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無線鏈接無人自動駕駛汽車

作者： admin 時間：2022-06-13 來源：互聯(lián)網(wǎng)
摘要：對于自主車輛無線電鏈路的進化已經(jīng)變量。規(guī)格如5.9 GHz的數(shù)字短程通信（DSRC）開始作為車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）系統(tǒng)路費，并已轉(zhuǎn)移到采取其他基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用，如速度限制提供的信息，...

       對于自主車輛無線電鏈路的進化已經(jīng)變量。規(guī)格如5.9 GHz的數(shù)字短程通信（DSRC）開始作為車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）系統(tǒng)路費，并已轉(zhuǎn)移到采取其他基礎(chǔ)設(shè)施的應(yīng)用，如速度限制提供的信息，使相機都沒有檢測路牌需要。
       然而，頻段分配有世界各地的變化，而不是有廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施V2I有限的自主操作使用無線電技術(shù)。從路邊單元（受限制股份單位）的數(shù)據(jù)可以通過提供速度極限的數(shù)據(jù)和其他有用的信息，如位置，速度和附近車輛的方向，可能圍繞在那里它們不是通過其他方式可見的拐角有助于自主控制系統(tǒng)。然而，數(shù)據(jù)不總是可從一個RSU所以其它檢測系統(tǒng)，例如相機可以被用于車輛在未送達的道路行駛。這被看作是增加了開發(fā)成本和復(fù)雜性。
        其結(jié)果是，在無線鏈路的要求還沒有被視為一個獨立的車輛的操作的，直到最近的重要組成部分。而初始的發(fā)展集中于自主控制系統(tǒng)，更近的設(shè)計已經(jīng)承認用于許多不同的應(yīng)用中的無線鏈路的需要。
這些應(yīng)用程序從下載了最新的地圖數(shù)據(jù)，使得車輛確切地知道，就是要，以接收來自其他車輛的交通信息而變化。無線鏈路也可以使用關(guān)于'platooning'，允許車輛，通常是卡車，以維持彼此的恒定距離。

通用汽車數(shù)字短程通信的圖像車輛之間的聯(lián)系

    圖1：通用汽車是第一個汽車制造商使用數(shù)字短程通信的一個車輛之間的聯(lián)系，開始與2016年底的凱迪拉克CTS模式。
       雖然汽車制造商，如通用汽車公司已經(jīng)采用了DSRC在2016年年底推出的凱迪拉克CTS，LTE蜂窩也正在研究作為一個可能的無線連接技術(shù)。
       然而，LTE網(wǎng)絡(luò)的等待時間仍然是一個問題，尤其是對于V2V應(yīng)用程序。從一臺車輛數(shù)據(jù)從LTE模塊行進到基站，通過運營商網(wǎng)絡(luò)，反向通過相同的基站附近的車輛。DSRC直接行駛的車輛之間。

DSRC的不同用途的圖和蜂窩無線鏈接

圖2：DSRC的不同用途和蜂窩無線鏈接，自主車（禮貌NXP）。
       所以不是，被用于在無人駕駛汽車的乘客提供信息和娛樂服務(wù)，而基于DSRC-V2X子系統(tǒng)用于發(fā)送安全數(shù)據(jù)基于LTE的信息娛樂子系統(tǒng)。信息娛樂子系統(tǒng)將建成一個價格，和V2X子系統(tǒng)將建成以加密，更低的延遲和可靠性的關(guān)鍵功能的標準。
       例如，沃爾沃使用802.11p無線技術(shù)直接從前方車輛傳達給其他兩個'排'在歐洲從動三輛卡車。該通信系統(tǒng)被直接鏈接到基于雷達的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，以保持車輛之間1秒的差距。這就允許以下卡車自主操作。
       在IEEE 802.11p標準使用在5.9 GHz頻段（5.850-5.925 GHz）的75 MHz帶寬的頻道，而DRSC使用5.725 MHz至5.875兆赫。他們都用一半的帶寬，或者兩倍的傳輸時間，802.11a的無線網(wǎng)絡(luò)連接，以允許接收處理回波信號從其他汽車或房屋反映更可靠。

參數(shù) 802.11 802.11p
信道帶寬（MHz） 20 10
比特率（Mbps）的 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 3, 4.5, 6, 9, 12, 18, 24, 27
OFDM符號持續(xù)時間（微秒） 4 8
衛(wèi)隊時間（微秒） 0.8 1.6
序言持續(xù)時間（微秒） 20 40
子載波間隔（千赫） 312.5 156.25

