1、 智能网联汽车技术基础 项目七 车联网及通信技术 中短距离通信技术认知 任务二任务三任务三任务四任务四远距离通信技术认知远距离通信技术认知车用车用CANCAN通信技术认知通信技术认知近距离通信技术认知近距离通信技术认知车联网及通信技术应用认知车联网及通信技术应用认知任务一任务一任务五任务五车联网及通信技术车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车与X（车、路、行人、互联网等）之间进行无线通讯和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。通信技术，是智能网联汽车实现的基础，使车辆能在自动驾驶模式下实时分
2、析交通信息，自动选择当前路况下的最佳行驶路线。车联网及通信技术认知车联网及通信技术20世纪60年代，日本开始研究车间通信。2000年左右，欧洲和美国也相继启动多个车联网项目，旨在推动车间网联系统的发展。2007年，包括BMW在内的欧洲6家汽车制造商成立了Car2Car通信联盟，积极推动建立开放的欧洲通信系统标准，实现不同厂家汽车之间的相互沟通。2010年，美国交通部发布了智能交通战略研究计划，规划和部署美国车辆网络技术。2016年9月，华为、奥迪、宝马和戴姆勒等公司合作推出5G汽车联盟（5GAA），并与汽车经销商和科研机构共同开展汽车网络应用。2017年底，中国政府颁布多项方案，将发展车联网提
3、到了国家创新战略层面。车联网及通信技术认知车联网及通信技术车联网及通信技术在智能网联汽车中的应用非常广泛，主要涉及提高驾驶安全、提升交通效率，以及向驾驶人提供信息或娱乐。例如，当车辆进入交叉路口或离开高速公路时，提供危险位置警告信息，以及应用于智能交叉路口的自适应交通灯、高速公路安装的ETC不停车收费系统等。根据车联网主要应用场景及通信距离，将其分为近距离通信技术、中短距离通信技术、长距离通信技术以及车用CAN通信技术。车联网及通信技术认知 近距离通信技术认知1 学习目标 1.掌握RFID、NFC、Wi-Fi、蓝牙通信技术的概念。2.掌握RFID、NFC、Wi-Fi、蓝牙通信技术的工作原理。3
4、.了解近距离通信技术的应用场景。车联网及通信技术 理论知识一、RFID技术二、NFC技术三、Wi-Fi技术四、蓝牙技术车联网及通信技术 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术一、RFID技术RFID技术，也称为射频识别技术（Radio Frequency Identification），通过无线射频方式结合数据访问技术，进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式通过电磁波实现对电子标签进行读写，以实现识别目标和数据交换的目的。1948年，RFID的理论基础诞生。但是直到2000年以后，人们才普遍认识到RFID产品的意义，应用领域逐渐增加。目前，单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、适应高
5、速移动物体的RFID技术不断发展，相关产品开始广泛应用。（1）概念 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术RFID技术由读写器、电子标签等部分组成，如图7-1-1所示。在RFID系统工作时，由阅读器在一个大小取决于发射功率的区域内发送射频能量形成电磁场，覆盖区域内的电子标签被触发，发送存储在其中的数据给阅读器，或根据阅读器的指令修改存储在其中的数据。（2）工作原理图7-1-1 RFID技术的组成RFID技术依据其标签的供电方式分类无源RFID有源RFID半有源RFID车联网及通信技术 1、近距离通信技术认知 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术l 无源RFID由于出现时间早，目前技术最成熟，
6、应用也最为广泛。由读写器传输微波信号给电子标签，电子标签通过电磁感应线圈获取能量给自身短暂供电，实现信息交换。产品的结构简单，成本、故障率低，使用寿命长，而且由于省略了供电系统，体积可以小到厘米量级。适用于公交卡和二代身份证等。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术l 有源RFID虽然出现时间短，但已广泛用于高速公路电子不停车收费。电子标签使用外接电源供电，主动向读写器发送信号，主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等较高频段。产品的传输距离较长，传输速度较高，但体积相对较大。适用于大范围的射频识别应用场合。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术l 半有源RFID解决了无源RFI
