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      經濟論文

      車載數據終端的功能需求研究

      時間:2022年07月01日 所屬分類:經濟論文 點擊次數:

      摘 要:車載數據終端 ( 又稱為 T-BOX) 是新能源汽車和智能網聯汽車的關鍵零部件。其通過 4G 或 5G 遠程無線通訊、GNSS 衛星定位和 CAN 總線通訊功能,實現車輛的數據采集存儲上傳和遠程指令的接收轉發,從而滿足遠程監控、報警、遠程診斷等多種在線應用的需

        摘  要:車載數據終端 ( 又稱為 T-BOX) 是新能源汽車和智能網聯汽車的關鍵零部件。其通過 4G 或 5G 遠程無線通訊、GNSS 衛星定位和 CAN 總線通訊功能,實現車輛的數據采集存儲上傳和遠程指令的接收轉發,從而滿足遠程監控、報警、遠程診斷等多種在線應用的需求。同時隨著智能網聯汽車的快速發展,車載數據終端的功能需求也在不斷的豐富。因此,如何定義車載數據終端的功能需求成為了零件系統開發過程中的關鍵項。本文通過一款純電動汽車樣車的開發,進行車載數據終端的功能需求研究,得出關鍵功能需求及定義,從而使車載數據終端能更好的為智能網聯汽車服務。

        關鍵詞:車載數據終端 車載終端 數據采集終端 遠程監控系統 T-box 車聯網

      數據信息

        1 引言

        隨著車載通信技術、信息技術和汽車技術的發展,新能源汽車和智能網聯汽車已經成為全球范圍內汽車的發展趨勢。據網絡資源信息,世界新能源車滲透率總體呈現快速提升趨勢,2022 年一季度已經達到 10% 水平,其中中國達到 18%,德國 21%,挪威 73%,美國 6%。車載 T-BOX(Telematics Box,遠程通信終端)作為新能源汽車或智能網聯汽車的關鍵零部件,承載著車內與車外的通訊業務功能,可深度讀取汽車 CAN 總線數據和私有協議,并通過無線網絡將數據傳到云服務器,為新能源汽車或智能網聯汽車提供可靠、完整的數據傳輸服務,因此本文也將車載 T-BOX 稱為車載數據終端。

        車載數據終端承載的功能也隨著車聯網的發展日益豐富,從最初的遠程安全監控的法規功能需求,拓展到遠程控制、OTA、娛樂等車聯網業務服務功能需求。因此如何更好的定義車載數據終端的功能,也成為了車企開發的一大關鍵技術步驟。本文通過純電動汽車的項目案例,對車載數據終端的功能需求進行研究,從而確認車載數據終端的功能需求及定義,確認功能邊界,有利于車載數據終端和車聯網車型的快速開發。

        2 遠程監控及車聯網的功能架構

        自 2017 年 1 月 1 日起,中國要求新生產的新能源汽車須安裝車載終端,將車輛的狀態數據上傳到企業服務平臺、國家及地方監控平臺,實現遠程安全監控功能。同時隨著 4G/5G 網絡的推廣,智能網聯汽車得到快速發展,智能網聯的應用功能也是通過車端與云端服務器的連接而實現。因此實現遠程監控及車聯網的功能架構原理基本一致,其中,車載數據終端起到了車內和車外的數據交互的橋梁作用。車載數據終端的硬件原理框圖,由通信模塊(圖示為 4G 模塊)、MCU 微控制器模塊、CAN 通信模塊、以太網芯片、WIFI 模塊、藍牙模塊、定位模塊、存儲模塊、備用電池模塊、音頻處理模塊等構成,功能模塊的取舍可根據具體車型的實際功能需求而定。

        3 車載數據終端的功能需求分析

        在進行車載數據終端的詳細開發前,優先進行功能需求分析。項目車型為純電動汽車樣車,主要的需求來源為法規標準要求和業務需求。法規標準要求和業務需求并不是完全獨立隔離的,部分功能需求是存在一致的,比如數據采集、存儲、上傳等,因此需要詳細分析。

