車載終端T-BOX技術分析及發(fā)展趨勢研究

謝卉瑜 邊旭東 張亦弛

摘 要：隨著汽車產(chǎn)業(yè)智能化、網(wǎng)聯(lián)化進程的不斷發(fā)展，車載終端T-BOX作為汽車網(wǎng)聯(lián)化關鍵零部件，其重要性日益凸顯。通過對T-BOX的系統(tǒng)架構梳理、T-BOX主要功能的分析，展現(xiàn)了T-BOX當前技術現(xiàn)狀，并結合車路協(xié)同技術路線，對T-BOX技術發(fā)展趨勢進行研究。

關鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車 T-BOX 發(fā)展趨勢 車聯(lián)網(wǎng)

Abstract：With the continuous development of intelligent and connected automobile industry， T-BOX， as a key component of automobile connected， has become increasingly important. Through the system architecture of T-BOX and the analysis of T-BOX's main functions， the current technology status of T-BOX is presented， and the development trend of T-BOX technology is studied in combination with the technical route of vehicle-road cooperation.

Key words：intelligent connected vehicle， T-BOX， development trend， internet of vehicles

1 T-BOX系統(tǒng)架構

車載終端T-BOX是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關鍵零部件，是連接車內(nèi)駕駛員、TSP服務平臺，以及手機APP用戶的核心樞紐，是車內(nèi)信號與車外信號的匯聚中心。從功能原理上看，用戶通過手機APP端發(fā)送控制指令，TSP服務平臺將指令發(fā)送到T-BOX，然后車輛通過CAN總線，將控制指令發(fā)送到對應的車內(nèi)控制器上，從而實現(xiàn)對車輛的遠程控制，同時將反饋信息發(fā)送到手機APP端，以便用戶查看。

T-BOX主要模塊功能介紹如下：

●微控制器MCU主要工作是完成T-BOX系統(tǒng)的電源管理，處理CAN通信以及外部中斷處理、4G模塊復位及初始化等工作。當車輛發(fā)生故障，或遇到緊急情況，車輛會將B-CALL、E-CALL信號直接發(fā)送到MCU進行緊急處理，為駕駛員與救援中心建立通話連接。

●4G模塊一般采用全網(wǎng)通類型的模塊，支持移動/聯(lián)通/電信的2G/3G/4G網(wǎng)絡;采用數(shù)據(jù)加密的LINUX系統(tǒng)，保證通信的安全可靠。支持GNSS、WiFi及藍牙等外部設備的擴展，支持高速USB，通過LVDS接口與娛樂主機連接，將網(wǎng)絡信號傳輸?shù)綂蕵分鳈C。

●GNSS模塊負責車輛的定位，支持GPS和北斗雙模定位。定位數(shù)據(jù)通過LVDS接口傳輸?shù)綂蕵分鳈C，在地圖中實時展示車輛當前位置、車速等信息。

●加速度傳感器一般采用3軸加速度計，用于實時采集車輛的位姿信息。

●CAN收發(fā)器是T-BOX與車輛CAN總線上車身控制器、發(fā)動機ECU等零部件進行信息交互的關鍵器件，可以將來自TSP平臺、手機APP端的控制指令通過CAN通信發(fā)到對應控制器中，為實現(xiàn)遠程控制、故障檢測等功能提供支持。

●HSM模塊是硬件安全模塊，提供加密密鑰的安全管理以及加密/解密、數(shù)字簽名和認證機制，保障T-BOX信息安全。

2 T-BOX功能分析

當前主流T-BOX一般具備以下四大功能，分別是車輛診斷、遠程控制、道路救援、網(wǎng)絡服務。

2.1 車輛診斷

T-BOX具有CAN收發(fā)器，能夠?qū)AN通信報文信息進行解析，從而采集到車輛狀態(tài)信息，例如車輛發(fā)動機轉速、車速、擋位、方向盤轉向角、制動信號、胎壓信號、車輛定位信息，以及相關故障信號等，對于新能源汽車來說，還會采集驅(qū)動電機狀態(tài)、驅(qū)動電機轉速、電機控制器輸入電壓、充電狀態(tài)、總電壓、總電流、SOC等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集完成之后，T-BOX將數(shù)據(jù)內(nèi)容進行加密并上傳到系統(tǒng)平臺，并為車輛建立車況統(tǒng)計表，定期將車輛診斷報告發(fā)到用戶手機APP端。在車輛行駛一段時間之后，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析，為用戶提供駕駛行為分析報告，給出駕駛車輛、保養(yǎng)車輛的意見和建議。

用戶在手機APP端可以實現(xiàn)對車輛進行遠程診斷，檢查車輛是否存在故障碼。當車輛在行駛途中發(fā)生故障，T-BOX將自動收集車輛的故障碼，同時發(fā)送到系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)平臺對故障碼進行解析之后，將故障碼所代表的故障信息及時反饋到用戶手機APP端，并給出處理措施和建議，故障嚴重情況下系統(tǒng)平臺可以提供道路救援服務。