7、D和有源RFID的缺点。通常，半有源RFID仅对电子标签中保持数据的部分进行供电，产品处于休眠状态，因此耗电量较小。读写器先以125KHz低频信号在小范围内精确激活进入其识别范围的电子标签使之进入工作状态，再通过2.4GHz微波与其进行信息传递。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术RFID 技术可以用于机动车流量、车辆平均速度、道路拥挤状况等交通信息的采集，也可以用于交通信号优化控制、公交信号优化控制、特定区域出入管理等智能交通控制，以及违章、违法行为检测和车牌自动识别系 统等领域。（3）汽车领域应用 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术2014年，捷豹路虎开始使用RFID标签进行整车的生
8、产和管理。通过追踪读取标签信息，获取生产线的实时生产数据，精确计算零部件的消耗，实现生产线方式的转变。如图7-1-2所示。图7-1-2捷豹路虎使用RFID标签进行整车的生产和管理 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术美国福特汽车公司将RFID标签粘贴在车辆的车窗上，用于管理整车物流运输和车辆追踪，如图7-1-3所示。图7-1-3美国福特汽车公司使用RFID标签管理整车物流运输和车辆追踪 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术二、NFC技术NFC技术也称为近场通信（Near Field Communication），是一种高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在10cm
9、内）交换数据、图片和视频信息。该技术最早由Philips公司发起，Nokia公司和Sony公司等厂家主推。NFC技术由免接触式RFID演变而来,并向下兼容RFID,工作在13.56MHz频率，点对点的通信建立时间少于0.1s，传输速度分别有106kbit/s、212kbit/s和 424kbit/s 三种类型。（1）概念 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术如图7-1-4所示。在被动模式下，NFC通信的发起设备提供射频场，以一种固定的传输速度将数据发送到目标设备。NFC通信的目标设备不必产生射频场，而使用负载调制技术以相同的速度将数据传回发起设备。因此，发起设备可以在该模式下以相同的连接和初
10、始化过程检测目标设备，并与之建立联系。图7-1-4NFC被动通信模式（2）工作原理 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术如图7-1-5所示。在主动模式下，任一设备向另一台设备发送数据时，都必须产生自己的射频场，以便进行通信，获得快速的连接设置。NFC技术是一个开放接口平台，可以对无线网络进行快速、主动设置，将非接触读卡器、非接触卡和点对点功能整合进一块单芯片，为消费者的生活方式开创了不计其数的全新机遇。图7-1-5NFC主动通信模式 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术虽然NFC技术与RFID技术一样，通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但是两者之间存在很大的区别，主要表现在以下
11、四个方面：首先，NFC技术是一种提供轻松、安全、迅速的无线通信连接技术，其传输范围比RFID技术的米级以上的传输范围要小，具有距离近、带宽高、能耗低等特点；其次，NFC技术与现有非接触智能卡技术兼容，已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准；再次，NFC技术是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信；最后，RFID技术更多的被应用在生产、物流、跟踪和资产管理上，而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术NFC技术可以提高汽车使用的易用性和功能性，可以将智能手机作为汽车的智能钥匙用于解锁打开车门和关闭车门。2014年，芯片
12、厂商NXP为苹果iPhone 6和iPhone 6 Plus提供了内置NFC芯片，首次提出希望汽车厂商们能够加入对NFC技术的支持，通过智能手机解锁车门、发动汽车。宝马M850i的数字钥匙即采用该技术，使用智能手机放在车门把手上即可打开车门，然后将手机放入无线充电手机托盘即可启动车辆。（3）车联网应用 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术2019年12月，华为钱包与比亚迪DiLink联合发布基于NFC的智能“手机车钥匙”，将搭载比亚迪宋Pro车型，实现解锁和上锁等一系列动作，为用户提供更便捷智能的数字车生活，如图7-1-6所示。2020年3月，小米手机也与比亚迪DiLink联合发布了手机NF
