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        車載數(shù)據(jù)終端的功能需求研究

        2022-07-05 09:48:42莊濟(jì)寧崔碩黃建鵬唐燕
        時(shí)代汽車 2022年13期
        關(guān)鍵詞:智能網(wǎng)車載法規(guī)

        莊濟(jì)寧 崔碩 黃建鵬 唐燕

        上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

        1 引言

        隨著車載通信技術(shù)、信息技術(shù)和汽車技術(shù)的發(fā)展,新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)汽車的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源信息,世界新能源車滲透率總體呈現(xiàn)快速提升趨勢(shì),2022年一季度已經(jīng)達(dá)到10%水平,其中中國(guó)達(dá)到18%,德國(guó)21%,挪威73%,美國(guó)6%。車載T-BOX(Telematics Box,遠(yuǎn)程通信終端)作為新能源汽車或智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵零部件,承載著車內(nèi)與車外的通訊業(yè)務(wù)功能,可深度讀取汽車CAN 總線數(shù)據(jù)和私有協(xié)議,并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳到云服務(wù)器,為新能源汽車或智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供可靠、完整的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),因此本文也將車載T-BOX 稱為車載數(shù)據(jù)終端。車載數(shù)據(jù)終端承載的功能也隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展日益豐富,從最初的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控的法規(guī)功能需求,拓展到遠(yuǎn)程控制、OTA、娛樂(lè)等車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)功能需求。因此如何更好的定義車載數(shù)據(jù)終端的功能,也成為了車企開發(fā)的一大關(guān)鍵技術(shù)步驟。本文通過(guò)純電動(dòng)汽車的項(xiàng)目案例,對(duì)車載數(shù)據(jù)終端的功能需求進(jìn)行研究,從而確認(rèn)車載數(shù)據(jù)終端的功能需求及定義,確認(rèn)功能邊界,有利于車載數(shù)據(jù)終端和車聯(lián)網(wǎng)車型的快速開發(fā)。

        2 遠(yuǎn)程監(jiān)控及車聯(lián)網(wǎng)的功能架構(gòu)

        自2017年1月1日起,中國(guó)要求新生產(chǎn)的新能源汽車須安裝車載終端,將車輛的狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳到企業(yè)服務(wù)平臺(tái)、國(guó)家及地方監(jiān)控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程安全監(jiān)控功能。

        同時(shí)隨著4G/5G 網(wǎng)絡(luò)的推廣,智能網(wǎng)聯(lián)汽車得到快速發(fā)展,智能網(wǎng)聯(lián)的應(yīng)用功能也是通過(guò)車端與云端服務(wù)器的連接而實(shí)現(xiàn)。因此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控及車聯(lián)網(wǎng)的功能架構(gòu)原理基本一致,如圖1 所示,其中,車載數(shù)據(jù)終端起到了車內(nèi)和車外的數(shù)據(jù)交互的橋梁作用。

        圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控及車聯(lián)網(wǎng)的功能架構(gòu)原理圖

        車載數(shù)據(jù)終端的硬件原理框圖,如圖2 所示,由通信模塊(圖示為4G 模塊)、MCU 微控制器模塊、CAN 通信模塊、以太網(wǎng)芯片、WIFI 模塊、藍(lán)牙模塊、定位模塊、存儲(chǔ)模塊、備用電池模塊、音頻處理模塊等構(gòu)成,功能模塊的取舍可根據(jù)具體車型的實(shí)際功能需求而定。

        圖2 車載數(shù)據(jù)終端硬件原理框圖

        3 車載數(shù)據(jù)終端的功能需求分析

        在進(jìn)行車載數(shù)據(jù)終端的詳細(xì)開發(fā)前,優(yōu)先進(jìn)行功能需求分析。項(xiàng)目車型為純電動(dòng)汽車樣車,主要的需求來(lái)源為法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求和業(yè)務(wù)需求。法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求和業(yè)務(wù)需求并不是完全獨(dú)立隔離的,部分功能需求是存在一致的,比如數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、上傳等,因此需要詳細(xì)分析。

        3.1 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求分析

        在法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方面,主要有純電動(dòng)汽車準(zhǔn)入要求的標(biāo)準(zhǔn)及智能網(wǎng)聯(lián)汽車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如表1 所示。(注:涉及的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)包含但不限于表1 所示。)

        表1 車載數(shù)據(jù)終端關(guān)鍵法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

        GB/T 32960 是《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》中的強(qiáng)制要求,分為三部分,見表1 的序號(hào)1~3 項(xiàng)。GB/T 32960.1為標(biāo)準(zhǔn)總則,主要規(guī)定了一些術(shù)語(yǔ)和定義,比如監(jiān)控系統(tǒng)中的公共平臺(tái)、企業(yè)平臺(tái)、車載終端等名稱定義。GB/T 32960.2 主要是對(duì)車載數(shù)據(jù)終端的要求,明確了數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸、補(bǔ)發(fā)等功能需求及要求,如圖3 所示,。GB/T 32960.3 主要是通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式,規(guī)定了電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)中,各個(gè)部分之間的通信協(xié)議,包括協(xié)議結(jié)構(gòu)、通信連接、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與定義、數(shù)據(jù)單元格式與定義等內(nèi)容,車載數(shù)據(jù)終端上傳數(shù)據(jù)給企業(yè)平臺(tái)時(shí),可參照?qǐng)?zhí)行。

