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Sub-Ghz技术引领车与车通信的未来

在城市环境中,建筑物、树木和其他车辆等障碍物可能会干扰通信信号,给V2V通信带来严峻挑战。Sub-GHz无线通信技术使用通常低于1Ghz的低频信号在车辆间传输数据,为车辆间通信及重要信息交换提供支持。

简介

如今,全球互联与自动化程度越来越高,受此影响,汽车行业也开始重点关注车与车通信(V2V)领域。借助V2V技术,汽车能够以无线方式实时交换各种信息,包括周围车辆的速度、方向及位置。毕竟,安全是重中之重。执法人员也可利用V2V技术完成一系列工作,包括跟踪车辆位置、疏导交通、调整交通信号灯程序,以及处理限速问题。驾驶员可利用V2V通信避开交通拥堵,并与其他车辆保持适当距离。此外,这项技术还可帮助驾驶员安全停车。V2V技术可用于现代车队管理。Z1oesmc

在城市环境中,建筑物、树木和其他车辆等障碍物可能会干扰通信信号,给V2V通信带来严峻挑战。Sub-GHz无线通信技术使用通常低于1Ghz的低频信号在车辆间传输数据,为车辆间通信及重要信息交换提供支持。Z1oesmc

Sub-GHz无线通信是什么?

Sub-GHz无线通信是指频率在1GHz以下的V2V通信技术。无线通信是指使用无线电波和红外线波长等电磁波,在空中传输数据。对于某些应用而言,频率低于1GHz的免许可工业、科学和医疗(ISM)频段(315、433 以及 902 至 928 MHz)是理想的选择。在给定的功率水平、接收极具灵敏度和天线增益条件下,低频本身就比高频具有更长的传输距离。Z1oesmc

与蓝牙和Wi-Fi等工作频率较高的无线技术相比,低频技术具有多项优势。Z1oesmc

它能更有效地穿透障碍物和墙壁,实现更长的通信距离和更大的覆盖范围。Z1oesmc

Sub-GHz无线通信不易受其他无线设备和电磁噪声的干扰,这些干扰会降低通信信号的质量。因此,对于需要可靠、稳定的无线连接的应用而言,Sub-GHz无线通信尤其适用。Z1oesmc

与高频信号相比,其所需的功率更低,这种特性对于电动汽车等电池供电设备来说至关重要。这种较低的功率要求还有助于减少干扰,提高通信可靠性。Z1oesmc

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图1:为何采用低于1GHz的RF技术Z1oesmc

Sub-GHz无线通信应用于V2V

在发展自动驾驶汽车和智能交通系统方面,V2V通信发挥着至关重要的作用。借助这项技术,车辆能够与交通信号灯和指示牌等路边基础设施相互通信,共享各种信息,包括路况、交通流量以及其他关键数据。这些信息可以提高安全性,减少拥堵,改善驾驶体验。Z1oesmc

V2V机制是车载自组网(Vehicular Ad Hoc Network,简称VANET)的主要组成部分之一。美国使用5.9GHz的预定频段。在美国车与车通信(V2V)当前的生产实施中,IEEE 802.11p被用作标准组件。VANET被视为一种移动自组网(Mobile Ad Hoc Network,简称 MANET),但也有一些不同之处,比如将车辆视为网络节点。此外,VANET网络还包括用于V2V机制的专用短程通信技术(Dedicated Short-Range Communications,简称 DSRC)。Z1oesmc

V2V通信在频率范围、功率要求和通信协议方面的基本技术要求如下:Z1oesmc

  • 频率范围V2V通信系统在5.9GHz频段内运行,该频段由美国联邦通信委员会(FCC)分配,用于智能交通系统(ITS)应用。该频率范围划分为两个通信信道,分别是车与车 (V2V)通信和车与基础设施(V2I)通信。
  • 功率要求V2V通信系统耗电量极低,可延长车辆电池的使用寿命。V2V通信所需功率通常在毫瓦级。V2V通信不会干扰其他无线设备。
  • 通信协议用于V2V通信的通信协议是IEEE 802.11p,这是Wi-Fi协议的一种变体,专为车辆环境而设计。IEEE 802.11p协议使用与标准Wi-Fi不同的调制方案和信道接入机制,以适应V2V通信在高移动性和低延迟方面的要求。
通信技术 通信协议 范围 特征
  DSRC IEEE 802.11p 1000 米 高数据传输速率、为大型网络提供可靠保障
红外 IEEE 802.11 10 米 可靠、成熟且易于掌握
蓝牙 IEEE 802.15.1 10 米 低功耗、有效保障通信安全性
Wi-Fi IEEE 802.11a/b/g 76-305米 高数据传输速率
UWB IEEE 802.15.3a 10 米 抗干扰能力强
Zigbee IEEE 802.15.4 100 米 低成本、低功耗
MmWave IEEE 802.11ad/IEEE 802.15.3c 10 米 传输质量高

表1:V2V通信技术Z1oesmc

V2VSub-GHz无线通信的工作原理及应用

在V2V通信中,Sub-GHz无线通信使用射频(RF)信号在车辆间传输数据。这一过程涉及使用无线电收发器将数据编码成RF信号,然后以无线方式传输到配有兼容接收器的其他车辆。Z1oesmc

装有Sub-GHz无线通信系统的车辆接收到其他车辆发出的RF信号时,就会对数据进行解码。随后,系统会通知驾驶员或车辆控制系统。传输的数据涵盖各种信息,包括交通状况、道路危险因素、附近车辆位置、速度和方向等。Z1oesmc

在V2V通信中,使用称为专用短程通信技术(DSRC)的特定通信协议是Sub-GHz无线通信的一个重要方面。DSRC是一种用于V2V和V2I通信的无线通信标准。其在5.9GHz频段运行,同时利用各种Sub-GHz频率实现一系列通信模式。Z1oesmc

在DSRC中,通信通过车辆间交换的一系列基本安全信息(BSM)进行。此类信息既包括车辆位置、速度、方向等基本数据,也包括制动状态和危险警告等其他重要细节,如附图所示。BSM 以固定间隔传输,附近车辆可获取并处理这些信息。Z1oesmc

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图2:V2V通信Z1oesmc

用例

Sub-GHz无线通信可通过多种方式用于V2V通信。其中最重要的应用包括支持车辆编队,即一组车辆相互协调以近距离行驶。Sub-GHz无线通信可帮助编队车辆保持安全距离,并快速应对行驶条件的变化。Z1oesmc

Sub-GHz无线通信在V2V中另一个重要应用,是针对道路上的潜在碰撞或其他安全隐患,提供早期预警。通过在车辆之间传输和接收数据,可提醒驾驶员注意他们可能无法独立检测到的危险情况。由此,可预防事故发生,挽救生命。Z1oesmc

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图3:车辆编队Z1oesmc

Sub-GHz无线通信是V2V通信的未来发展方向,为车辆间实时数据传输提供了一种可靠而高效的方式。这项技术有助于提高道路的安全性和效率,减少交通拥堵,改善驾驶体验。随着研发的不断深入,未来几年,Sub-GHz无线通信有望发挥至关重要的作用,协助开发智能交通系统和采用自动驾驶汽车。Z1oesmc

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责编:Clover.li
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