V2X為汽車產業帶來的衝擊與挑戰

作者 : Ulrich Möhlmann,Molex先進工程資深總監

V2X旨在擴展車輛的感知能力,為駕駛人提供無法以其他方法預測、甚至無法被攝影機或光達(Lidar)系統擷取到的資訊。

若說車用通訊(V2X)是設計未來連網車輛的關鍵元素,相信各位讀者不會感到意外。然而,車廠在開發和設計階段面臨層出不窮的技術挑戰,目前尚不太清楚可以使用哪些解決方案來因應──像是該選用哪一種通訊標準?如何確保車輛設計與時俱進,滿足所有的安全性考量?…等等。

為何V2X對產業至關重要?

汽車產業正在經歷一場重大轉型,從連網轉向自動駕駛,而通訊功能在未來的交通工具中不可或缺,資料必須在車內/外進行快速、可靠的傳輸。車輛與其他道路使用者和基礎設施之間的通訊,即車輛對一切的通訊(V2X),在新一代車輛的研發上扮演要角。

V2X旨在擴展車輛的感知能力,為駕駛人提供無法以其他方法預測、甚至無法被攝影機或光達(Lidar)系統擷取到的資訊。該技術已經導入現有的應用案例,讓駕駛人能收到危險狀況的警報,在未來的應用案例中還能提供更多功能。

除了安全,長期看來V2X 還需要對提升交通流量效率做出貢獻;例如允許車輛與交通號誌通訊並影響其燈號轉換。這對環保也能帶來正面效應,例如減少車輛的廢氣排放。

實現 V2X 的主要挑戰

我們看到V2X正面臨兩大挑戰:確保資料安全的網路安全要求規範尚不完善,以及在世界哪個地區會使用何種技術的法律也尚在模糊階段。這些挑戰對製造商構成了極大的風險,因為針對最先進技術的法規何時會實施的時間表未定,而填補技術法規的差距以確保市場與產業保持一致相當關鍵,規格的缺乏為市場帶來了不確定性。

對製造商來說有幾種情境,每一種都會帶來一定的風險:第一個是等待,冒著在技術上落後的風險;另一個是冒著可能選錯技術的風險,決定佈署其中一種技術;最後一種情況是同時支援兩種V2X技術,但這比起選對了單一種技術的公司來說,會帶來成本的增加。

以上所有挑戰預期能在不久的將來因為可預見的方案而獲得解決,關鍵是汽車製造商要儘早將 V2X 技術整合到整體車輛系統中。

 為車輛整合V2X的基礎元素

目前V2X 有兩種相互競爭的無線技術,一是在美國使用的專用短距離通訊(DSRC)和歐洲使用的ITS-G5,都以802.11p Wi-Fi標準為基礎,二是基於4G/5G蜂巢式通訊標準的蜂巢式V2X。

在進行V2X解決方案的實際整合時,製造商可以採用幾種方法:一是將V2X安裝為車載資通訊系統(telematics unit)的一部分;另一種方法是隔離V2X,以獨立控制單元中的單機獨解決方案來實現。車廠選擇解決方案很大程度上取決於幾個因素,其中最重要的或許是V2X的區域或全球範圍。

V2X整合的另一種方法是雙管齊下,採用蜂巢式V2X和DSRC這兩種技術的組合解決方案;這為車廠提供了橫跨所有市場與時機的最大靈活性,但帶來較高的成本。因此,決策的核心標準是車廠希望實現哪一種解決方案,如何將之融入車輛架構和整個系統,以及車廠希望在未來以V2X覆蓋哪些使用案例。

看好哪一種V2X技術?

車用通訊尚未訂定標準,DSRC已是通過驗證的技術,但蜂巢式V2X則讓車廠因應未來需求;然而究竟要使用哪一種V2X技術,車廠、政府主管機關與產業尚未達成共識。

DSRC或ITS-G5已經被使用了一段時間,有幾個長期的測試已經展開,是經過驗證的技術;而蜂巢式V2X被認為更經得起未來考驗,因為能實現要在未來幾年才會有意義的應用案例。蜂巢式V2X是採用行動通訊技術,作為車用資通訊系統不可缺少的一部份會帶來優勢;另一方面,DSRC或ITS-G5會是只能用於車輛對車輛(V2V)或車輛對基礎設施(V2I)通訊的系統,因此會需要以附加模組的方式進行整合,為廠商增加系統成本。


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究竟哪一項技術會成為標準,取決於車廠自己的選擇,以及他們是願意押注未來技術,還是今日已經驗證的安全解決方案。

不過,僅考量V2X模組的整合(無論採用蜂巢式技術或DSRC)是不夠的,車廠還必須考量由V2X數據機、V2X天線組成的配套系統,以及天線在車內的分佈,還有因此衍生的天線損耗補償等方面的問題。

V2X模組與整體車輛系統的關聯性

一系列初始測試表明,車廠不能以獨立方式整合V2X模組,而需要考量整個系統;如果他們忽略了這一點,會可能因為個別元件的不相容使V2X無法實現預期的功能──舉例來說,沒有補償的天線功率損耗可能導致整個系統工作效率降低。因此,整體V2X系統與車輛完全契合,並針對特定車型系列進行最佳化,才能保證發揮最佳性能。

V2X模組目的之一是改善與其他車輛和基礎設施之間的通訊,這會需要天線;而天線與V2X模組的交互作用反過來又與通訊性能相關。這是因為這類天需要求車輛周遭360度環景無「盲點」,因此才能在接收和傳輸資料方面實現持續的優越性能。

在規劃 V2X 整合時,車廠必須將所有因素納入考量;在選擇供應商和合作夥伴時,也要確保他們考量到整體車輛系統。

未來5到10年的V2X系統開發重點

對自適應應用程式(adaptive applications)以及V2X 如何支援自動駕駛的高度關注,將是把系統開發提升到更高層次的關鍵,還有透過利用自適應生態系統感知技術提供更好的安全機制,以消除涉及車輛事故的人為因素。

這需要系統測試和架構專家深入分析如何能無縫地即時利用V2X系統中的資料,使車輛在危險情況下做出反應。要解決所有的挑戰和充分探索技術潛力以實現無縫的自動駕駛,了解複雜的資料至關重要。

本文由Molex供稿; 編輯整理:Judith Cheng

 

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