13、C车钥匙功能，还可以读取车辆的状态数据。图7-1-6华为钱包与比亚迪DiLink携手提供汽车智慧出行解决方案 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术三、Wi-Fi技术Wi-Fi技术，由澳大利亚的研究机构CSIRO在20世纪90年代发明，并于1996年在美国成功申请专利。该技术是一种创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术，实质上是Wi-Fi联盟制造商的商业认证，已经应用于笔记本、手机和汽车等广大领域中。具有覆盖范围广、传输速率快、安装和建设成本低的优势。同时，由于无线电信号遇到障碍物会发生不同程度的折射、反射和衍射，导致信号强度随着相对接入点距离的增加而减弱，而且容易受同频率电波的干扰
14、和雷电天气的影响，造成网络信号的不稳定和速率下降。（1）概念 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术Wi-Fi技术通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射频频段。2.4G频段具有室内环境中抗衰减能力强的优点，但是由于干扰多，不能保障足够的稳定性。5G频段具有抗干扰能力强，能提供更大的带宽，吞吐率高以及可扩展性强的优点，但只适合室内小范围覆盖和室外网桥，容易受到各种障碍物的衰减作用。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术Wi-Fi技术的组成元件包括站点STA、接入点AP、基本服务集BSS、服务集识别码SSID、分布式系统DS、扩展服务集ESS、门桥（Portal）。Wi-Fi网络组成元
15、件之间的关系如图7-1-7所示。图7-1-7WIFI网络的组成元件之间的关系（2）工作原理 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术站点STA（Station），是指具有WIFI通信功能的，而且连接到无线网络中的终端设备，如手机、平板电脑、笔记本计算机等。接入点AP（Access Point），也称为基站，是我们常说的WIFI热点，相当于一个转发器，将互联网上的数据转发给接入设备。基本服务集BSS（Basic Service Set）是网络最基本的服务单元，可以由一个接入点和若干个网站组成，也可以由若干个网站组成。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术服务集识别码SSID（Service Set
16、 IDentifier），是指WIFI账号，通过接入点广播。分布式系统DS（Distribution System），也有称为传输系统，通过基站将多个基本服务集连接起来。当帧传送至分布式系统时，随即被送至正确的基站，而后由基站转送至目的站点STA。扩展服务集ESS（Extented Service Set），由一个或者多个基本服务集通过分布式系统串连在一起构成，可扩展无线网络的覆盖范围。门桥（Portal）的作用就相当于网桥，用于将无线局域网和有线局域网或者其它网络联系起来。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术Wi-Fi技术的工作模式主要有STA模式、AccessPoint模式、Monito
17、r模式、Ad-hoc（IBSS）模式、WDS模式、Mesh模式。以STA模式为例：可以供任何一种无线网卡使用，是默认模式。在此模式下，无线网卡发送连接与认证消息给热点，热点接收到后完成认证后，发回成功认证消息，而后此网卡接入无线网络。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术Wi-Fi技术应用于智能网联汽车，可快速搭建移动热点，在不依赖于移动蜂窝网络的状态下实现网络连接，体验无线上网，如图7-1-8所示。图7-1-8车载Wi-Fi系统（3）应用 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术驾驶员可以使用手机等移动设备远程查看车辆的位置、轮胎气压、油量与行驶里程等信息，以及查看车辆的性能与检测报告。同时，
18、可以让驾驶员与乘客把移动设备中的内容同步传输到车辆的信息娱乐系统以及后座的显示屏上，实现手机与车机的同步互联、双屏互动操作。阿里巴巴集团投资的斑马智行车载互联网系统可与手机良好的互动，如图7-1-9所示。图7-1-9阿里巴巴集团投资的斑马智行车载互联网系统 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术四、蓝牙技术蓝牙技术，也称为Bluetooth，是一种支持移动电话、掌上电脑、无线耳机、智能汽车以及相关外设等设备不必借助电缆就能联网，组成一个巨大的无线通信网络进行近距离通信的技术。该技术源于爱立信公司的1994方案，并在1998年5月由爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家著名厂商联合研究发
