汽車(chē)用車(chē)載終端的標(biāo)準(zhǔn)的綜述

吳詩(shī)宇 潘力溧 楊浩

摘? 要：現(xiàn)代汽車(chē)往大數(shù)據(jù)方面發(fā)展，汽車(chē)用車(chē)載終端是基礎(chǔ)硬件。國(guó)家相關(guān)部門(mén)在自身的角度上發(fā)布了一些標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)互相有存在某些共通點(diǎn)。本文對(duì)車(chē)載終端的主要標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了綜述，并歸納總結(jié)出了同時(shí)滿足各種標(biāo)準(zhǔn)的方法，為各廠家設(shè)計(jì)車(chē)載終端提供了參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);車(chē)載終端;標(biāo)準(zhǔn)綜述;解決方案

中圖分類(lèi)號(hào)：U467.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2019）04-0002-04

Abstract： With the development of modern automobile to big data， vehicle terminal is the basic hardware. Relevant national departments have issued some standards from their own point of view， which have some common points with each other. In this paper， the main standards of on-board terminals are summarized， and methods to meet various standards at the same time are summarized， which provides a reference for manufacturers to design on-board terminals.

1? ?引言

在過(guò)去的十年內(nèi)，大數(shù)據(jù)開(kāi)啟了一個(gè)令人激動(dòng)的全新時(shí)代。結(jié)構(gòu)性和非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)大量涌現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)本身蘊(yùn)藏了巨大的價(jià)值。各大汽車(chē)制造商早已瞄準(zhǔn)大數(shù)據(jù)這一寶藏，重新構(gòu)建企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力和品牌影響力。而政府及相關(guān)機(jī)構(gòu)為了規(guī)范汽車(chē)行業(yè)市場(chǎng)行為，更好的實(shí)現(xiàn)管理職能，也要借力于車(chē)聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)這個(gè)工具[1]。

車(chē)載終端又叫T-BOX，是把車(chē)輛信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)的車(chē)載部件，是車(chē)聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。其通信協(xié)議的符合性、產(chǎn)品的可靠性，都最終影響著整個(gè)汽車(chē)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)[2]。

為了更好的滿足政府及行業(yè)的大數(shù)據(jù)需求，引導(dǎo)汽車(chē)行業(yè)健康發(fā)展。國(guó)家相關(guān)部門(mén)及機(jī)構(gòu)針對(duì)車(chē)載終端，從自身的角度發(fā)布了一系列產(chǎn)品技術(shù)要求及試驗(yàn)方法的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

首先，交通運(yùn)輸部發(fā)布了JT/T 794-2011《道路運(yùn)輸車(chē)輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車(chē)載終端技術(shù)要求》[3]、JT/T 1076-2016《道路運(yùn)輸車(chē)輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車(chē)載視頻終端技術(shù)要求》[4]。

其次，北京理工大學(xué)牽頭制定了GB/T 32960.2-2016《電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第2部分：車(chē)載終端》[5]。

其三，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了GB 17691-2018《重型柴油車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》[6]。

以上標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品技術(shù)要求上，存在不同程度的重疊。詳細(xì)解讀如下。

2? ?JT/T 794-2011 與JT/T 1076-2016

JT/T 794-2011《道路運(yùn)輸車(chē)輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車(chē)載終端技術(shù)要求》，定義了普通的具有衛(wèi)星定位功能的車(chē)載終端的技術(shù)要求。用于代替GB/T 19056-2012《汽車(chē)行駛記錄儀》。

而JT/T 1076-2016《道路運(yùn)輸車(chē)輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車(chē)載視頻終端技術(shù)要求》，在JT/T 794-2011 的基礎(chǔ)上，增加了音頻和視頻功能的技術(shù)要求。

JT/T 794-2011 用于普通營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，而JT/T 1076-2016 的視頻車(chē)載終端目前多用于“兩客一危”的營(yíng)運(yùn)車(chē)輛，用于監(jiān)控駕駛員行為和車(chē)內(nèi)狀況。