圖3：802.11a和802.11p（MathWorks的禮貌）之間的差異。
       雖然802.11p是DSRC的基礎(chǔ)，歐洲的系統(tǒng)目前不完全兼容。因此，標準化是為了確保泛歐的互操作性是必不可少的。
       該DSRC技術(shù)是從現(xiàn)有的Wi-Fi的802.11ac技術(shù)的進步，如賽普拉斯 BCM89359。這是首個Wi-Fi /藍牙智能2X2 MIMO組合芯片與皇家同步雙頻（RSDB）的支持，以及一個獨立的三模智能藍牙（4.2版）系統(tǒng)芯片（SoC）的。它已被優(yōu)化，以滿足汽車行業(yè)的嚴格標準和測試AECQ100汽車環(huán)境壓力的要求，以飽滿的生產(chǎn)件批準程序（PPAP）的支持。
       該SoC的設(shè)計與蘋果CarPlay和谷歌自動鏈接工作，并多帶并發(fā)汽車信息娛樂和遠程信息處理操作使用兩套天線在2×2 MIMO架構(gòu)，性能更高的鏈路。
為可靠的鏈接，則802.11p無線設(shè)備還需要一個前端。
       所述SE5503A從Skyworks的是一個完整的的802.11a / b / g / n的無線射頻前端模塊提供所述功率放大器，濾波，功率檢測器，T / R開關(guān)，雙工器和相關(guān)聯(lián)的匹配的所有功能。

Skyworks的SE550示意圖

圖4：Skyworks的SE5503提供所有用于5GHz的DSRC數(shù)據(jù)鏈路前端元素。
       該SE5503A提供從收發(fā)器的輸出到天線中的超緊湊的外形完整2.4和5GHz WLAN RF溶液。所有的RF端口匹配50Ω到簡化PCB布局和接口到收發(fā)信機的RFIC。該SE5503A還包含了一個動態(tài)范圍為20 dB的發(fā)射器功率檢測器，每個發(fā)射鏈。每個功率放大器具有用于開/關(guān)控制發(fā)射機一獨立的數(shù)字使能控制。的功率斜坡上升/下降時間小于0.7微秒和前端也從3.260-3.267 GHz和先于每一2.4GHz和5GHz的功率放大器，分別輸入3.28-3.89 GHz的提供了一個陷波濾波器。這些用于去除干擾諧波。
       這可以用于提高接收機的靈敏度和發(fā)射器的性能，降低任何延遲問題和提高的范圍內(nèi)。如果車輛可從另一個轎廂在一個更大的距離獲得的數(shù)據(jù)有更多的時間來做出關(guān)于是否減速或制動關(guān)鍵決策。這種能力還可以用于管理流量通過稍微減少在道路上的所有自主車輛的速度，以減少或消除停止啟動路況。
加密
       也有用于需要的無線鏈路的加密增加確認，但也有對執(zhí)行多個不同的架構(gòu)選擇。保護無線鏈路避免了數(shù)據(jù)，其中黑客可以給車輛提供虛假數(shù)據(jù)，例如說服它有一個意外，它需要停止欺騙。LTE系統(tǒng)中已經(jīng)從在接收器處理解密基站加密。
       其中加密發(fā)生在DSRC實現(xiàn)為系統(tǒng)開發(fā)人員的一個關(guān)鍵問題。該加密的數(shù)據(jù)包可以在DSRC接收機被解密，或者通過送到中央控制器。在接收機端解密需要更多的處理能力來處理數(shù)百萬分組的第二和仍保持低延遲。的優(yōu)點在于，數(shù)據(jù)包隨后可從接收到不同的位置分布，直接發(fā)送到地圖子系統(tǒng)例如地圖更新的報文也可以發(fā)送給中央處理單元進行解密，評估和分發(fā)。這可以創(chuàng)建在數(shù)據(jù)I / O并在總線連接，以加密的和未加密的數(shù)據(jù)在同一網(wǎng)絡(luò)上行進的瓶頸。這就要求優(yōu)先，增加了顯著的復(fù)雜性的系統(tǒng)架構(gòu)的一個附加的水平。
       一種替代的解決方案是標識為直接解密和較低優(yōu)先級，可以在以后的解碼更短的時間依賴性的數(shù)據(jù)包的高優(yōu)先級分組的方案。然而，這是那么系統(tǒng)軟件問題。
結(jié)論
       使用802.11p無線的自主車基礎(chǔ)上的5 GHz的無線網(wǎng)絡(luò)和射頻前端設(shè)計的成熟技術(shù)。能夠與低延遲帶來廣泛的機會提高無人駕駛汽車的安全性，以提供RF連接到其它相鄰車輛和路邊單元。其他車輛和路邊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)能夠及時，高效地提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，提供額外的安全性數(shù)據(jù)，以支持其他傳感器。LTE可用于某些數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，而開發(fā)商則是從2020年開始尋找下一代2.5G無線的LTE和Wi-Fi低延遲技術(shù)的融合在自主車輛實際使用。
       雖然技術(shù)成熟，設(shè)計方案仍在評估，特別是對安全性。確保汽車之間行進所有這些數(shù)據(jù)和限制股份單位是安全的是具有在設(shè)計和電子控制單元的發(fā)展，功耗和在車輛內(nèi)的控制器和網(wǎng)絡(luò)的性能要求有重大影響一個非常重要的要求。這些都是目前正在評估，并在時刻將在2018至20年的時間內(nèi)推出自主車解決的問題。

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