19、布。（1）概念 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术目前，蓝牙技术已经经过了5代10个版本的更新，分别为1.0、1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0。1999 年：蓝牙 1.0。多家厂商的产品互不兼容，在协议的层面上不能做到匿名，容易造成数据泄漏。2001 年：蓝牙 1.1。属于IEEE 802.15.1标准，传输率为 0.7Mbit/s，容易受到同频率之间产品干扰，影响通讯质量。2003 年：蓝牙 1.2。针对 1.0 版本的安全性问题，完善了匿名方式，保护用户免受身份嗅探攻击和跟踪。2004 年：蓝牙 2.0。是 1.2 版本的改良版，传输率可达 3Mb
20、it/s，支持双工模式，可以一边进行语音通讯，一边传输文档和高像素图片。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术2007 年：蓝牙 2.1。新增了 Sniff Subrating 省电功能，蓝牙芯片的工作负载大幅降低。2009 年：蓝牙 3.0。新增了可选技术 High Speed，使蓝牙可以调用 802.11 Wi-Fi 用于实现高速数据传输，传输率高达 24Mbit/s，而且引入 EPC 增强电源控制技术，实际空闲功耗明显降低。2010 年：蓝牙 4.0。提出第一个蓝牙综合协议规范，明确了低功耗蓝牙、传统蓝牙和高速蓝牙三种模式：2013 年：蓝牙 4.1。在传输速度和传输范围上变化很小，但在
21、软件方面支持与 LTE 无缝协作，自动协调两者的传输信息，确保协同传输，降低相互干扰。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术2014 年：蓝牙 4.2。传输速度更加快速，比上代提高了 2.5 倍，容纳的数据量也相当于此前的10倍左右，而且蓝牙信号想要连接或者追踪用户设备，必须经过用户许可。2016 年：蓝牙 5.0。在低功耗模式下具备更快更远的传输能力，传输速率是蓝牙 4.2 的两倍（速度上限为 2Mbit/s，），有效传输距离是蓝牙 4.2 的四倍（理论上可达 300 m），数据包容量是蓝牙 4.2 的八倍，而且支持室内定位导航功能，结合 Wi-Fi技术可以实现精度小于 1 m的室内定位。1
22、、近距离通信技术认知车联网及通信技术蓝牙由底层硬件模块、中间协议层和高层应用三大部分构成。1）底层硬件模块。由基带、跳频和链路控制单元组成，基带用于完成蓝牙数据和跳频的传输；无线调频层是不需要授权的通过2.4GHz ISM频段的微波，实现数据流传输和过滤；链路控制单元用于实现链路建立、连接和拆除的安全控制。2）中间协议层。主要包括服务发现协议、逻辑链路控制和适应协议、电话通信协议和串口仿真协议四个部分，服务发现协议层提供上层应用程序一种机制以便于使用网络中的服务；逻辑链路控制和适应协议负责数据拆装、复用协议和控制服务质量，是其他协议层作用实现的基础。（2）工作原理 1、近距离通信技术认知车联网
23、及通信技术3)高层应用。位于协议层最上部的框架部分，主要有文件传输、网络、局域网访问，通过相应的应用程序在一定的应用模式实现无线通信。当蓝牙设备之间想要相互交流时，首先进行配对创建网络环境，一台设备作为主设备，所有其它设备作为从设备。配对搜索称为短程临时网络模式，也被称之为微微网。微微网在蓝牙设备加入和离开无线电短程传感时动态、自动建立。1、近距离通信技术认知车联网及通信技术蓝牙技术的应用主要有车载蓝牙电话、车载蓝牙音响、车载蓝牙后视镜、汽车虚拟钥匙、获取车辆信息（胎压、续驶、位置等）、穿戴设备监测人体状态（血压、脉搏、酒精监测等）并与车辆信息交互等。（3）汽车领域应用 1、近距离通信技术认知
24、车联网及通信技术1）车载蓝牙电话。专为行车安全和舒适性而设计，主要功能包括：自动辨识移动电话，不需要电缆或电话托架便可与手机联机；驾驶人不需要触碰手机便可控制手机，用语音指令控制接听或拨打电话；驾驶人可以通过车上的音响或蓝牙无线耳麦进行通话。车载蓝牙电话可以保证良好的通话效果，并支持任何厂家生产的内置蓝牙模块的手机。如图7-1-10所示。图7-1-10车载蓝牙电话 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术2）车载蓝牙音响。是一种基于稳定的、高度通用的蓝牙技术为基础的无线有源音箱，内设锂电池，可以随时充电，使用方便快捷，如图7-1-11所示。具有体积小巧，可牢牢固定在车内某一合理位置的优点。图7-
25、1-11车载蓝牙音响 1、近距离通信技术认知车联网及通信技术3）车载蓝牙后视镜。后视镜可通过蓝牙技术与手机相连，手机来电话时，后视镜显示来电信息，还可集成免提通话功能。如图7-1-12所示。图7-1-12车载蓝牙后视镜 学习小结1.RFID技术也称为射频识别技术，通过无线射频方式结合数据访问技术，进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式通过电磁波实现对电子标签进行读写，以实现识别目标和数据交换的目的。2.NFC技术也称为近场通信，是一种高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在10cm内）交换数据、图片和视频信息。3.Wi-Fi技术是一种创建于IEEE 802.11标准的
