現今道路上的許多新車款,都搭載了先進的安全系統,能夠「看」到駕駛人周圍的事物、顯示盲點和鄰近的危險。這些車輛採用雷達與視覺處理技術,能夠在駕駛人反應變慢或無法反應時,自動操控方向和煞車,以保護人身的安全。

NXP 擴大車輛的「視野」——延伸到一英里遠,並環視障礙物周圍

不過,如果能夠「看」得更遠,將環視的範圍延伸到車身和其他車輛的四周、穿過稠密的都市巷道,甚至察覺到一英哩之外的動態呢?透過車聯網(V2X)通訊技術,車輛能夠與其他車輛、機車、緊急救援車輛、交通號誌、數位道路標誌及行人之間彼此「交談」,即使這些通訊對象不在車輛直接的視線範圍(LoS)內。

NXP 運用V2X技術,駕駛人的車輛就能夠收到警示,得知無法事先察覺的道路危險

V2X可顯示眼前看不見的狀況,讓行車更安全

V2X技術可針對前方遠處、車身四周角落和山坡上等位置,遠在雷達感測器或視覺系統偵測到危險之前,即時進行偵測並提早向駕駛人的車輛發出即時警示,警告出現其他車輛、道路工程、交通阻塞或甚至行人。

您是否曾在公路上高速馳騁,但突然間發現前方出現一堆紅燈號誌,而瞬間猛踩煞車?V2X技術能夠讓您和車輛收到自動警告,得知前方的交通堵塞,提供視線範圍以外的關鍵安全資料,這些是其他任何感測器都偵測不到的。

採用V2X技術的車輛,可以自動廣播,昭告自己正在使用緊急煞車,並向同區域中的其他車輛發出減速的警告。

V2X 也讓交叉路口的交通變得更安全、更順暢,並可提升車流量。接近交通號誌的車輛會收到即時警告,提醒在到達交叉路口之前減速或加速。事實上,隨著車輛走向完全的自動駕駛,得知燈號轉為紅燈之前的剩餘時間,這是確保順暢自動駕駛體驗的必要資訊。

V2X 的警示甚至可顯示好幾個街區之外的道路施工、察覺接近的機車騎士或其他易受傷害的道路使用者,並協助緊急救援車輛順利通過交通車流或複雜的郊區路況。

需要最低延遲效能以進行即時傳訊

當兩個以上搭載V2X技術的裝置進入範圍時,就會形成隨意無線網路,採用專用短距通訊(DSRC)的802.11p標準。不像蜂巢式V2X需要網路的協助,DSRC通訊可讓這些裝置自動向彼此傳送和接收即時、簡短的專用關鍵安全訊息。

關鍵就在於「即時」傳訊。例如,恩智浦半導體(NXP Semiconductors)發表的首款可擴充單晶片V2X平台,每秒能夠在晶片上驗證超過2,000個訊息。此平台運作的距離範圍可達一英哩,即使是缺少行動網路連線之處也能使用。此項技術已經過實證,確認速度夠快,足以讓彼此間隔不到0.5秒的卡車或汽車車隊實現完全的自動駕駛。歐盟車隊計畫(EU platooning initiative)最近就展示了這項技術。

透過設計來保障安全

如同所有連網裝置皆存在著遭到駭客攻擊的潛在風險,連網車輛也不例外。因此,必須透過「安全設計」的方法,為汽車OEM提供最高的安全等級。例如,恩智浦的安全V2X RoadLINK平台採用安全元件技術。從電子護照、金融卡到智慧型手機等各種最敏感的安全應用環境中,也使用了相同的技術。安全元件技術對實體探測與竄改動作,展現超高的抵抗能力,因此也非常適合應用於連網車輛。

每個地區都有自己略為不同的V2X應用類型,因此,全球OEM在各個市場推出產品時,需要開發軟體來支援。為了讓汽車製造商在製造方面獲得多樣化的優勢,這些製造商需要針對其全球製造和車款使用相同的V2X平台,支援多個區域的需求。區域性V2X標準的客製化,則在軟體層級完成,從而實現「一個世界,單一平台」。

DSRC 802.11p與4G/5G連線

最後,業界眾所皆知的,就是有多種標準正在爭奪全球V2X市場。不只是DSRC/802.11p,Cellular-V2X (4G、5G)和甚至標準的Wi-Fi,全都試圖在這個不斷成長的市場中取得影響力和攻佔媒體版面。到底誰會勝出?我們認為,應用終將與適合的技術搭配,而在這個領域,我們看到所有連線技術都佔有一席之地。DSRC在安全即時關鍵應用方面勝出(例如緊急系統、隊列行駛、自動駕駛),而在需要超快速資料管線的「車對網路」應用,以及其他相關的服務或應用中,Cellular-V2X則佔有優勢。另外,DSRC技術現在已經應用於日本和美國路上行駛的車輛中,最快在2018年就會於歐洲採用。Cellular-V2X技術則尚未實際應用(仍在進行標準化程序中),不過,此技術如果或實際推出時,將在行動網路覆蓋區域實現最理想的表現;假設有可用的行動網路時,Cellular-V2X就能與DSRC所提供的直接車對車連線相輔相成。

NXP V2X

後續步驟

V2X已在美國和日本的車輛中採用,而且即將有更多道路上的應用。在美國,其交通部 (USDOT)最近提出了規定,強制要求汽車製造商在所有新的輕型車輛中,皆採用車對車(V2V)技術。全球各地的許多城市都在部署採用802.11p/DSRC標準的路側設備(RSU)——或稱路邊基地台。例如,恩智浦首款可擴充的單晶片安全V2X解決方案。

展望未來,我們預見車內可擴充的智慧車載資通訊系統控制單元(TCU),將可提供連網車輛傳入與傳出的無線連線能力,而此等TCU將會採用混合「智慧天線」架構來建置。

NXP V2X 未來的智慧天線透過單一模組即可提供完整的連線能力

這種智慧天線——適用於連網汽車的完整TCU模組具備:採用DSRC技術的安全數據機、Cellular 4G/5G WAN資料管線、Wi-Fi/LAN、藍牙(Bluetooth)/個人區域網路(PAN)、GPS,以及安全硬體元件(如SXF1800)。

NXP V2X 隨著我們逐漸邁向全連網汽車的目標,準備好迎接更令人興奮的快速成長吧!