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車載終端T-BOX技術分析及發展趨勢研究

2022-01-25 11:14:01謝卉瑜邊旭東張亦弛
時代汽車 2022年1期
關鍵詞:發展趨勢

謝卉瑜 邊旭東 張亦弛

摘 要:隨著汽車產業智能化、網聯化進程的不斷發展,車載終端T-BOX作為汽車網聯化關鍵零部件,其重要性日益凸顯。通過對T-BOX的系統架構梳理、T-BOX主要功能的分析,展現了T-BOX當前技術現狀,并結合車路協同技術路線,對T-BOX技術發展趨勢進行研究。

關鍵詞:智能網聯汽車 T-BOX 發展趨勢 車聯網

Abstract:With the continuous development of intelligent and connected automobile industry, T-BOX, as a key component of automobile connected, has become increasingly important. Through the system architecture of T-BOX and the analysis of T-BOX's main functions, the current technology status of T-BOX is presented, and the development trend of T-BOX technology is studied in combination with the technical route of vehicle-road cooperation.

Key words:intelligent connected vehicle, T-BOX, development trend, internet of vehicles

1 T-BOX系統架構

車載終端T-BOX是智能網聯汽車的關鍵零部件,是連接車內駕駛員、TSP服務平臺,以及手機APP用戶的核心樞紐,是車內信號與車外信號的匯聚中心。從功能原理上看,用戶通過手機APP端發送控制指令,TSP服務平臺將指令發送到T-BOX,然后車輛通過CAN總線,將控制指令發送到對應的車內控制器上,從而實現對車輛的遠程控制,同時將反饋信息發送到手機APP端,以便用戶查看。

T-BOX主要模塊功能介紹如下:

●微控制器MCU主要工作是完成T-BOX系統的電源管理,處理CAN通信以及外部中斷處理、4G模塊復位及初始化等工作。當車輛發生故障,或遇到緊急情況,車輛會將B-CALL、E-CALL信號直接發送到MCU進行緊急處理,為駕駛員與救援中心建立通話連接。

●4G模塊一般采用全網通類型的模塊,支持移動/聯通/電信的2G/3G/4G網絡;采用數據加密的LINUX系統,保證通信的安全可靠。支持GNSS、WiFi及藍牙等外部設備的擴展,支持高速USB,通過LVDS接口與娛樂主機連接,將網絡信號傳輸到娛樂主機。

●GNSS模塊負責車輛的定位,支持GPS和北斗雙模定位。定位數據通過LVDS接口傳輸到娛樂主機,在地圖中實時展示車輛當前位置、車速等信息。

●加速度傳感器一般采用3軸加速度計,用于實時采集車輛的位姿信息。

●CAN收發器是T-BOX與車輛CAN總線上車身控制器、發動機ECU等零部件進行信息交互的關鍵器件,可以將來自TSP平臺、手機APP端的控制指令通過CAN通信發到對應控制器中,為實現遠程控制、故障檢測等功能提供支持。

●HSM模塊是硬件安全模塊,提供加密密鑰的安全管理以及加密/解密、數字簽名和認證機制,保障T-BOX信息安全。

2 T-BOX功能分析

當前主流T-BOX一般具備以下四大功能,分別是車輛診斷、遠程控制、道路救援、網絡服務。

2.1 車輛診斷

T-BOX具有CAN收發器,能夠將CAN通信報文信息進行解析,從而采集到車輛狀態信息,例如車輛發動機轉速、車速、擋位、方向盤轉向角、制動信號、胎壓信號、車輛定位信息,以及相關故障信號等,對于新能源汽車來說,還會采集驅動電機狀態、驅動電機轉速、電機控制器輸入電壓、充電狀態、總電壓、總電流、SOC等數據。數據采集完成之后,T-BOX將數據內容進行加密并上傳到系統平臺,并為車輛建立車況統計表,定期將車輛診斷報告發到用戶手機APP端。在車輛行駛一段時間之后,根據統計數據,系統進行數據分析,為用戶提供駕駛行為分析報告,給出駕駛車輛、保養車輛的意見和建議。

用戶在手機APP端可以實現對車輛進行遠程診斷,檢查車輛是否存在故障碼。當車輛在行駛途中發生故障,T-BOX將自動收集車輛的故障碼,同時發送到系統平臺。系統平臺對故障碼進行解析之后,將故障碼所代表的故障信息及時反饋到用戶手機APP端,并給出處理措施和建議,故障嚴重情況下系統平臺可以提供道路救援服務。

2.2 道路救援

為解決車輛行駛過程中的安全問題,在T-BOX中設計了緊急救援服務(E-Call)、道路救援服務(B-Call),以及碰撞自動報警等功能。從救援重要程度來講,碰撞自動報警處于最高優先級,其次是緊急救援服務,最次是道路救援服務。當車輛在行駛途中發生嚴重碰撞導致氣囊彈出,這一信號將以硬線形式第一時間給到T-BOX,經過微處理器MCU處理后,觸發4G模塊中的通話功能,自動為駕駛員與緊急救援中心建立通話連接,同時T-BOX會將車輛定位信息及相關車況信息一同發送到緊急救援中心。當駕駛員在行駛過程中遇到緊急情況,可以按下E-Call按鍵,該按鍵一般布置在座艙頂棚處。按下之后,T-BOX會為駕駛員接通緊急救援中心的電話,人工客服將同時獲取駕駛員和車輛定位信息等重要信息,協助駕駛員脫離危險。當車輛在行駛途中發生車胎爆裂、發動機故障時,駕駛員可以按下B-Call按鍵,T-BOX將為駕駛員接通道路救援電話,可獲得換胎、拖車等一系列幫助。道路救援功能的設計在很大程度上保障了駕駛員人身和財產安全,提高了救援服務的效率。