26、无线局域网技术，实质上是Wi-Fi联盟制造商的商业认证，具有覆盖范围广、传输速率快、安装和建设成本低的优势，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射频频段。4.蓝牙技术也称为Bluetooth，是一种支持移动电话、掌上电脑、无线耳机、智能汽车以及相关外设等设备不必借助电缆就能联网，组成一个巨大的无线通信网络进行近距离通信的技术。车联网及通信技术 中短距离通信技术认知2 学习目标 1.掌握DSRC、LTE-V通信技术的概念。2.理解DSRC、LTE-V通信技术的工作原理及特点。3.了解中短距离通信技术的应用场景。车联网及通信技术 理论知识一、DSRC技术二、LTE-V技术车联网及通信技
27、术 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术一、DSRC技术DSRC技术是Dedicated Short Range Communication简称，即专用短程通信技术，是由IEEE 802.11p底层通信协议与IEEE 1609系列标准所构成的技术，由美国主导，福特、丰田等车企推动，具备低传输延迟特性，以提供车用环境中短距离通讯服务。IEEE802.11p解决了在高速移动环境中数据的可靠低时延传输问题。IEEE1609系列规范阐释了V2X通信的系统架构、资源管理、安全机制等。该技术可以实现小范围内图像、语音和数据的实时，准确和可靠的双向传输，将车辆和道路有机连接，专门用于道路环境的车辆与车辆
28、、车辆与基础设施、基础设施与基础设施间通信距离有限的无线通信方式，是智能网联汽车系统最重要的通信方式之一。（1）概念 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术2014年2月，美国交通部提出将大力支持DSRC在轻型车辆上的应用，并由美国国会、交通部、IEEE、公路交通安全管理局以及各大车企推进了DSRC的立法工作，要求至2023年新生产的车辆都需要以DSRC作为V2V车辆安全标准。2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术与Wi-Fi、蓝牙等其它通信技术采用的共享开放2.4GHz频带不同，DSRC技术专属的交通安全频谱位于1999年美国联邦通讯委员会（FCC）分配给汽车通讯使用的5.9GHz频带的
29、一段75MHz的带宽，被分为7个频道，目标的通信范围可达1km内。（2）工作原理 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术如图7-2-1所示。每辆车都会在信道172中，以1020次/s的频率，交互DSRC基础安全信息。紧急信息则会在信道184中，以更高的优先级进行传播。每一条基础安全信息都包含两部分信息，第一部分信息是强制性信息，包括位置、速度、方向、角度、加速度、制动系统状态和车辆尺寸；第二部分是可选信息，例如防抱死制动系统状态、历史路径、传感器数据、转向盘状态等。图7-2-1 DSRC技术频道的划分 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术DSRC技术主要由车载单元（On Board Un
30、it，OBU）、路旁部署的路侧单元（Road-Side Unit，RSU）两个部分组成。通过车载单元与路侧设备之间的无线通信实现路网与车辆之间的双向信息交流，将车辆与道路有机地连接在一起。如图7-2-2所示。图7-2-2 DSRC系统的组成示意图 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术OBU是具有微波通信功能和信息存储功能的移动识别设备，既可以作为独立的数据载体制成电子标签，也可以附加智能卡读写接口实现数据存储和访问控制。RSU是OBU的读写控制器，由加密电路、编码解码器和微波通信控制器等组成，以DSRC通信协议的数据交换方式和微波无线传递手段实现信息交换。2、中短距离通信技术认知车联网及通
31、信技术根据信息调制方式的不同，DSRC分为主动式和被动式两种。主动式又称为收发器系统，OBU和RSU均有振荡器用于发射电磁波，当RSU向OBU发射询问信号后，OBU利用自身的电池能量发射数据给RSU。被动式又称为异频收发系统，由RSU发射电磁信号，OBU接收电磁信号激活后进入通信状态，并以一种切换频率反向发送给RSU，被动式的OBU可以有电源也可以没有电源。2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术DSRC具有易于部署、低成本和原生的自组织网络支持等优点。而且，针对V2X通信的终端高速移动和数据传输的高可靠、低延时等需求进行了优化，适合应用在V2X场景，尤其是一些和安全相关的交通场景。（3）优缺
