以提醒车主潜在的危险、在需要时接管车辆操作,甚至是管理自主车辆的网路。


当前有一系列V2V通讯系统正在使用或者开发中,比如说,商用卡车应用包括前部碰撞警示系统、自动刹车,以及盲区和变道警示系统。一些施工和矿山车辆所配备的导航系统可以监测操作区域以避免危险,并且还配备了内置摄影机的周边视觉支援系统。开发中的自主运输系统可以用于无人驾驶卡车的操作,例如倾卸卡车等。



图1 : V2V通讯系统可以为各种商用车提升安全性、效率及生产力。 (source: ExtremeTech)
图1 : V2V通讯系统可以为各种商用车提升安全性、效率及生产力。 (source: ExtremeTech)

农用车辆或许汇集了最广泛的V2V应用产品组合,其中包含车辆同步系统,可以共享有关导向线、作物产量和土壤湿度的资料。这类系统可以协调拖拉机,组织操作,从而控制谷物的流量,并达到最大的负载。此外,GPS定位系统可以利用远端方式、或者使用引导车辆来监控无人驾驶拖拉机系统。


驾驶状态监控系统(DMS)是一个日益流行的商用车应用,用来监测驾驶者的行为。该系统可以确保驾驶者保持清醒状态,没有在发送短讯,并且可以观测限速和其他参数。如果发现驾驶者没有观察当前的情况,系统就会接管车辆的运行。


V2V通讯还支援远端的预测性维护。使用这类系统的车辆可以将有关运行时数和维护时间间隔的资料发送给中央处理器,在需要特定的维护时,处理器会向操作人员发出提醒。在工程施工和矿山行业,许多车辆都采取了租赁的方式,而租赁公司必须确保车辆得到适当的维护。在未执行维护的情况下,一些远端报告系统可以关闭车辆。


系统元件

随着商用车中流动的资料越来越多,通讯系统需要高速度的连接器以及可以传输 5至10 Gb/s资料的线缆,以便传输图像和视讯。一些连接器只能处理资料,而趋势则是使用混合连接器来同时处理资料和电源,其中的一部分可以指定使用两条或四条的讯号和电源线。


混合连接器面对的一个主要挑战就是,在利用连接器输送功率时,将会产生电磁干扰。这样一来,这类系统中的连接器和线缆就必须进行绝缘处理,从而保护免受电磁干扰和串扰的影响。


此外,商用车的V2V通讯系统必须采取加固,特别是要具备闭锁和密封功能。系统必须具备高速汽车网路的优势以及额外的保护,免受振动、冲击和流体侵入的影响,同时还必须在更加复杂、密度更高的封装内提供。因此,商用车的互连系统需要完全保护的周边密封件和导线密封件,必须符合IP67和IP69K的防护等级,以便用于非公路环境。


新的要求

互连系统的设计还必须能够使用差分对电子元件。例如Molex供应的加固、密封的HSAutoLink互连系统可采用乙太网、低压差分讯号(LVDS)等等连接方式。



图2 : Molex提供的密封式HSAutoLink互连系统支援乙太网、低压差分讯号 (LVDS) 等连接方式。
图2 : Molex提供的密封式HSAutoLink互连系统支援乙太网、低压差分讯号 (LVDS) 等连接方式。

诚然,当今的互连系统需要处理更高的资料速度以及更高解析度的视讯传输。系统还必须能够快速地处理新型感测器的资料。举例来说,商用车上的感测器聚合器或感测器融合单元可以处理和解释来自不同类型感测器的资料。在一种应用中,摄影机可能会捕捉影像,而镭射雷达(LIDAR)单元可以捕捉相同的资讯,方法是在使用镭射照射目标后再进行测距。感测器聚合器将确认两个感测器“看到”的是相同的物件或事件,使V2V通讯发挥作用。感测器聚合器还可以让使用者对来自各种感测器的资料加上时间戳记、进行记录、同步以及重播。


设计最佳实践

为了适应日益复杂的各种互连系统,许多商用车的设计人员都在采用区域架构的理念,将车辆中的电子系统划分为多个独立的区域,例如前部、后部、车厢、传动系统、资讯娱乐系统等等;这样在每个区域内可以提高资料处理的效率,并且在不同的区域之间实现更有效的通讯。


设计人员还在开发各种类型、用于车内的Wi-Fi热点。第一种可以与车辆内的设备连接,第二种则可以与外部通讯,包括固定设备和其他车辆等。 IEEE和SAE之类的标准组织,正在努力为这些网路开发一致的开放标准。


其中一个主要的问题,就是哪一种、或者是哪一些协定将会用于处理无线的V2V和汽车对物件(V2X)通讯。一种途径就是采用专用短程通讯(DSRC)技术,这是一种全球通讯标准,可连结车辆与外部的固定电子单元,用以监测交通流量和天气条件之类的参数。还可以用于V2V通讯,举例而言,如果某一车辆接近另一车辆的速度过快、或者从一个盲区接近,便可引导车辆采取闪避动作。


然而,某些群体倡议采用新兴的LTE 5或5G(取代当前4G协定来处理手机网路流量)之类的协定来构建系统,而不是为DSRC设备建立起价格昂贵的二次网路。他们的理由是5G具有足够快的速度,可以与DSRC设备一样有效的进行通讯,而无需增加网路开发的成本。


无论争论结果如何,毫无疑问也都表明了商用V2V通讯将继续不断发展,使用的车辆数量以及可以支援的应用数量也日益增加。连接解决方​​案必须能够处理更高的资料速度以及功率需求,从而为这一全新、动态的通讯领域提供支援。 (本文作者Mike Gardner任职于Molex公司)


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