        3.1 法規標準要求分析

        在法規標準方面,主要有純電動汽車準入要求的標準及智能網聯汽車的相關標準。GB/T 32960 是《新能源汽車生產企業及產品準入管理規定》中的強制要求,分為三部分, 序號 1~3 項。GB/T 32960.1為標準總則,主要規定了一些術語和定義,比如監控系統中的公共平臺、企業平臺、車載終端等名稱定義。GB/T 32960.2 主要是對車載數據終端的要求,明確了數據采集、存儲、傳輸、補發等功能需求及要求。

        GB/T 32960.3 主要是通信協議及數據格式,規定了電動汽車遠程服務與管理系統中,各個部分之間的通信協議,包括協議結構、通信連接、數據結構與定義、數據單元格式與定義等內容,車載數據終端上傳數據給企業平臺時,可參照執行。網聯化汽車的的劇增,車輛對外接口的增加,增加了車載信息安全的風險。車載信息安全涉及用戶的行駛、財產、數據、隱私等安全,世界各國高度重視,也陸續出臺系列法規標準。車載數據終端是網聯汽車的內外通信節點,是車載信息安全的最重要一環。其中 4~7 的相關標準要求,車載數據終端的信息安全需求主要有:硬件安全、系統安全、軟件安全、通信安全、數據安全等。

        3.2 業務功能需求分析車載通信技術的發展,極大豐富了車輛的使用場景,項目車型上也提出了以下車聯網業務功能需求。

        4 車載數據終端的功能需求定義

        基于對法規標準要求和業務需求的分析,確定了車載數據終端較完善的潛在功能需求。并進行了分類,主要分為 8 大類:聯網通信功能、數據處理功能、信息安全功能、遠控功能、近控功能、網絡共享功能、道路救援功能、OTA 功能等。進一步定義如下:● 聯網通信功能:通信是基礎,通信方式可以有遠程通信、近場通信、有線通信。遠程通信應至少具備 4G 通信,未來可向 5G 或C-V2X 發展。近場通信可有藍牙、WIFI 方式;有線通信則需具備 CAN 網絡、接入整車的CAN通信網絡,可選以太網網絡、USB網絡。

        ● 數據處理功能:則包含了法規標準和企業業務需求的數據采集、存儲、上傳、監控報警、時間校時、定位更新、獨立工作等內容!瘛⌒畔踩δ埽壕邆溆布、系統、軟件、通信、數據的安全功能,滿足相關法規要求!瘛∵h控功能:可遠程控制車輛的 ECU節點,比如遠控車門、窗、空調、暖風等;或可實現遠程診斷,獲取整車故障碼信息,便于快速遠程分析問題!瘛〗毓δ埽嚎蓪崿F近場藍牙鑰匙開關門或通過藍牙信號控制行車等;如有 IOT 設備接入,可拓展更多的近場控制功能!瘛【W絡共享功能:車機或其他聯網電子設備可以通過 USB 接口或以太網網絡連接車載數據終端的 4G/5G 網絡,從而實現聯網!瘛〉缆肪仍δ埽嚎蓪崿F車輛緊急呼叫、一鍵電話救援、道路服務請求等功能。如用戶遭遇緊急情況,或需要道路服務時,車載系統可自動或手動撥打緊急呼救電話,同時將車輛故障相關的信息發送到呼叫中心,如實現 Ecall、Bcall、Icall 等功能!瘛TA 功 能: 車 載 數 據 終 端 不 僅 可OTA 自身,還可通過 CAN 通道、USB 通道、以太網通道等 OTA 其他 ECU 節點。

        5 結語

        通過對車載數據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,構建遠程通信、近場通信、有線通信基礎。不僅滿足了法規遠程安全監控的功能需求,且衍生出了各種方便用戶的車聯網服務功能。本文研究的車載數據終端的潛在功能需求分類,有效的助力項目完成相關開發應用,其他純電動車型可參考應用。但由于本文僅針對純電動汽車的部分法規及業務需求進行分析,其他車型的法規標準、性能要求等未作描述,因此實際開發中,可根據實際的車輛類型,綜合法規、成本、周期、業務或市場需求等進行更詳細的功能需求配置和定義。

        參考文獻:

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        [8] 新浪網技術(中國)有限公司官方帳號 .2022年第一季度中國占世界新能源車份額59%[DB/OL].

        選自期刊《汽車零部件

        作者信息:莊濟寧 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

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