32、点 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术第一，车辆接入互联网的路侧设备覆盖问题。如果汽车需要接入互联网，必须依靠连接到互联网的路侧DSRC终端的支持，这需要在路侧大量布置能够接入互联网的终端设备。第二，考虑车辆高速移动的环境下复杂的网络拓扑结构，数据包的多级连跳通信以及路由问题削弱了DSRC高可靠和低延时的性能。第三，DSRC在高密度场景下，车辆之间的信道接入竟争会变得非常强烈，从而导致通信延迟增加和传输速率下降。第四，由于DSRC路侧设施投入大，商业盈利模式尚未明确。与此同时，DSRC也存在以下缺点：2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术DSRC技术的应用，在国内主要以车与路通信中的E
33、TC不停车收费系统为代表，如图7-2-3所示。车辆经过特定的ETC车道，通过车载OBU与路侧RSU的通信，在无需停车和收费人员采取任何操作的情况下，自动完成收费过程。此外，DSRC应用还可以实现电子地图下载和交通调度等。图7-2-3 ETC不停车收费系统示意图（4）应用 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术DSRC通信终端包括的车载OBU和路侧RSU两大部分硬件如图7-2-4所示。图7-2-4 DSRC ETC不停车收费系统设备1）车载OBU2）路侧RSU 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术二、LTE-V技术LTE-V技术是大唐电信基于TD-LTE技术而推出的具有中国自主知识产权的车
34、载中短距离通信技术，支持在车辆与车辆（V2V）、车辆与基础设施（V2I）、车辆与行人（V2P）之间快速组网，构建数据共享交互桥梁。（1）概念 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术如图7-2-5，LTE-V能重复使用现有的蜂巢式基础建设与频谱，营运商不需要重新进行基础设施建设以及提供专用频谱，组网成本可以大幅降低，主要解决交通实体之间的“共享传感”（Sensor Sharing）问题，可将车载探测系统（如雷达、摄像头）从数十米视距范围扩展到数百米以上以及非视距范围，实现在相对简单的交通场景下的辅助驾驶。图7-2-5 LTE-V技术 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术LTE-V技术包括集
35、中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）两种，如图7-2-6所示。其中，LTE-V-Cell需要基站作为控制中心，实现大带宽、大覆盖通信，定义车辆与路侧通信单元以及基站设备的通信方式；LTE-V-Direct则是可以无需基站作为支撑，可直接实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠通信。（2）分类及工作模式图7-2-6 LTE-V技术分类 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术LTE-V-Cell的传输带宽最高可扩展至100MHz，下行1Gbit/s,用户面时延10ms，控制面时延50ms,支持车速500km/h，在5G时代演进成C-V2X技术，主要有电信企业推动。LTE-
36、V 技术分为Uu和PC5两种接口。其中，Uu为”接入网-终端“通信模式，通过基站进行 终端之间的通信；PC5为“用户终端-用户终端”空口短距直传通信模式，不需要通过基站即可完 成终端之间的通信。相对于普通LTE，LTE-V增加了端到端的直接通信能力，这使 LTE-V 能够满 足于V2X的低延时通信要求。2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术（3）特点优点：基于现有的移动蜂窝网络，部署简单。部署时只需要在现在的LTE-V基站中增加一些设备，不需要额外建设基站；覆盖范围广，可实现无缝覆盖；传输更可靠；3GPP持续演进，未来可支持更高级的车路协同业务需求；网络运营模式灵活，盈利模式多样化。缺点：当
37、前的技术成熟度较低；蜂窝基础设施的中继性质，会导致在时间敏感的车辆操作中存在安全隐患；LTE-V应用于车车主动安全与车辆智能驾驶的V2X应用时，其网络通信性能还需要充分的测试验证。2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术LTE-V技术，可应用于交叉路口的会车避让，紧急车辆优先通行，前方车辆的紧急刹车告警以及多车的编队自动驾驶。如图7-2-7所示。图7-2-7 LTE-V技术应用（4）应用 2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术2018年9月1518日在无锡召开的世界物联网博览会上，奥迪、大众、一汽、东风、长安、上汽等汽车厂商，采用搭载华为LTE-V（基于移动通信技术演进形成的车联网无线通信技