電氣性能方面，JT/T 794-2011 與JT/T 1076-2016 完全一樣。要求如下：

終端內(nèi)具有電池，并能獨(dú)立工作10min;

終端能在寬電壓范圍工作，適應(yīng)反接電壓、過(guò)電壓;

終端在斷電后，能保存數(shù)據(jù)15天;

終端應(yīng)具有防止蓄電池虧電的切換功能。

高低溫環(huán)境適應(yīng)性方面，JT/T 794-2011 與JT/T 1076-2016 完全一樣，都是要求-40℃～85℃下儲(chǔ)存，-20℃～70℃下正常工作。電磁兼容性也完全一樣，都是要求靜電放電抗擾和抗車(chē)輛點(diǎn)火干擾。

機(jī)械適應(yīng)性方面，JT/T 794-2011 與JT/T 1076-2016 存在較大不同。區(qū)別如下表1 所示。

大量的試驗(yàn)證明，JT/T 1076-2016 帶上了硬盤(pán)，并進(jìn)行了通電。機(jī)械適應(yīng)性試驗(yàn)條件比JT/T 794-2011 更加嚴(yán)格。

另外，通信協(xié)議方面，都按JT/T 808-2013《道路運(yùn)輸車(chē)輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)終端通訊協(xié)議及數(shù)據(jù)格式》[8]。

3? ?GB/T 32960.2-2016

GB/T 32960.2-2016《電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第2部分：車(chē)載終端》，定義了電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載終端的技術(shù)要求，主要功能只是把整車(chē)的CAN信息轉(zhuǎn)換成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息（3G或4G）。

電氣性能方面，除了JT/T 794-2011的，還增加了電壓緩升緩降的測(cè)試，從大量測(cè)試結(jié)果看出，這項(xiàng)測(cè)試的通過(guò)率高，集成車(chē)載終端滿足的難度不大。

高低溫環(huán)境適應(yīng)性方面，要求-40℃～85℃下儲(chǔ)存，-30℃～70℃下正常工作。低溫工作比JT/T 794-2011 低了10℃，并增加了溫度梯度和濕熱循環(huán)等試驗(yàn)，要求變高。電磁兼容性方面要求加嚴(yán)，增加了傳導(dǎo)抗擾度、發(fā)射抗擾度、輻射抗擾度、輻射發(fā)射和傳導(dǎo)性能等測(cè)試。可靠性方面，并增加了5年的壽命加速試驗(yàn)。

機(jī)械適應(yīng)性方面，按照GB/T 28046.3-2011《道路車(chē)輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)第3 部分：機(jī)械負(fù)荷》[9]執(zhí)行。首先要求進(jìn)行三綜合的32h 的隨機(jī)振動(dòng)，試驗(yàn)條件如下。

從上表看出，相比于JT/T 1076-2016，耐振動(dòng)試驗(yàn)條件加嚴(yán)較多。耐沖擊試驗(yàn)條件變化不大。

通信協(xié)議方面，與JT/T 794-2011 和JT/T 1076-2016 完全不同，采用GB/T 32960.3-2016《電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式》[10]。

4? ?GB 17691-2018

GB 17691-2018《重型柴油車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》的發(fā)布是近年來(lái)汽車(chē)行業(yè)的熱門(mén)事件。標(biāo)準(zhǔn)中附錄Q，規(guī)定了遠(yuǎn)程排放車(chē)載終端的技術(shù)條件和通信數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式上，相比于GB/T 32960.3-2016，增加了OBD 數(shù)據(jù)和發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù);技術(shù)條件上，增加了網(wǎng)絡(luò)安全檢測(cè)，其他與GB/T 32960.2-2016 一致。

