e絡(luò)盟技術(shù)團(tuán)隊(duì)

簡(jiǎn)介

如今，全球互聯(lián)與自動(dòng)化程度越來(lái)越高，受此影響，汽車(chē)行業(yè)也開(kāi)始重點(diǎn)關(guān)注車(chē)與車(chē)通信（V2V）領(lǐng)域。借助V2V技術(shù)，汽車(chē)能夠以無(wú)線方式實(shí)時(shí)交換各種信息，包括周?chē)?chē)輛的速度、方向及位置。畢竟，安全是重中之重。執(zhí)法人員也可利用V2V技術(shù)完成一系列工作，包括跟蹤車(chē)輛位置、疏導(dǎo)交通、調(diào)整交通信號(hào)燈程序，以及處理限速問(wèn)題。駕駛員可利用V2V通信避開(kāi)交通擁堵，并與其他車(chē)輛保持適當(dāng)距離。此外，這項(xiàng)技術(shù)還可幫助駕駛員安全停車(chē)。V2V技術(shù)可用于現(xiàn)代車(chē)隊(duì)管理。

在城市環(huán)境中，建筑物、樹(shù)木和其他車(chē)輛等障礙物可能會(huì)干擾通信信號(hào)，給V2V通信帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。Sub-GHz無(wú)線通信技術(shù)使用通常低于1Ghz的低頻信號(hào)在車(chē)輛間傳輸數(shù)據(jù)，為車(chē)輛間通信及重要信息交換提供支持。

Sub-GHz無(wú)線通信是什么？

Sub-GHz無(wú)線通信是指頻率在1GHz以下的V2V通信技術(shù)。無(wú)線通信是指使用無(wú)線電波和紅外線波長(zhǎng)等電磁波，在空中傳輸數(shù)據(jù)。對(duì)于某些應(yīng)用而言，頻率低于1GHz的免許可工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）頻段（315、433以及902至928MHz）是理想的選擇。在給定的功率水平、接收極具靈敏度和天線增益條件下，低頻本身就比高頻具有更長(zhǎng)的傳輸距離。

與藍(lán)牙和Wi-Fi等工作頻率較高的無(wú)線技術(shù)相比，低頻技術(shù)具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

• 它能更有效地穿透障礙物和墻壁，實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的通信距離和更大的覆蓋范圍。
• Sub-GHz無(wú)線通信不易受其他無(wú)線設(shè)備和電磁噪聲的干擾，這些干擾會(huì)降低通信信號(hào)的質(zhì)量。因此，對(duì)于需要可靠、穩(wěn)定的無(wú)線連接的應(yīng)用而言，Sub-GHz無(wú)線通信尤其適用。
• 與高頻信號(hào)相比，其所需的功率更低，這種特性對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)等電池供電設(shè)備來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。這種較低的功率要求還有助于減少干擾，提高通信可靠性。

圖1：為何采用低于1GHz的RF技術(shù)

Sub-GHz無(wú)線通信應(yīng)用于V2V

在發(fā)展自動(dòng)駕駛汽車(chē)和智能交通系統(tǒng)方面，V2V通信發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。借助這項(xiàng)技術(shù)，車(chē)輛能夠與交通信號(hào)燈和指示牌等路邊基礎(chǔ)設(shè)施相互通信，共享各種信息，包括路況、交通流量以及其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些信息可以提高安全性，減少擁堵，改善駕駛體驗(yàn)。

V2V機(jī)制是車(chē)載自組網(wǎng)（VehicularAdHocNetwork，簡(jiǎn)稱(chēng)VANET）的主要組成部分之一。美國(guó)使用5.9GHz的預(yù)定頻段。在美國(guó)車(chē)與車(chē)通信（V2V）當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)施中，IEEE802.11p被用作標(biāo)準(zhǔn)組件。VANET被視為一種移動(dòng)自組網(wǎng)（Mobile Ad Hoc Network，簡(jiǎn)稱(chēng)MANET），但也有一些不同之處，比如將車(chē)輛視為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。此外，VANET網(wǎng)絡(luò)還包括用于V2V機(jī)制的專(zhuān)用短程通信技術(shù)（Dedicated Short-Range Communications，簡(jiǎn)稱(chēng)DSRC）。