38、术）车载终端的汽车，进行了V2X智慧交通场景演示。华为LTE-V车载终端成为国内首个在开放道路上成功应用的LTE-V车联网终端，通过集成千寻位置的亚米级定位服务及融合惯导算法，为汽车提供了车道级的定位能力。2、中短距离通信技术认知车联网及通信技术华为LTE-V通信终端包括车载OBU、路侧RSU两大部分硬件，如图7-2-8所示。图7-2-8华为LTE-V通信终端1）车载OBU2）路侧RSU 学习小结1.DSRC技术，是专用短程通信技术，是由IEEE 802.11p底层通信协议与IEEE 1609系列标准所构成的技术，由美国主导，福特、丰田等车企推动，具备低传输延迟特性，以提供车用环境中短距离通讯
39、服务。2.LTE-V技术，是大唐电信基于TD-LTE技术而推出的中国自主知识产权的车载短距离通信技术，是专门为车间通信而设计的通信技术。包括集中式（LTE-V-Cell）和分布式（LTE-V-Direct）两种技术。车联网及通信技术 远距离通信技术认知3 学习目标 1.掌握卫星通讯及5G移动通信技术的概念。2.理解卫星通讯及5G移动通信技术的组成及特点。3.了解远距离通信的应用场景。车联网及通信技术 理论知识一、卫星通讯技术二、5G移动通讯技术车联网及通信技术 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术一、卫星通讯技术卫星通信技术（Satellite Communication Technolog
40、y）是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，以达到在两个或多个地球站之间进行通信的目的。卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点，被认为是建立全球通信的一种必不可少的重要手段。（1）概念 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术卫星通信系统是由通信卫星和经该卫星连通的地面端两部分组成。运行在赤道上空35860km高度上的静止通信卫星是目前全球卫星通信系统中最常用的星体。此类卫星的运转方向与地球自转方向一致，而且运转周期正好等于地球的自转周期，始终保持与地球的同步运行状态。其波束最大覆盖面可以达到地球表面总面积的1/3以上，仅需等间隔放置的三
41、颗通信卫星即可实现全球范围的通信。地面端，是通讯卫星与地面公众网的接口，可用于出入卫星系统形成数据通信链路，供用户使用。（2）组成及特点 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术卫星通信技术具有以下六个方面的特点：第一，覆盖区域大，通信距离远。由于卫星距离地面距离远，所以覆盖地球得区域大，是远距离越洋电话和电视广播的主要手段。第二，具有多址联接功能。卫星所覆盖区域内的所有地球站都能利用同一卫星进行相互间的通信。第三，频段宽，容量大。采用微波频段，每个卫星上可设置多个转发器，通信容量很大。第四，机动灵活。地球站的建立不受地理条件的限制，可建在边远地区、汽车上。第五，通信质量好，可靠性高。电波主要在
42、自由空间传播，噪声小，通信质量好。第六，通信的成本与距离无关。卫星通信的地球站至卫星转发器之间不需要线路投资，其成本与距离无关。3、远距离通信技术认知车联网及通信技术在智能交通系统中，卫星通信技术主要应用于全球卫星定位系统GPS导航、车辆定位、车辆跟踪及交通管理，向驾驶人提供出行线路的规划和导航、信息查询以及紧急援助等。如图7-3-1、7-3-2所示。（3）应用图7-3-1 智能交通系统中的卫星通信技术 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术在智能交通系统中，卫星通信技术主要应用于全球卫星定位系统GPS导航、车辆定位、车辆跟踪及交通管理，向驾驶员提供出行线路的规划和导航、信息查询以及紧急援助等
43、。如图7-3-1、7-3-2所示。图7-3-2 车载GPS导航和定位 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术二、5G移动通讯技术5G移动通信技术即第五代移动通信技术（5th generation mobile networks），简称为5G技术，是最新一代蜂窝移动通信技术。5G技术是对包括3G、4G技术在内的现有通信技术的技术更新，是4G网络的延伸。网络延迟低于1ms，数据传输速率可达10Gbit/s，比4G LTE网络快100倍。（1）概念 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术如图7-3-3所示，5G移动通信技术的供应商将覆盖的服务区域划分为许多蜂窝小地理区域，以数字信号的方式传输声音和图
