下一代汽車，無論其動力如何，都需要新的測試解決方案來應(yīng)對新的系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施。許多無線系統(tǒng)都支持諸如信息娛樂系統(tǒng)功能之類的擴展。

智能和互聯(lián)電動車（EV）成為物聯(lián)網(wǎng)中最復(fù)雜的移動客戶端（圖1）。但是，各種技術(shù)的融合也意味著，在不斷變化的技術(shù)和法規(guī)環(huán)境中，系統(tǒng)設(shè)計人員面臨著正確進行系統(tǒng)集成的任務(wù)。

圖 1. 電動汽車正在成為物聯(lián)網(wǎng)中最復(fù)雜的移動客戶端。

融合的工具

對制造商提出的集成交互式導(dǎo)航和流媒體等高級功能的要求，需要同樣先進的測試解決方案。在使用個人信息的應(yīng)用程序中，對性能和合規(guī)性驗證的需求變得更加重要。這包括免無線卡電子商務(wù)，以實現(xiàn)車內(nèi)商品和服務(wù)的付款，從汽油和生物燃料到洗車和漢堡直通車。

基于RF的車輛系統(tǒng)的爆炸式增長不僅限于面向乘客的功能。車輛中用于輪胎壓力監(jiān)控，遠程無鑰匙進入，軟件更新和汽車診斷等功能的基于RF的子系統(tǒng)的數(shù)量需要在設(shè)計，開發(fā)和制造的所有階段進行徹底測試，以確保獲得最佳結(jié)果。其他下一代車載系統(tǒng)包括用于高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）的雷達，諸如eCall的緊急響應(yīng)系統(tǒng)，以及用于汽車中Wi-Fi移動熱點功能的回程（圖2）。


圖 2.先進的車輛系統(tǒng)不僅限于面向乘客的功能。

座艙內(nèi)系統(tǒng)的增長給設(shè)計團隊帶來了更大的壓力，因為系統(tǒng)集成是一個關(guān)鍵問題。視頻可以顯示在半透半反表面，儀表板或靠背的監(jiān)視器上，也可以無線顯示在手持式個人設(shè)備上。音頻傳輸可以通過車載揚聲器，各個位置的耳機插孔或通過車載LAN進行。這些來源中的每一個都需要有自己的支持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

隨著消費者越來越意識到保護其數(shù)據(jù)和個人信息的必要性，將安全性作為一種功能正變得越來越現(xiàn)實。對安全性的這種需求對于諸如電子商務(wù)這樣的下一代信息娛樂功能也很重要，在該功能中，必須保護信用卡信息和支付交易。從穩(wěn)定到安全，這些交易對無線連接的各個方面都提出了要求。

車載無線

無線汽車子系統(tǒng)是一個新近但并非新主意。遠程無鑰匙進入（RKE）來自無線汽車警報系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于便捷功能，例如遠程門操作和發(fā)動機啟動。自2014年11月起，所有新注冊車輛都必須使用輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS），這是具有悠久歷史的另一汽車應(yīng)用。此外，還有一些無線系統(tǒng)涉及汽車運行和緊急響應(yīng)，例如ADAS和eCall自動緊急呼叫。

下一代ADAS的開發(fā)集成了廣泛的技術(shù)，產(chǎn)品和服務(wù)，旨在幫助駕駛員以更安全，更好的方式操作車輛，并最終向完全自動駕駛過渡。隨著ADAS和自動駕駛汽車的發(fā)展推動了對每輛汽車上多個高分辨率雷達的需求，汽車雷達技術(shù)正在迅速發(fā)展。

當今的車輛包括多達100個計算單元和數(shù)百萬行代碼。保持此輪轉(zhuǎn)系統(tǒng)為最新狀態(tài)，或安裝新功能，這些功能通常需要前往維修店。由于無線互聯(lián)網(wǎng)連接可以實現(xiàn)不需要物理狀態(tài)的服務(wù)，因此將創(chuàng)建越來越多的解決方案，這些解決方案需要通過空中更新軟件或固件（SOTA / FOTA）。這種空中解決方案當前用于優(yōu)化車輛而無需轉(zhuǎn)動扳手，并提供新的或改進的功能而無需參觀車庫。

今天的更新現(xiàn)在可以包括有針對性的營銷和銷售信息，并且將來可以合并用于抬頭顯示器和交互式乘客窗口的增強現(xiàn)實數(shù)據(jù)。除了更新車輛軟件外，還可以通過空中管理車輛診斷和維護警報。下一代智能汽車將具有用于診斷的電纜插孔，主要是作為備份，因為大多數(shù)汽車診斷和維護數(shù)據(jù)將啟用云功能。