另外，此標(biāo)準(zhǔn)6.12.4中規(guī)定“從6a階段開(kāi)始，車(chē)輛應(yīng)裝備符合附錄Q要求的遠(yuǎn)程排放管理車(chē)載終端，鼓勵(lì)車(chē)輛按本標(biāo)準(zhǔn)附錄Q要求進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。從6b階段開(kāi)始，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)保證車(chē)輛在全壽命期內(nèi)，按本標(biāo)準(zhǔn)附錄Q要求進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，由生態(tài)環(huán)境主管部門(mén)和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行接收”。規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)渡期，避免了“一刀切”。

可以看出，GB 17691-2018相比于新能源汽車(chē)的車(chē)載終端標(biāo)準(zhǔn)，只是改變了軟件協(xié)議。與GB/T 32960.2-2016可以實(shí)現(xiàn)硬件通用。

5? ?解決方案

如何設(shè)計(jì)終端使其同時(shí)滿足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，需要做如下硬件方面的設(shè)計(jì)。

硬件上應(yīng)具備支持GPS 和北斗的雙模定位解碼模塊;為了實(shí)現(xiàn)斷電后10min 的獨(dú)立運(yùn)行，終端內(nèi)應(yīng)具備鋰電池;

為了保證能在-30℃～70℃下工作，并在-40℃～85℃存儲(chǔ)，所有芯片應(yīng)選用工業(yè)級(jí)的。并保證鋰電池在-30℃下的電量能獨(dú)立運(yùn)行10min;

車(chē)載終端為了實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的功能，必須具備內(nèi)置或外置的硬盤(pán)。硬盤(pán)通過(guò)JT/T 1076-2016 的通電500Hz 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn);

而普通硬盤(pán)無(wú)法通過(guò)2000Hz 的3個(gè)方向32h 隨機(jī)振動(dòng)，電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載終端不要求儲(chǔ)存視頻，采用SD卡或CF卡的方式內(nèi)置在終端內(nèi)。電動(dòng)汽車(chē)終載不帶硬盤(pán)，通過(guò)2000Hz的隨機(jī)振動(dòng);

車(chē)載終端需要通過(guò)濕熱循環(huán)的試驗(yàn)，車(chē)載終端的防護(hù)等級(jí)要達(dá)到耐濕熱的嚴(yán)酷度。而要考慮散熱，此類(lèi)部件外殼都有一些散熱孔，不利于防護(hù)。建議廠家在部分電路板層級(jí)做好防水;

為了實(shí)現(xiàn)乘用車(chē)、小型商用車(chē)和大型商用車(chē)的通用，電源芯片采用9V～36V的寬范圍輸入，同時(shí)也滿足了過(guò)電壓。另外為通過(guò)反向電壓試驗(yàn)，電源側(cè)加入了正向二極管，避免了反向電源擊穿電路;

為了通過(guò)傳導(dǎo)抗擾度、發(fā)射抗擾度、輻射抗擾度、輻射發(fā)射和傳導(dǎo)性能等EMC測(cè)試，就需要在信號(hào)線和電源線入口處上做更好的屏蔽和接地設(shè)計(jì)。針對(duì)電源輸入側(cè)，電路上設(shè)計(jì)多級(jí)濾波電路，通過(guò)寬范圍的電源芯片后，再進(jìn)行濾波。電路板的接地，也采用多規(guī)格的電容和零歐姆電阻組合接地的方式;

硬件層級(jí)，設(shè)計(jì)更多的接口，針對(duì)不同的應(yīng)用，插上不同的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)不同的功能。比如要實(shí)現(xiàn)視頻車(chē)載終端的功能，就要插上攝像頭、硬盤(pán)，啟動(dòng)終端內(nèi)圖像辨識(shí)的模塊。如果只是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)傳輸數(shù)據(jù)的功能，接上整車(chē)CAN線和電源即可;