44、像等其他数据。5G设备通过无线电波与蜂窝中的本地天线阵和低功率自动收发器进行通信。当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时，移动设备将自动“切换”到新的蜂窝中。图7-3-3 5G网络切片 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术5 G 网 络 中，接 入 网 由 集 中 单 元 C U（Centralized Unit）、分布单元DU（Distribute Unit）、有源天线单元AAU（Active Antenna Unit）三个部分组成。与4G网络的对比，如图7-3-4所示。（2）组成及特点图7-3-4 5G与4G网络的组成对比图 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术CU，是由4G网络基站中负责
45、信号调制BBU的非实时部分分割构成，负责处理非实时协议和服务。AAU，是由4G网络基站中负责信号调制BBU的部分物理层处理功能与负责射频处理RRU及无源天线合并构成。DU，是由4G网络基站中负责信号调制BBU的剩余功能重新定义构成，负责处理物理层协议和实时服务。5G通信技术正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向发展，具有具有高数据速率、超低延迟、节省能源、降低成本、系统容量高和允许大规模设备连接的特点。3、远距离通信技术认知车联网及通信技术2019年，湘湖国家旅游度假区管委会联合中国移动杭州分公司召开湘湖5G智能网联无人驾驶车发布会，当天同时亮相的无人驾驶车是国内首个在景区开放道路上实
46、现的5G智能网联驾驶应用。该无人车基于移动5G通信和网联自动驾驶技术，可实现车辆自动驾驶能力，包括循迹自动驾驶，行人识别和动态避障、区域动态限速、交通信号灯通行、超视距、车辆动态调度等场景，同时还具有远程驾驶功能(图7-3-5)，可根据场景需求，完成自动或远程驾驶实时接管，以及网联后台的监控与管理的功能场景。（3）应用 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术在平台端，采用“云-边缘-终端”三层架构，设计车路协同智能无人驾驶分级决策平台，通过人、车、路、云端等的信息交互实现了边缘计算服务能力、高精度定位服务能力、五维时空服务能力，为自动驾驶汽车智能决策、协同控制提供信息服务，进而实现不同等级智能
47、驾驶及智慧交通。图7-3-5 5G远程驾驶 3、远距离通信技术认知车联网及通信技术2019年，“5G赋能、智造未来智慧矿区无人驾驶应用发布会”上，中国移动和包钢集团展示了其合作研发的“5G技术+无人驾驶矿车项目”，基于5G技术打造了智慧矿区，是全国乃至全球首个5G技术成功应用，如图7-3-6所示。图7-3-6 5G无人驾驶矿车 学习小结1.卫星通信技术（Satellite communication technology）是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波，以达到在两个或多个地球站之间进行通信的目的，具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点。
48、2.5G移动通信技术，即第五代移动通信技术（5th generation mobile networks），简称为5G技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，供应商将覆盖的服务区域划分为许多蜂窝小地理区域。车联网及通信技术 车用CAN通信技术认知4 学习目标 1.掌握CAN通信技术的概念和组成。2.了解CAN通信技术的应用。车联网及通信技术 理论知识一、CAN通信技术概述二、CAN系统组成三、CAN通信技术应用车联网及通信技术 4、车用CAN通信技术认知车联网及通信技术一、CAN通信技术概述CAN，是Controller Area Network 的缩写，称为控制单元的局域网，是ISO国际标准化的串
49、行通信协议，是车用控制单元传输信息的一种传送形式。由于汽车上各种各样的电子控制系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议，并通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化。4、车用CAN通信技术认知车联网及通信技术CAN通信技术的控制单元采用铜缆串行连接方式，如图7-4-1所示。由于控制器采用串行合用方式，因此不同控制器之间的信息传送方式是广播式传输，每个控制单元不指定接收者，均把所有的信息向外发送；由接收控制器自主选择是否需要接收这些信息
50、。图7-4-1 CAN通信总线 4、车用CAN通信技术认知车联网及通信技术CAN数据传输系统中每块ECU的内部包含一个CAN控制器，一个CAN收发器，每块ECU的外部连接两条CAN数据总线，系统中作为终端的两块电脑内部各包含一个数据传递终端，如图7-4-2所示。二、CAN系统组成图7-4-2 CAN系统组成 4、车用CAN通信技术认知车联网及通信技术控制器的基本功能是作为一个运算器，得到传感器、使用者的操作以及其他控制器的信息，运用相应的程序进行运算或评价，并且以此次结果来实现与其连接执行器的功能，乃至将有关信息发送给其他控制器。以空调控制器为例，它接收到乘员的温度调节需求和温度传感器的数值，
