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车载数据终端的功能需求研究

时间:2022年07月01日 所属分类:经济论文 点击次数:

摘 要:车载数据终端 ( 又称为 T-BOX) 是新能源汽车和智能网联汽车的关键零部件。其通过 4G 或 5G 远程无线通讯、GNSS 卫星定位和 CAN 总线通讯功能,实现车辆的数据采集存储上传和远程指令的接收转发,从而满足远程监控、报警、远程诊断等多种在线应用的需

  摘  要:车载数据终端 ( 又称为 T-BOX) 是新能源汽车和智能网联汽车的关键零部件。其通过 4G 或 5G 远程无线通讯、GNSS 卫星定位和 CAN 总线通讯功能,实现车辆的数据采集存储上传和远程指令的接收转发,从而满足远程监控、报警、远程诊断等多种在线应用的需求。同时随着智能网联汽车的快速发展,车载数据终端的功能需求也在不断的丰富。因此,如何定义车载数据终端的功能需求成为了零件系统开发过程中的关键项。本文通过一款纯电动汽车样车的开发,进行车载数据终端的功能需求研究,得出关键功能需求及定义,从而使车载数据终端能更好的为智能网联汽车服务。

  关键词:车载数据终端 车载终端 数据采集终端 远程监控系统 T-box 车联网

数据信息

  1 引言

  随着车载通信技术、信息技术和汽车技术的发展,新能源汽车和智能网联汽车已经成为全球范围内汽车的发展趋势。据网络资源信息,世界新能源车渗透率总体呈现快速提升趋势,2022 年一季度已经达到 10% 水平,其中中国达到 18%,德国 21%,挪威 73%,美国 6%。车载 T-BOX(Telematics Box,远程通信终端)作为新能源汽车或智能网联汽车的关键零部件,承载着车内与车外的通讯业务功能,可深度读取汽车 CAN 总线数据和私有协议,并通过无线网络将数据传到云服务器,为新能源汽车或智能网联汽车提供可靠、完整的数据传输服务,因此本文也将车载 T-BOX 称为车载数据终端。

  车载数据终端承载的功能也随着车联网的发展日益丰富,从最初的远程安全监控的法规功能需求,拓展到远程控制、OTA、娱乐等车联网业务服务功能需求。因此如何更好的定义车载数据终端的功能,也成为了车企开发的一大关键技术步骤。本文通过纯电动汽车的项目案例,对车载数据终端的功能需求进行研究,从而确认车载数据终端的功能需求及定义,确认功能边界,有利于车载数据终端和车联网车型的快速开发。

  2 远程监控及车联网的功能架构

  自 2017 年 1 月 1 日起,中国要求新生产的新能源汽车须安装车载终端,将车辆的状态数据上传到企业服务平台、国家及地方监控平台,实现远程安全监控功能。同时随着 4G/5G 网络的推广,智能网联汽车得到快速发展,智能网联的应用功能也是通过车端与云端服务器的连接而实现。因此实现远程监控及车联网的功能架构原理基本一致,其中,车载数据终端起到了车内和车外的数据交互的桥梁作用。车载数据终端的硬件原理框图,由通信模块(图示为 4G 模块)、MCU 微控制器模块、CAN 通信模块、以太网芯片、WIFI 模块、蓝牙模块、定位模块、存储模块、备用电池模块、音频处理模块等构成,功能模块的取舍可根据具体车型的实际功能需求而定。

  3 车载数据终端的功能需求分析

  在进行车载数据终端的详细开发前,优先进行功能需求分析。项目车型为纯电动汽车样车,主要的需求来源为法规标准要求和业务需求。法规标准要求和业务需求并不是完全独立隔离的,部分功能需求是存在一致的,比如数据采集、存储、上传等,因此需要详细分析。

  3.1 法规标准要求分析

  在法规标准方面,主要有纯电动汽车准入要求的标准及智能网联汽车的相关标准。GB/T 32960 是《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》中的强制要求,分为三部分, 序号 1~3 项。GB/T 32960.1为标准总则,主要规定了一些术语和定义,比如监控系统中的公共平台、企业平台、车载终端等名称定义。GB/T 32960.2 主要是对车载数据终端的要求,明确了数据采集、存储、传输、补发等功能需求及要求。

