Sub-Ghz技術(shù)引領(lǐng)車與車通信的未來

e絡(luò)盟技術(shù)團隊

簡介

如今，全球互聯(lián)與自動化程度越來越高，受此影響，汽車行業(yè)也開始重點關(guān)注車與車通信（V2V）領(lǐng)域。借助V2V技術(shù)，汽車能夠以無線方式實時交換各種信息，包括周圍車輛的速度、方向及位置。畢竟，安全是重中之重。執(zhí)法人員也可利用V2V技術(shù)完成一系列工作，包括跟蹤車輛位置、疏導(dǎo)交通、調(diào)整交通信號燈程序，以及處理限速問題。駕駛員可利用V2V通信避開交通擁堵，并與其他車輛保持適當距離。此外，這項技術(shù)還可幫助駕駛員安全停車。V2V技術(shù)可用于現(xiàn)代車隊管理。

在城市環(huán)境中，建筑物、樹木和其他車輛等障礙物可能會干擾通信信號，給V2V通信帶來嚴峻挑戰(zhàn)。Sub-GHz無線通信技術(shù)使用通常低于1Ghz的低頻信號在車輛間傳輸數(shù)據(jù)，為車輛間通信及重要信息交換提供支持。

Sub-GHz無線通信是什么？

Sub-GHz無線通信是指頻率在1GHz以下的V2V通信技術(shù)。無線通信是指使用無線電波和紅外線波長等電磁波，在空中傳輸數(shù)據(jù)。對于某些應(yīng)用而言，頻率低于1GHz的免許可工業(yè)、科學和醫(yī)療（ISM）頻段（315、433以及902至928MHz）是理想的選擇。在給定的功率水平、接收極具靈敏度和天線增益條件下，低頻本身就比高頻具有更長的傳輸距離。

與藍牙和Wi-Fi等工作頻率較高的無線技術(shù)相比，低頻技術(shù)具有多項優(yōu)勢。

• 它能更有效地穿透障礙物和墻壁，實現(xiàn)更長的通信距離和更大的覆蓋范圍。
• Sub-GHz無線通信不易受其他無線設(shè)備和電磁噪聲的干擾，這些干擾會降低通信信號的質(zhì)量。因此，對于需要可靠、穩(wěn)定的無線連接的應(yīng)用而言，Sub-GHz無線通信尤其適用。
• 與高頻信號相比，其所需的功率更低，這種特性對于電動汽車等電池供電設(shè)備來說至關(guān)重要。這種較低的功率要求還有助于減少干擾，提高通信可靠性。

圖1：為何采用低于1GHz的RF技術(shù)

Sub-GHz無線通信應(yīng)用于V2V

在發(fā)展自動駕駛汽車和智能交通系統(tǒng)方面，V2V通信發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。借助這項技術(shù)，車輛能夠與交通信號燈和指示牌等路邊基礎(chǔ)設(shè)施相互通信，共享各種信息，包括路況、交通流量以及其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)。這些信息可以提高安全性，減少擁堵，改善駕駛體驗。

V2V機制是車載自組網(wǎng)（VehicularAdHocNetwork，簡稱VANET）的主要組成部分之一。美國使用5.9GHz的預(yù)定頻段。在美國車與車通信（V2V）當前的生產(chǎn)實施中，IEEE802.11p被用作標準組件。VANET被視為一種移動自組網(wǎng)（Mobile Ad Hoc Network，簡稱MANET），但也有一些不同之處，比如將車輛視為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。此外，VANET網(wǎng)絡(luò)還包括用于V2V機制的專用短程通信技術(shù)（Dedicated Short-Range Communications，簡稱DSRC）。