2.2 道路救援

為解決車輛行駛過程中的安全問題，在T-BOX中設計了緊急救援服務（E-Call）、道路救援服務（B-Call），以及碰撞自動報警等功能。從救援重要程度來講，碰撞自動報警處于最高優(yōu)先級，其次是緊急救援服務，最次是道路救援服務。當車輛在行駛途中發(fā)生嚴重碰撞導致氣囊彈出，這一信號將以硬線形式第一時間給到T-BOX，經(jīng)過微處理器MCU處理后，觸發(fā)4G模塊中的通話功能，自動為駕駛員與緊急救援中心建立通話連接，同時T-BOX會將車輛定位信息及相關車況信息一同發(fā)送到緊急救援中心。當駕駛員在行駛過程中遇到緊急情況，可以按下E-Call按鍵，該按鍵一般布置在座艙頂棚處。按下之后，T-BOX會為駕駛員接通緊急救援中心的電話，人工客服將同時獲取駕駛員和車輛定位信息等重要信息，協(xié)助駕駛員脫離危險。當車輛在行駛途中發(fā)生車胎爆裂、發(fā)動機故障時，駕駛員可以按下B-Call按鍵，T-BOX將為駕駛員接通道路救援電話，可獲得換胎、拖車等一系列幫助。道路救援功能的設計在很大程度上保障了駕駛員人身和財產(chǎn)安全，提高了救援服務的效率。

2.3 網(wǎng)絡服務

在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中，聯(lián)網(wǎng)功能是基礎服務?；?G全網(wǎng)通通信模塊，當前主流T-BOX產(chǎn)品能夠提供4G網(wǎng)絡，并向下兼容2G/3G網(wǎng)絡。為使娛樂主機具備上網(wǎng)功能，T-BOX與娛樂主機之間建立了USB通信協(xié)議，通過LVDS屏蔽線將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)綂蕵分鳈C。用戶就能使用娛樂主機中內(nèi)置在線音樂、瀏覽器、在線導航、智能語音等功能，擴展了汽車的娛樂功能。同時，T-BOX還內(nèi)置WiFi模塊，通過娛樂主機中WiFi功能設置界面，可以開啟/關閉WiFi熱點功能，并為WiFi熱點設置密碼。這時，T-BOX相當于一個“路由器”，為車輛提供上網(wǎng)服務。此外，T-BOX還支持娛樂主機、以及車內(nèi)關鍵控制器的OTA升級，為其提供網(wǎng)絡流量。

3 T-BOX發(fā)展趨勢

隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》、《交通強國建設綱要》、“新基建”，以及《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等國家政策的密集發(fā)布，車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）在我國呈現(xiàn)出如火如荼發(fā)展勢頭。由我國主導的C-V2X車路協(xié)同取得長足進展，其中“智慧的路”主要由政府主導，我國已建成全球最大5G網(wǎng)絡，5G基站超過71萬個;以路側單元RSU為代表的智能化路側設備已在無錫、天津、長沙、重慶等國家級車聯(lián)網(wǎng)先導區(qū)內(nèi)完成了規(guī)?；渴?。與“智慧的路”進行信息交互的車載單元OBU則處于由后裝市場向前裝市場過渡階段。

T-BOX與OBU兩者合二為一是大勢所趨。隨著車企對自動駕駛技術認識的不斷深入，發(fā)現(xiàn)僅依靠單車智能來實現(xiàn)自動駕駛這條路線走不通，逐步轉向車路協(xié)同技術路線來提升自身車輛的自動駕駛水平，從而不斷加深對V2X通信、車載單元OBU的研究[7]。在產(chǎn)品研究上發(fā)現(xiàn)，車載單元OBU是安裝在車內(nèi)來實現(xiàn)V2X通信的硬件設備，在內(nèi)部組成上包括4G/5G模組、V2X通信模組，同時OBU需要進行數(shù)據(jù)收發(fā)、讀取CAN總線數(shù)據(jù)，那么組成上還會包括CAN收發(fā)器和微控制器MCU等器件。通過與T-BOX進行對比，發(fā)現(xiàn)二者存在非常多的共同點：網(wǎng)絡通信、CAN報文收發(fā)、GNSS定位等。如果將OBU進行前裝設計，最為可行的方案就是將T-BOX與OBU集成，兩者合二為一。

新一代T-BOX將會是集成5G通信模塊、V2X通信模塊、微處理器MCU、電源管理、WiFi模塊、藍牙模塊、GNSS模塊等器件于一體的綜合產(chǎn)品，系統(tǒng)架構如圖2所示。它不僅能完成4G T-BOX所具備的全部功能，還能進行車車信息（V2V）、車路信息（V2I）、車人信息（V2P）等V2X信息交互，助力自動駕駛汽車由當前L2級向L3、L4甚至L5級演進。目前，華為推出的車載模組MH5000，能夠同時支持5G通信和C-V2X通信，已與國內(nèi)多家車企達成合作。在技術可行的基礎上，借助政策東風，新一代T-BOX將會迎來爆發(fā)期，產(chǎn)品滲透率會大幅提升。

4 結語

總體來說，車載終端T-BOX是汽車實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)化、完成遠程控制的關鍵零部件。作為連接車端-云端-手機APP端的交叉信息點，T-BOX正與新一代信息技術不斷融合，進行產(chǎn)品升級迭代，集成更多電子商務、智能家居等生活應用APP，從而構建一個完善的人-車-生活智能互聯(lián)的生態(tài)環(huán)境，為用戶提供更安全、便利的用車體驗。

參考文獻：

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[7]吳冬升.智能網(wǎng)聯(lián)車載終端滲透率提升之道[J].通信世界，2019，No.820（Z1）：32-35.

作者簡介

謝卉瑜：（1993.10—），女，江蘇南京人，研究生，工程師。研究方向：智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)研究。