V2V通信在頻率范圍、功率要求和通信協(xié)議方面的基本技術(shù)要求如下：

• 頻率范圍：V2V通信系統(tǒng)在5.9GHz頻段內(nèi)運(yùn)行，該頻段由美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）分配，用于智能交通系統(tǒng)（ITS）應(yīng)用。該頻率范圍劃分為兩個(gè)通信信道，分別是車(chē)與車(chē) （V2V）通信和車(chē)與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）通信。
• 功率要求：V2V通信系統(tǒng)耗電量極低，可延長(zhǎng)車(chē)輛電池的使用壽命。V2V通信所需功率通常在毫瓦級(jí)。V2V通信不會(huì)干擾其他無(wú)線設(shè)備。
• 通信協(xié)議：用于V2V通信的通信協(xié)議是IEEE802.11p，這是Wi-Fi協(xié)議的一種變體，專(zhuān)為車(chē)輛環(huán)境而設(shè)計(jì)。IEEE 802.11p協(xié)議使用與標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi不同的調(diào)制方案和信道接入機(jī)制，以適應(yīng)V2V通信在高移動(dòng)性和低延遲方面的要求。

表：V2V通信技術(shù)

V2V中Sub-GHz無(wú)線通信的工作原理及應(yīng)用

在V2V通信中，Sub-GHz無(wú)線通信使用射頻（RF）信號(hào)在車(chē)輛間傳輸數(shù)據(jù)。這一過(guò)程涉及使用無(wú)線電收發(fā)器將數(shù)據(jù)編碼成RF信號(hào)，然后以無(wú)線方式傳輸?shù)脚溆屑嫒?a target="_blank">接收器的其他車(chē)輛。

裝有Sub-GHz無(wú)線通信系統(tǒng)的車(chē)輛接收到其他車(chē)輛發(fā)出的RF信號(hào)時(shí)，就會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。隨后，系統(tǒng)會(huì)通知駕駛員或車(chē)輛控制系統(tǒng)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)涵蓋各種信息，包括交通狀況、道路危險(xiǎn)因素、附近車(chē)輛位置、速度和方向等。

在V2V通信中，使用稱(chēng)為專(zhuān)用短程通信技術(shù)（DSRC）的特定通信協(xié)議是Sub-GHz無(wú)線通信的一個(gè)重要方面。DSRC是一種用于V2V和V2I通信的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。其在5.9GHz頻段運(yùn)行，同時(shí)利用各種Sub-GHz頻率實(shí)現(xiàn)一系列通信模式。

在DSRC中，通信通過(guò)車(chē)輛間交換的一系列基本安全信息（BSM）進(jìn)行。此類(lèi)信息既包括車(chē)輛位置、速度、方向等基本數(shù)據(jù)，也包括制動(dòng)狀態(tài)和危險(xiǎn)警告等其他重要細(xì)節(jié)，如附圖所示。BSM以固定間隔傳輸，附近車(chē)輛可獲取并處理這些信息。

用例

Sub-GHz無(wú)線通信可通過(guò)多種方式用于V2V通信。其中最重要的應(yīng)用包括支持車(chē)輛編隊(duì)，即一組車(chē)輛相互協(xié)調(diào)以近距離行駛。Sub-GHz無(wú)線通信可幫助編隊(duì)車(chē)輛保持安全距離，并快速應(yīng)對(duì)行駛條件的變化。

Sub-GHz無(wú)線通信在V2V中另一個(gè)重要應(yīng)用，是針對(duì)道路上的潛在碰撞或其他安全隱患，提供早期預(yù)警。通過(guò)在車(chē)輛之間傳輸和接收數(shù)據(jù)，可提醒駕駛員注意他們可能無(wú)法獨(dú)立檢測(cè)到的危險(xiǎn)情況。由此，可預(yù)防事故發(fā)生，挽救生命。

圖3：車(chē)輛編隊(duì)

Sub-GHz無(wú)線通信是V2V通信的未來(lái)發(fā)展方向，為車(chē)輛間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸提供了一種可靠而高效的方式。這項(xiàng)技術(shù)有助于提高道路的安全性和效率，減少交通擁堵，改善駕駛體驗(yàn)。隨著研發(fā)的不斷深入，未來(lái)幾年，Sub-GHz無(wú)線通信有望發(fā)揮至關(guān)重要的作用，協(xié)助開(kāi)發(fā)智能交通系統(tǒng)和采用自動(dòng)駕駛汽車(chē)。

e絡(luò)盟與眾多供應(yīng)商合作，提供廣泛的無(wú)線連接產(chǎn)品，包括RF天線、無(wú)線發(fā)射器、無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)線接收器、藍(lán)牙天線、ZigBee收發(fā)器、ZigBee模塊、開(kāi)發(fā)套件、Wi-Fi開(kāi)發(fā)套件、Wi-Fi天線、蜂窩天線、蜂窩模塊，這些產(chǎn)品可用于執(zhí)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和項(xiàng)目。

編者按

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