智能交通

所有這一切在一起的地方稱為智能交通。作為智能城市理念的一部分，智能交通系統(tǒng)將提供涉及所有不同交通和交通管理模式的創(chuàng)新服務(wù)。這種系統(tǒng)最終還將包括與交通和人員流動有關(guān)的行人設(shè)備和其他非車輛遙測技術(shù)。

這種具有車輛及其周圍世界的多層通信系統(tǒng)稱為“車輛到一切”或V2X。V2X空間進一步細分為車輛到電網(wǎng)，車輛到車輛，車輛到基礎(chǔ)設(shè)施，車輛到行人以及車輛到網(wǎng)絡(luò)（圖3）。例如，一旦步行式手機成為V2P的一部分，就不僅可以通過空間識別感測來確定一個人的位置。



3.車輛及其周圍世界中的多層通信系統(tǒng)被稱為V2X。

在V2X領(lǐng)域，專用的短距離通信（DSRC）技術(shù)和802.11p標準已得到滿足，可以解決短期需求。這是主流V2X部署的第一波浪潮，并補充了正在開發(fā)的LTE和5G解決方案。DSRC可以在車輛與周圍基礎(chǔ)設(shè)施之間實現(xiàn)高度安全的高速直接通信，而無需涉及任何蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施。IEEE 802.11p是對IEEE 802.11標準的修訂，該標準定義了增強功能以支持智能運輸系統(tǒng)（ITS）應(yīng)用程序。

高移動性通信系統(tǒng)測試中的主要挑戰(zhàn)和機遇包括高移動性信道的準確建模，可以利用高移動性環(huán)境的特性的收發(fā)器結(jié)構(gòu)，可以收獲收益的信號處理技術(shù)，例如多普勒分集和減輕損傷 例如載波頻率偏移，載波間干擾和信道估計誤差。

評估汽車系統(tǒng)

必須采取有條不紊的地面方法，以確保車輛，其RF子系統(tǒng)和乘客設(shè)備和諧地協(xié)同工作。一種方法是從汽車的內(nèi)部無線配置功能開始，然后評估所涉及的WLAN產(chǎn)品和子系統(tǒng)，評估連接問題，然后研究任何干擾和噪聲問題。

第一步是確定您是否在車輛各處都收到WLAN信號。通過在苛刻的操作條件下收集RF測試數(shù)據(jù)，您可以量化現(xiàn)實世界中的機艙無線特性。確保高質(zhì)量和穩(wěn)定的車載服務(wù)既需要通信模塊的性能數(shù)據(jù)，也需要來自最終產(chǎn)品的定量數(shù)據(jù)。

一旦確定了車輛支持無線環(huán)境的能力，驗證車輛無線設(shè)備和系統(tǒng)的接收器和發(fā)射器特性將很有用。誤差矢量幅度（EVM）是將理論符號點與實際符號點之間的差異表示為百分比的指標。調(diào)制精度較差的產(chǎn)品無法正確接收信號，并且連接斷開的次數(shù)可能會降低通信速度。

當產(chǎn)品方向改變時，由于內(nèi)部天線的位置，Tx特性也可能會降低，隨著產(chǎn)品方向的改變，調(diào)制精度也會發(fā)生變化。這是另一個原因，使用盡可能實際的測試情況以反映這些關(guān)鍵但細微的問題非常重要。

此外，當更改設(shè)備中的傳輸速率和調(diào)制方法時，調(diào)制精度可能會發(fā)生顯著變化。在幻燈片底部的圖像中，它表明某些產(chǎn)品能夠在所有傳輸速率下穩(wěn)定運行，而其他產(chǎn)品則在傳輸速率發(fā)生變化時會受到調(diào)制精度的影響。

由于頻率特性的影響，改變設(shè)備通道和頻率是嚴重影響調(diào)制精度的另一方面。某些產(chǎn)品的調(diào)制精度即使在更改頻道時也是穩(wěn)定的，但是其他產(chǎn)品的調(diào)制精度會隨著頻道的變化而變化。正確完成后，對RF發(fā)射和接收性能進行有效的仿真和測試將帶來更好的產(chǎn)品性能，增強的可靠性和更高的能源效率。

