无线技术如何塑造智能交通新时代

全球5G网络转型正在如火如茶地进行中，并已拥有超过十亿的连接数。5G主要用于扩展智能手机和固定无线接入市场。然而，正如预期的那样，5G的应用范围已远超这些领域，覆盖了更多的应用场景。其中一个与5G融合的领域便是日益强劲的物联网(IOT)领域。

汽车物联网是将各种设备、传感器、云计算功能、应用程序和其它组件集成到车辆中，形成一个复杂的生态系统，用于车辆连接、预测性维护车队管理、保险等多个领域。

在车用市场中，物联网将进一步扩展5G的应用范围，以提高道路安全、解决交通拥堵问题，并通过改善车队管理来减少污染和能源消耗。车辆内部和周围的物联网传感器将推动传感技术的发展，以收集更多关于车辆及其所处环境的信息。同时，这项技术还实现了加油、电动汽车(EV)充电、过路费等费用的自动支付。

5G轻量化(5G RedCap)技术是2022年推出的新型5G标准，旨在满足物联网设备的需求；这些设备需要更小巧、更简单、成本更低的射频(RF)解决方案，并且比现有的5G无线技术选项具有更长的电池寿命。5GRedCap在3GPP第17版中得到了定义；其市场兴趣点将集中在可穿戴设备、工业无线传感器和视频监控等物联网领域。

从汽车行业的角度来看，5G RedCap可能用于4G应用中(通常部署在入门级连接、行车记录仪解决方案和车辆诊断传感器中，以及监测运输途中资产状况的传感器中)，如追踪设备、充电站、微型移动设备以及电池供电的传感器。

5G RedCap有望拓宽5G生态系统，创造更广泛的连接。如图2-4所示，它填补了低功耗广域网(LPWA)、增强型移动宽带(eMBB)和超可靠低延迟通信(URLLC)之间的空白，简化了5G在物联网应用中的集成。这些5G RedCap模块将具有低成本和低功耗的特点；这也是5G标准所无法提供的。

图2-4:5G领域的REDCAP技术

预测性边缘分析

预测性边缘分析对于车辆中的移动边缘计算(MEC)部署至关重要。它涉及移动网络运营商、原始设备制造商(OEM)、服务提供商、应用程序开发人员、互联网提供商和道路交通运输部门之间的协作。该技术能够支持低延迟、可靠的应用，可迅速向驾驶员发出道路危险警报，并提供不良交通状况的预警。

蓝牙和超宽带

如今，众多车辆内部和外部都配备了多个低能耗无线传感器和通信设备：其中，蓝牙及其低功耗版本——低功耗蓝牙(LE)已得到较广泛应用。蓝牙作为一种短距离无线标准，常用于将智能手机与信息娱乐中心相连接，还能提供双向短信息服务(SMS)通信与导航智能手机同步功能，而低功耗蓝牙通常用于汽车钥匙扣内部。

UWB是汽车行业中另一种越来越常见的低功耗无线技术。它使用双向测距来确定两个UWB收发器间的距离。该技术用于UWB锚点、钥匙扣以及称为数字钥匙(Digital Key)的智能手机无钥匙汽车门禁功能。

数字钥匙应用程序运行在智能手机(或智能手表)上；其模拟钥匙扣的功能，同时使用了低功耗蓝牙和UWB技术。当低功耗蓝牙与车辆连接时，它会执行数字钥匙消息传递，然后使用公钥交换数字钥匙ID，并验证用户是否拥有有效ID。接下来，系统会初始化UWB收发器，告诉每个收发器已分配好的发送其加密时间戳序列信号的时间。每次用户进入或离开车辆时这个过程都会重复进行，如图2-5所示。UWB测距包含一项安全功能，旨在确保第三方无法伪造传输并创建错误的距离测量值。这一测距过程依赖于安全的高级加密标准(AES)协议。

图2-5:高端汽车中的UWB数字钥匙应用场景

新型UWB技术能够通过通道脉冲响应(CIR)变化识别车内乘员，如无人照看的儿童等，从而防止因车内温度过高而导致相关的人身安全事故。该系统可以识别乘客的存在，监测心跳或呼吸，并在儿童被留在炎热的车内时提醒车主，如图2-6所示。

图2-6:UWB内部覆盖情况示意图

UWB技术可用于短程雷达系统，持续监测附近车辆的位置。在如图2-7所示的系统中，发射器和单独的接收器可以生成一个直方图。通过分析直方图并提取第一个峰值到达的时间，可以获得来自物体的视线反射，进而测定与该物体的距离，从而实现短程雷达的功能。运用此种UWB雷达技术车辆能够在其它车辆靠得太近时警告驾驶员。这类应用场景的应用优势在于它不需要其它车辆配备UWB传感器。

图2-7:UWB短程雷达应用场景

上述两个例子只是未来应用的冰山一角。UWB技术的应用前景非常广阔，包括电动汽车充电对位、停车场车辆定位、自动泊车、停车场安全支付、乘客服务接送识别、行人定位道路安全等多个方面。图2-8以图形方式总结了其中的部分应用。

图2-8:UWB应用场景

我们将在后续的章节中继续介绍无线技术如何革新驾驶体验。