车联网应用简介及关键量测技术

2016/10/17 - 李佳玲

车联网(Connected Car或通称V2X)、先进驾驶辅助系统(ADAS)、自驾车(Autonomous Cars)是近来汽车电子产业火红之议题，相关软硬件厂商无不倾出洪荒之力开发最新方案抢市。对汽车市场长期关注且拥有完整测试解决方案的仪器大厂是德科技(Keysight Technologies)表示，以应用面来说大致可分为以下：

一、V2D：以Bluetooth、Wi-Fi、LTE等既有技术与周边装置的实体层互通，无钥匙遥控(Remote Keyless Entry；RKE)、导航等皆是常见的应用；但车商在采用时，不免还是会有采用标准规格或独规的考量。

二、V2H：为智能家庭或物联网规划一环，利用 ZigBee 及执行绪(Thread)技术，将车辆的「五油三水」概况传送至消费者手中，方便随时监控；唯因消费者未必有维修专业支撑，且有其他替代方案，此项功能相对较无导入的迫切性。

三、V2I：与基础设施互通，可收集更多交通信息，落实智能城市之交通管理；不过，现阶段相关应用并不完善，车商能否开创新的应用价值是关键。

四、V2V：应用于预警等主动安全机制，美国拟于2017年立法强制新车安装V2V设备，但不同厂牌、不同款式车辆之间的互通兼容性是最大问题；目前IEEE 802.11p通讯标准虽是业界共识，但对于由谁进行认证仍有争识。

五、V2R：在沿线道路设置专属基站并设立行控中心，若能进一步为大众交通系统划出专属频段，更能加速反应时间、更快发现异常，可为自动驾驶或无人驾驶铺路。因牵涉到土地、频谱等公有资产，须仰赖政府公部门协调及主导。

后两项若能同步部署，除了增进车辆间及基础设施之智能连结外，对识别车籍及车主身份亦颇有帮助，在查捕赃车等犯罪防治方面将贡献良多。此外，车联网未来还有一块很大的应用就是：与金流的结合，将可进一步实现无人控管环境，并简化管理及付费平台。无论哪种通讯技术协定，Keysight是德科技都能提供全方位的量测解决方案。

而推升这一波浪潮之关键推手包含了相关之无线通讯技术及先进的雷达科技。车联网相关之无线通讯技术诸如Wi-Fi、Bluetooth、LTE-A/V、VoLTE、802.11p、GNSS、NFC、eCall、bCall、无线充电等，族繁不及备载在此不一一详述。

其中一项802.11p(Wireless Access in the Vehicular Environment；WAVE)，是一个由IEEE 802.11标准扩充的通讯协定，这个通讯协定主要被运用在基于5.855GHz？5.925GHz的车载通讯(或称专用短距通讯，Dedicated Short Range Communications；DSRC)系统中，应用范围涵盖汽车对汽车V2V、汽车对基础设施V2I等，可利用最新矢量信号分析软件Keysight N9077A及弹性的矢量信号产生软件Signal Studio N7617B，搭配量测仪器，可实现OBU(On-Board Unit)及RSU(Road-Side Unit)的通讯信号量测。

频率调变连续波雷达(Frequency Modulated Continuous Waveform Radar；FMCW Radar)正适合汽车主动安全系统的需求，因为它们体积小、近程测量准确度高、对杂波灵敏度低，以及易于整合的特性，因此FMCW雷达已经被广泛应在汽车行业中先进汽车驾驶辅助系统(ADAS)。其应用愈来愈多元，如主动车距控制巡航系统(adaptive cruise control；ACC)。

一个FMCW系统的发射器发送高频和大带宽的线性调频(chirp signal)信号，所发射的信号到达目标，并被反射回到接收器，其时间延迟(time delay)和频率偏移(frequency shift)则取决于和目标之间的距离及相对的速度。藉由混和发送和接收到的信号，时间延迟响应到差频(frequency difference)产生一个拍频(beat frequency)，这能对目标距离进行非常精确和可靠的估计，有关汽车雷达从设计评估、信号处理(产生及分析)、元件测试、目标模拟到最后的功能产测，可查询www.keysight.com.tw 网站，以获取最新信息。(本文由是德科技提供，李佳玲整理)


图说：车联网增进车辆间及基础设施之智能连结。


图说：车联网相关之无线通讯技术概览。


图说：雷达科技为推升车联网蓬勃发展之关键技术之一。