        圖3 GB/T 32960.2對(duì)車載數(shù)據(jù)終端的關(guān)鍵功能要求項(xiàng)

        網(wǎng)聯(lián)化汽車的的劇增,車輛對(duì)外接口的增加,增加了車載信息安全的風(fēng)險(xiǎn)。車載信息安全涉及用戶的行駛、財(cái)產(chǎn)、數(shù)據(jù)、隱私等安全,世界各國(guó)高度重視,也陸續(xù)出臺(tái)系列法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。車載數(shù)據(jù)終端是網(wǎng)聯(lián)汽車的內(nèi)外通信節(jié)點(diǎn),是車載信息安全的最重要一環(huán)。根據(jù)表1 中4~7 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,車載數(shù)據(jù)終端的信息安全需求主要有:硬件安全、系統(tǒng)安全、軟件安全、通信安全、數(shù)據(jù)安全等,如表2 所示。

        表2 車載數(shù)據(jù)終端信息安全需求分析

        3.2 業(yè)務(wù)功能需求分析

        車載通信技術(shù)的發(fā)展,極大豐富了車輛的使用場(chǎng)景,項(xiàng)目車型上也提出了以下車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)功能需求,如表3 所示。

        表3 車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)功能需求

        4 車載數(shù)據(jù)終端的功能需求定義

        基于對(duì)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求和業(yè)務(wù)需求的分析,確定了車載數(shù)據(jù)終端較完善的潛在功能需求。并進(jìn)行了分類,主要分為8 大類:聯(lián)網(wǎng)通信功能、數(shù)據(jù)處理功能、信息安全功能、遠(yuǎn)控功能、近控功能、網(wǎng)絡(luò)共享功能、道路救援功能、OTA 功能等。進(jìn)一步定義如下:

        ● 聯(lián)網(wǎng)通信功能:通信是基礎(chǔ),通信方式可以有遠(yuǎn)程通信、近場(chǎng)通信、有線通信。遠(yuǎn)程通信應(yīng)至少具備4G 通信,未來(lái)可向5G 或C-V2X 發(fā)展。近場(chǎng)通信可有藍(lán)牙、WIFI 方式;有線通信則需具備CAN 網(wǎng)絡(luò)、接入整車的CAN 通信網(wǎng)絡(luò),可選以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、USB 網(wǎng)絡(luò)。

        ● 數(shù)據(jù)處理功能:則包含了法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、上傳、監(jiān)控報(bào)警、時(shí)間校時(shí)、定位更新、獨(dú)立工作等內(nèi)容。

        ● 信息安全功能:具備硬件、系統(tǒng)、軟件、通信、數(shù)據(jù)的安全功能,滿足相關(guān)法規(guī)要求。

        ● 遠(yuǎn)控功能:可遠(yuǎn)程控制車輛的ECU節(jié)點(diǎn),比如遠(yuǎn)控車門、窗、空調(diào)、暖風(fēng)等;或可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷,獲取整車故障碼信息,便于快速遠(yuǎn)程分析問(wèn)題。

        ● 近控功能:可實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)藍(lán)牙鑰匙開關(guān)門或通過(guò)藍(lán)牙信號(hào)控制行車等;如有IOT 設(shè)備接入,可拓展更多的近場(chǎng)控制功能。

        ● 網(wǎng)絡(luò)共享功能:車機(jī)或其他聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備可以通過(guò)USB 接口或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接車載數(shù)據(jù)終端的4G/5G 網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。

        ● 道路救援功能:可實(shí)現(xiàn)車輛緊急呼叫、一鍵電話救援、道路服務(wù)請(qǐng)求等功能。如用戶遭遇緊急情況,或需要道路服務(wù)時(shí),車載系統(tǒng)可自動(dòng)或手動(dòng)撥打緊急呼救電話,同時(shí)將車輛故障相關(guān)的信息發(fā)送到呼叫中心,如實(shí)現(xiàn)Ecall、Bcall、Icall 等功能。

        ● OTA 功能:車載數(shù)據(jù)終端不僅可OTA 自身,還可通過(guò)CAN 通道、USB 通道、以太網(wǎng)通道等OTA 其他ECU 節(jié)點(diǎn)。

        5 結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)車載數(shù)據(jù)終端的功能需求分析,可見其最大功能為可集成眾多通信方式,構(gòu)建遠(yuǎn)程通信、近場(chǎng)通信、有線通信基礎(chǔ)。不僅滿足了法規(guī)遠(yuǎn)程安全監(jiān)控的功能需求,且衍生出了各種方便用戶的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能。本文研究的車載數(shù)據(jù)終端的潛在功能需求分類,有效的助力項(xiàng)目完成相關(guān)開發(fā)應(yīng)用,其他純電動(dòng)車型可參考應(yīng)用。但由于本文僅針對(duì)純電動(dòng)汽車的部分法規(guī)及業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析,其他車型的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、性能要求等未作描述,因此實(shí)際開發(fā)中,可根據(jù)實(shí)際的車輛類型,綜合法規(guī)、成本、周期、業(yè)務(wù)或市場(chǎng)需求等進(jìn)行更詳細(xì)的功能需求配置和定義。

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