V2V通信在頻率范圍、功率要求和通信協(xié)議方面的基本技術(shù)要求如下：

• 頻率范圍：V2V通信系統(tǒng)在5.9GHz頻段內(nèi)運行，該頻段由美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）分配，用于智能交通系統(tǒng)（ITS）應(yīng)用。該頻率范圍劃分為兩個通信信道，分別是車與車 （V2V）通信和車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）通信。
• 功率要求：V2V通信系統(tǒng)耗電量極低，可延長車輛電池的使用壽命。V2V通信所需功率通常在毫瓦級。V2V通信不會干擾其他無線設(shè)備。
• 通信協(xié)議：用于V2V通信的通信協(xié)議是IEEE802.11p，這是Wi-Fi協(xié)議的一種變體，專為車輛環(huán)境而設(shè)計。IEEE 802.11p協(xié)議使用與標準Wi-Fi不同的調(diào)制方案和信道接入機制，以適應(yīng)V2V通信在高移動性和低延遲方面的要求。

表：V2V通信技術(shù)

V2V中Sub-GHz無線通信的工作原理及應(yīng)用

在V2V通信中，Sub-GHz無線通信使用射頻（RF）信號在車輛間傳輸數(shù)據(jù)。這一過程涉及使用無線電收發(fā)器將數(shù)據(jù)編碼成RF信號，然后以無線方式傳輸?shù)脚溆屑嫒?a target="_blank">接收器的其他車輛。

裝有Sub-GHz無線通信系統(tǒng)的車輛接收到其他車輛發(fā)出的RF信號時，就會對數(shù)據(jù)進行解碼。隨后，系統(tǒng)會通知駕駛員或車輛控制系統(tǒng)。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)涵蓋各種信息，包括交通狀況、道路危險因素、附近車輛位置、速度和方向等。

在V2V通信中，使用稱為專用短程通信技術(shù)（DSRC）的特定通信協(xié)議是Sub-GHz無線通信的一個重要方面。DSRC是一種用于V2V和V2I通信的無線通信標準。其在5.9GHz頻段運行，同時利用各種Sub-GHz頻率實現(xiàn)一系列通信模式。

在DSRC中，通信通過車輛間交換的一系列基本安全信息（BSM）進行。此類信息既包括車輛位置、速度、方向等基本數(shù)據(jù)，也包括制動狀態(tài)和危險警告等其他重要細節(jié)，如附圖所示。BSM以固定間隔傳輸，附近車輛可獲取并處理這些信息。

用例

Sub-GHz無線通信可通過多種方式用于V2V通信。其中最重要的應(yīng)用包括支持車輛編隊，即一組車輛相互協(xié)調(diào)以近距離行駛。Sub-GHz無線通信可幫助編隊車輛保持安全距離，并快速應(yīng)對行駛條件的變化。

Sub-GHz無線通信在V2V中另一個重要應(yīng)用，是針對道路上的潛在碰撞或其他安全隱患，提供早期預(yù)警。通過在車輛之間傳輸和接收數(shù)據(jù)，可提醒駕駛員注意他們可能無法獨立檢測到的危險情況。由此，可預(yù)防事故發(fā)生，挽救生命。

圖3：車輛編隊

Sub-GHz無線通信是V2V通信的未來發(fā)展方向，為車輛間實時數(shù)據(jù)傳輸提供了一種可靠而高效的方式。這項技術(shù)有助于提高道路的安全性和效率，減少交通擁堵，改善駕駛體驗。隨著研發(fā)的不斷深入，未來幾年，Sub-GHz無線通信有望發(fā)揮至關(guān)重要的作用，協(xié)助開發(fā)智能交通系統(tǒng)和采用自動駕駛汽車。

e絡(luò)盟與眾多供應(yīng)商合作，提供廣泛的無線連接產(chǎn)品，包括RF天線、無線發(fā)射器、無線監(jiān)控系統(tǒng)、無線接收器、藍牙天線、ZigBee收發(fā)器、ZigBee模塊、開發(fā)套件、Wi-Fi開發(fā)套件、Wi-Fi天線、蜂窩天線、蜂窩模塊，這些產(chǎn)品可用于執(zhí)行設(shè)計、開發(fā)和項目。

編者按

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