干擾與噪音

干擾搜尋需要具有識別，發(fā)現(xiàn)和修復(fù)已知干擾源的能力，但這并不總是一件容易的事。不僅擁有正確的工具，而且能夠正確識別問題的能力是尋找干擾的關(guān)鍵。有害信號包括非法傳輸，未鎖定和漂移的傳輸，有線電視饋送泄漏的噪聲，電動工具或微波爐，本地大功率無線電設(shè)備甚至不受抑制的EMI電磁干擾，甚至是附近建筑物和丘陵的多徑信號。來自非法信號和無意信號的干擾都是一個嚴重的問題，會降低網(wǎng)絡(luò)性能并中斷通信。

來自產(chǎn)品內(nèi)部不同組件（例如電源，CPU和電動機）的內(nèi)部無線電干擾（Intra-EMC）可能是導(dǎo)致客戶抱怨產(chǎn)品性能不佳的原因之一。換句話說，成品的WLAN Tx和Rx性能可能會降低。電源逆變器，冷卻風(fēng)扇中的電動機以及其他介質(zhì)等設(shè)備發(fā)出的噪聲會以IntraEMC（電磁兼容性）的形式在WLAN通信中引起故障。

盡管電動機噪聲的頻率可能低于無線局域網(wǎng)在2.4 / 5 GHz所使用的頻帶，但是接收器靈敏度性能下降，即使接收信號足夠強也會發(fā)生錯誤。使用這種類型的內(nèi)部EMC，成品本身內(nèi)部產(chǎn)生的各種噪聲頻率將對其無線LAN通信功能產(chǎn)生不利影響。

車輛中USB端口的數(shù)量不斷增加，在2.4 GHz頻帶中又引起了潛在的噪聲干擾問題。USB 3.2 Gen-one標準使高速通信速度達到5 Gb / s，數(shù)字傳輸參考頻率為2.5 GHz。除非該設(shè)備具有適當?shù)脑O(shè)計，符合性評估和實施泄漏對策，否則這可能會在2.4 GHz頻帶中作為干擾噪聲輻射。

解決這些嚴重的噪聲問題通常需要通過使用測量探頭和頻譜分析儀，添加濾波器和屏蔽來表征噪聲源。降低噪聲甚至可能需要采取極端措施，例如重新設(shè)計電路板并更改零件布局，以將噪聲降至可接受的水平。因此，提高通信質(zhì)量的最佳方法是通過性能和合規(guī)性評估。

安全保障

創(chuàng)建eCall是為了加快急救人員的動員速度，它是一種用于汽車的緊急救援信息系統(tǒng)，可將交通事故信息（包括事故地點）自動傳輸?shù)骄o急援助中心或公共安全應(yīng)答點或PSAP。除在歐洲部署外，eCall系統(tǒng)還將在亞洲的東盟成員國中部署。該規(guī)定適用于駕駛員座位不超過8個的乘用車以及最大載重量不超過3.5噸的卡車。

車載系統(tǒng)的傳感器檢測到危及生命的車禍后，就會自動激活eCall，觸發(fā)它撥打歐洲緊急電話112，建立與相應(yīng)緊急呼叫中心的電話鏈接。該系統(tǒng)使用基于歐洲的伽利略衛(wèi)星定位網(wǎng)絡(luò)和歐洲對地靜止導(dǎo)航疊加服務(wù)（EGNOS）。ERA-GLONASS，俄羅斯的自動緊急響應(yīng)系統(tǒng)和歐盟的eCall具有相似的功能，并且正在整個俄羅斯和歐盟成員國中形成公共的道路安全空間。

由于eCall呼叫使用蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)，因此需要使用各種變化的參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)信號強度進行復(fù)雜的評估。例如，當在使用LTE的通信過程中發(fā)生交通事故時，IVS必須在事故發(fā)生之前立即使用分組數(shù)據(jù)通信發(fā)布。通過使用CS后備功能切換無線通信網(wǎng)絡(luò)，eCall可在GSM或W-CDMA上運行。

展望

乘用車在不斷變化的IT環(huán)境中的作用只會繼續(xù)增長，而電子設(shè)計社區(qū)則需要負擔整合和部署最新技術(shù)和解決方案的負擔。由于基于云的功能的實現(xiàn)，汽車在社會中的作用正在發(fā)生根本性的變化。電子技術(shù)的發(fā)展需要最好的流程和工具，以確保所涉及的所有設(shè)備和系統(tǒng)單獨運行并以最佳水平一起運行。

作者： Alix Paultre

陸軍老將阿里克斯·保爾特（Alix Paultre），是80年代初在東西德邊境的信號情報員。他于1998年在《電子產(chǎn)品》雜志上擔任該行業(yè)的編輯。他位于德國。

摘自：EETimes Europe