  GB/T 32960.3 主要是通信协议及数据格式,规定了电动汽车远程服务与管理系统中,各个部分之间的通信协议,包括协议结构、通信连接、数据结构与定义、数据单元格式与定义等内容,车载数据终端上传数据给企业平台时,可参照执行。网联化汽车的的剧增,车辆对外接口的增加,增加了车载信息安全的风险。车载信息安全涉及用户的行驶、财产、数据、隐私等安全,世界各国高度重视,也陆续出台系列法规标准。车载数据终端是网联汽车的内外通信节点,是车载信息安全的最重要一环。其中 4~7 的相关标准要求,车载数据终端的信息安全需求主要有:硬件安全、系统安全、软件安全、通信安全、数据安全等。

  3.2 业务功能需求分析车载通信技术的发展,极大丰富了车辆的使用场景,项目车型上也提出了以下车联网业务功能需求。

  4 车载数据终端的功能需求定义

  基于对法规标准要求和业务需求的分析,确定了车载数据终端较完善的潜在功能需求。并进行了分类,主要分为 8 大类:联网通信功能、数据处理功能、信息安全功能、远控功能、近控功能、网络共享功能、道路救援功能、OTA 功能等。进一步定义如下:● 联网通信功能:通信是基础,通信方式可以有远程通信、近场通信、有线通信。远程通信应至少具备 4G 通信,未来可向 5G 或C-V2X 发展。近场通信可有蓝牙、WIFI 方式;有线通信则需具备 CAN 网络、接入整车的CAN通信网络,可选以太网网络、USB网络。

  ● 数据处理功能:则包含了法规标准和企业业务需求的数据采集、存储、上传、监控报警、时间校时、定位更新、独立工作等内容。● 信息安全功能:具备硬件、系统、软件、通信、数据的安全功能,满足相关法规要求。● 远控功能:可远程控制车辆的 ECU节点,比如远控车门、窗、空调、暖风等;或可实现远程诊断,获取整车故障码信息,便于快速远程分析问题。● 近控功能:可实现近场蓝牙钥匙开关门或通过蓝牙信号控制行车等;如有 IOT 设备接入,可拓展更多的近场控制功能。● 网络共享功能:车机或其他联网电子设备可以通过 USB 接口或以太网网络连接车载数据终端的 4G/5G 网络,从而实现联网。● 道路救援功能:可实现车辆紧急呼叫、一键电话救援、道路服务请求等功能。如用户遭遇紧急情况,或需要道路服务时,车载系统可自动或手动拨打紧急呼救电话,同时将车辆故障相关的信息发送到呼叫中心,如实现 Ecall、Bcall、Icall 等功能。● OTA 功 能: 车 载 数 据 终 端 不 仅 可OTA 自身,还可通过 CAN 通道、USB 通道、以太网通道等 OTA 其他 ECU 节点。

  5 结语

  通过对车载数据终端的功能需求分析,可见其最大功能为可集成众多通信方式,构建远程通信、近场通信、有线通信基础。不仅满足了法规远程安全监控的功能需求,且衍生出了各种方便用户的车联网服务功能。本文研究的车载数据终端的潜在功能需求分类,有效的助力项目完成相关开发应用,其他纯电动车型可参考应用。但由于本文仅针对纯电动汽车的部分法规及业务需求进行分析,其他车型的法规标准、性能要求等未作描述,因此实际开发中,可根据实际的车辆类型,综合法规、成本、周期、业务或市场需求等进行更详细的功能需求配置和定义。

  参考文献:

  [1] 王子坤 . 基于 GB/T32960 标准的远程监控车载终端研究与实现 [D]. 重庆大学 2019

  [2] 王文扬,陈正,陈祥威 . 新能源汽车远程监控终端的设计 [J]. 汽车电气,2015(1).

  [3]GB/T 32960-2016,电动汽车远程服务与管理系统技术规范 [S].

  [4]GB/T 40855-2021,电动汽车远程服务与管理系统信息安全技术要求及试验方法 [S].[5]GB/T 40861-2021,汽车信息安全通用技术要求 [S].

  [6]GB/T 40856-2021,车载信息交互系统信息安全技术要求及试验方法 [S].[7]GB/T 40857-2021,汽车网关信息安全技术要求及试验方法 [S].

  [8] 新浪网技术(中国)有限公司官方帐号 .2022年第一季度中国占世界新能源车份额59%[DB/OL].

  选自期刊《汽车零部件

  作者信息:庄济宁 崔硕 黄建鹏 唐燕上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007