為通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)，車(chē)載終端外部連接器采用防松、防誤插的形式。連接器與電路板之間建議采用插針焊接的方式。電路內(nèi)結(jié)構(gòu)上采用多點(diǎn)支撐的方式，并進(jìn)行利用振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行固有頻率的掃描，在設(shè)計(jì)階段就防止在2000Hz以下出現(xiàn)的共振。建議廠家在開(kāi)模設(shè)計(jì)之前，就進(jìn)行固有頻率的仿真或試驗(yàn)，防止磨具的浪費(fèi);

而沖擊試驗(yàn)就是大加速度的短時(shí)脈沖，主要考核電路板固定方式和終端外殼的強(qiáng)度，此試驗(yàn)與帶電跌落試驗(yàn)類(lèi)似，廠家可自行用跌落試驗(yàn)進(jìn)行前期的研究或設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

通信軟件方面，底層協(xié)議一直都是基于TCP的，應(yīng)用層協(xié)議存在一定差別。

如果采用JT/T 808-2013，更多是遠(yuǎn)程平臺(tái)對(duì)終端發(fā)命令，終端執(zhí)行命令并返回狀態(tài);與此同時(shí)，終端不斷地進(jìn)行主動(dòng)安全和駕駛員監(jiān)控的運(yùn)算，并把運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在本地，或必要時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程平臺(tái)。單次有效通信的數(shù)據(jù)量更大，多采用4G的通信方式。

如果采用GB/T 32960.3-2016，只需要把整車(chē)CAN 線上的數(shù)據(jù)和定位實(shí)時(shí)發(fā)給遠(yuǎn)程平臺(tái)即可，主要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)對(duì)整車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，要求10s上傳一次數(shù)據(jù)，單次有效通信的數(shù)據(jù)量小，但更頻繁，本采用3G即可滿足需求。但考慮到3G網(wǎng)絡(luò)的逐步淘汰和JT/T 808-2013要求的4G，車(chē)載終端和平臺(tái)的通信方式建議采用4G。

從這2個(gè)主管部門(mén)制定的通信標(biāo)準(zhǔn)可以看出，交通部更看重的是道路的交通安全;工信部看重的是對(duì)新能源汽車(chē)的宏觀大數(shù)據(jù)管理和監(jiān)控。為了滿足這2個(gè)主管部門(mén)的述求，建議車(chē)載終端通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行JT/T 808 和GB/T 32960.3的數(shù)據(jù)混合發(fā)送，并可發(fā)送到不同的IP地址上。并預(yù)留5G接口，為以后支持5G，升級(jí)產(chǎn)品做好外觀和結(jié)構(gòu)上的準(zhǔn)備，節(jié)省開(kāi)模和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)費(fèi)用。

并建議在終端內(nèi)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程升級(jí)的功能代碼。如果軟件協(xié)議更換了新的標(biāo)準(zhǔn)或IP地址更改，可通過(guò)固件遠(yuǎn)程升級(jí)的方式實(shí)現(xiàn)。這樣避免了后期終端裝車(chē)后，需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行軟件升級(jí)的麻煩，有助于減少售后與運(yùn)營(yíng)成本。

行業(yè)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所，也可以根據(jù)不同部門(mén)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，整理得到車(chē)載終端的統(tǒng)一國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)不同主管機(jī)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，統(tǒng)一后終端檢測(cè)和認(rèn)證，只需要按一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行即可，既滿足了不同主管機(jī)構(gòu)的述求，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)終端廠家的減負(fù)和扶持。

6? ?結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上的解讀和歸納。各車(chē)載終端廠家，可以根據(jù)自身產(chǎn)品的特點(diǎn)，建立滿足多種標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品系列，去應(yīng)對(duì)不同整車(chē)廠的要求，減少檢測(cè)與認(rèn)證成本。整車(chē)也可以對(duì)車(chē)載終端進(jìn)行家族化管理，減少售后與運(yùn)營(yíng)成本。

本文對(duì)車(chē)載終端相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的解讀和歸納為各廠家設(shè)計(jì)車(chē)載終端提供參考。

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