2.3 網絡服務

在智能網聯汽車中,聯網功能是基礎服務。基于4G全網通通信模塊,當前主流T-BOX產品能夠提供4G網絡,并向下兼容2G/3G網絡。為使娛樂主機具備上網功能,T-BOX與娛樂主機之間建立了USB通信協議,通過LVDS屏蔽線將網絡數據傳輸到娛樂主機。用戶就能使用娛樂主機中內置在線音樂、瀏覽器、在線導航、智能語音等功能,擴展了汽車的娛樂功能。同時,T-BOX還內置WiFi模塊,通過娛樂主機中WiFi功能設置界面,可以開啟/關閉WiFi熱點功能,并為WiFi熱點設置密碼。這時,T-BOX相當于一個“路由器”,為車輛提供上網服務。此外,T-BOX還支持娛樂主機、以及車內關鍵控制器的OTA升級,為其提供網絡流量。

3 T-BOX發展趨勢

隨著《新一代人工智能發展規劃》、《交通強國建設綱要》、“新基建”,以及《智能汽車創新發展戰略》等國家政策的密集發布,車聯網(智能網聯汽車)在我國呈現出如火如荼發展勢頭。由我國主導的C-V2X車路協同取得長足進展,其中“智慧的路”主要由政府主導,我國已建成全球最大5G網絡,5G基站超過71萬個;以路側單元RSU為代表的智能化路側設備已在無錫、天津、長沙、重慶等國家級車聯網先導區內完成了規模化部署。與“智慧的路”進行信息交互的車載單元OBU則處于由后裝市場向前裝市場過渡階段。

T-BOX與OBU兩者合二為一是大勢所趨。隨著車企對自動駕駛技術認識的不斷深入,發現僅依靠單車智能來實現自動駕駛這條路線走不通,逐步轉向車路協同技術路線來提升自身車輛的自動駕駛水平,從而不斷加深對V2X通信、車載單元OBU的研究[7]。在產品研究上發現,車載單元OBU是安裝在車內來實現V2X通信的硬件設備,在內部組成上包括4G/5G模組、V2X通信模組,同時OBU需要進行數據收發、讀取CAN總線數據,那么組成上還會包括CAN收發器和微控制器MCU等器件。通過與T-BOX進行對比,發現二者存在非常多的共同點:網絡通信、CAN報文收發、GNSS定位等。如果將OBU進行前裝設計,最為可行的方案就是將T-BOX與OBU集成,兩者合二為一。

新一代T-BOX將會是集成5G通信模塊、V2X通信模塊、微處理器MCU、電源管理、WiFi模塊、藍牙模塊、GNSS模塊等器件于一體的綜合產品,系統架構如圖2所示。它不僅能完成4G T-BOX所具備的全部功能,還能進行車車信息(V2V)、車路信息(V2I)、車人信息(V2P)等V2X信息交互,助力自動駕駛汽車由當前L2級向L3、L4甚至L5級演進。目前,華為推出的車載模組MH5000,能夠同時支持5G通信和C-V2X通信,已與國內多家車企達成合作。在技術可行的基礎上,借助政策東風,新一代T-BOX將會迎來爆發期,產品滲透率會大幅提升。

4 結語

總體來說,車載終端T-BOX是汽車實現網聯化、完成遠程控制的關鍵零部件。作為連接車端-云端-手機APP端的交叉信息點,T-BOX正與新一代信息技術不斷融合,進行產品升級迭代,集成更多電子商務、智能家居等生活應用APP,從而構建一個完善的人-車-生活智能互聯的生態環境,為用戶提供更安全、便利的用車體驗。

參考文獻:

[1]劉彤彤.車聯網終端T-Box技術及信息安全分析[J].汽車實用技術,2019(23).

[2]佚名.一季度前裝4G T-Box搭載率41.67%, 4G聯網滲透率接近5成.[EB/OL]. (2020-04-26)[2021-3-6].https://news.yiche.com/hao/wenzhang/33154956.

[3]寧玉橋,馬超,劉天宇.智能網聯汽車T-Box安全性研究[J].汽車零部件,2020,000(005):98-101.

[4]夏寶華.C-V2X 5G T-Box技術方案[J]. 電子技術與軟件工程,2020(12):1-8.

[5]李霞,彭宏偉,杜文龍.面向智能網聯需求的商用車車載終端開發及應用[J].專用汽車,2020,No.273(02):46-52.

[6]張東偉,王文揚,杜明星,魏克新. 基于車聯網的車輛遠程控制系統設計[J]. 制造業自動化, 2017, 39(09):67-71.

[7]吳冬升.智能網聯車載終端滲透率提升之道[J].通信世界,2019,No.820(Z1):32-35.

作者簡介

謝卉瑜:(1993.10—),女,江蘇南京人,研究生,工程師。研究方向:智能網聯汽車產業研究。

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