后装车载蓝牙网关在V2X(Vehicle-to-Everything) 车联万物应用中为何大有可为？

2024-06-18

在当今先进的智能交通系统中，车辆与周围环境和其它设备进行高效通信至关重要。然而，许多现有的车载通信技术却存在成本高、覆盖范围有限、能效低等弊端，难以实现流畅的车辆到万物 (V2X) 交互，并带来安全隐患和交通效率低下问题。这些挑战阻碍了车辆与基础设施之间通信和协作水平的提升。幸运的是，蓝牙低功耗 (BLE) 网关的出现为克服这些障碍提供了具有前景的解决方案。本文将探讨蓝牙网关为何成为某些 V2X 应用的理想选择，并推荐几种适用于车载物联网的蓝牙网关设备，为打造更智能的智能车联网奠定基础。

车内无线通信需求日益增长

随着车载电子设备数量的不断增长，车内和车周围的无线通信需求也随之增加。在选择无线通信协议时，必须综合考虑每个方案的特性、优缺点。目前，蓝牙 (BLE) 因其低功耗、低成本和可靠的短距离通信能力，成为最优选择之一。

当然，蓝牙无法满足车辆中的所有无线功能需求，但它已经在智能家居、智能建筑甚至某些车载应用中取得了成功实践，证明了其可行性和有效性。因此，蓝牙也被认为是车联网应用的最佳技术之一。

V2X 涵盖哪些方面？

V2X 代表车辆到万物 (Vehicle-to-Everything)，指的是车辆与其驾驶员、乘客、其他车辆、周围环境和外部网络进行的无线通信。这种无线通信涉及以下七个方面：

V2X分类（来源：蓝牙 SIG）

V2I (Vehicle-to-Infrastructure 车到基础设施)
V2I 指的是车辆与道路或高速公路基础设施（例如智能路牌或交通信号灯）之间的无线通信。这种数据交换旨在通过帮助避免机动车碰撞来提高道路安全性。
V2N (Vehicle-to-Network 车到网络)
车辆到网络使汽车能够与蜂窝网络交换数据，以支持广播和单播通信。这种数据交换为车辆和驾驶员提供实时交通更新和智能导航功能。
V2V (Vehicle-to-Vehicle 车到车)
V2V 通信使在同一区域道路上行驶的车辆能够实时共享有关速度、方向和位置等信息。这种通信可以使每辆车更清晰地感知周围环境，并帮助它们应对不同的道路情况。V2V 技术应用于盲点检测和变道辅助等功能。
V2G (Vehicle-to-Grid 车到电网)
V2G 通信仅适用于电动汽车 (EV)。该技术支持双向充电，电动汽车可以根据不同信号（例如附近增加的能源消耗）将电力输回电网。其目标是将电动汽车用作电池组，以更好地管理可再生能源需求并在高峰时段平衡电网负荷。
IVC (In-Vehicle Communication 车内通信)
车内通信是指车辆内所有数据交换的总称。车载系统（例如电池管理系统 (BMS)）正在从基于 CAN 总线通信的笨重且昂贵的铜缆转向无线通信，事实证明这种方式也更加可靠。
V2D (Vehicle-to-Device 车到设备)
V2D 是指车辆与连接设备（通常是智能手机）之间的信息交换。此连接允许用户通过车载信息娱乐系统上的 Apple CarPlay 和 Android Auto 等应用程序流式传输音频或访问手机功能。同时也可以与智能汽车生态蓝牙设备进行通信，实现控制。
V2P (Vehicle-to-Pedestrian 车到行人)
V2P 的目标类似于 V2I，旨在提高道路安全性。在拥有大量汽车和行人的城市和地区，配备 V2X 的车辆可以连接到运行 V2P 应用的行人智能手机和可穿戴设备。建立连接后，行人设备会将其位置广播到附近车辆以提醒驾驶员。汽车还会将其位置广播到行人的设备，以提高行人意识。

蓝牙并非适用于所有 V2X 应用

从上述 V2X 类别来看，显然蓝牙并非适用于所有类别。

例如，V2N 涉及通过蜂窝网络或云端进行远距离数据交换，因此需要 LTE 或 5G 连接。另一方面，V2I 和 V2V 需要中距离（不到一公里）的无线通信，可以使用蜂窝网络或 IEEE-802.11p 或车载环境无线接入 (WAVE) 提供服务，这是最近为这些智能交通系统制定的国际标准。这意味着蓝牙仅适用于V2X 通信中的 IVC、V2D、V2G 和 V2P 类别。

车辆物联网应用中蓝牙网关的优势解析

得益于低功耗、低成本和可靠的短距离通信特性，蓝牙网关（BLE Gateway）在车联网应用中展现出巨大潜力，尤其适用于车内通信（IVC）、车到设备（V2D）、车到电网（V2G）和车到行人（V2P）等场景。

蓝牙网关车内通信（IVC）应用

BLE 网关的有效范围小于 100 米，足以覆盖车内安装的各类系统或模块之间的通信距离。将 BLE 网关安装在车辆中央位置（例如仪表盘），传感器和执行器可以轻松连接并将其数据发送至网关，网关再将数据转发至相关的电子控制单元 (ECU)。

这种方案有效避免了传统 CAN 总线连接方式带来的繁琐布线问题。蓝牙网关还可以和汽车设备中的多种子设备通信。这些子设备包括电动汽车电池管理系统中的充电控制器和胎压监测系统中的胎压传感器。东胜物联蓝牙网关的一大优势在于，可以与来自其他厂商的子设备进行无缝连接。每个网关都提供开放的 API 接口，允许第三方设备接入无线网络并传输数据。网关会收集来自传感器的广告数据并上传至后端系统，也就是对应的 ECU。东胜物联蓝牙网关还支持双向通信，使 ECU 能够控制执行器和充电控制器等终端节点。

蓝牙网关车到设备（V2D）应用

当下国产新能源车竞争激烈，各车企均处于互相卷配置阶段，同时，市场对于汽车更智能化的需求也越来越迫切，故车企均开始布局车载IoT，打造人车家全生态。如，可以通过车载IoT网关控制无人机机舱操作无人机、控制儿童座椅（旋转、调整角度、监控宝宝状态）等。该需求下最合适的通信方式即蓝牙（可免于布线、车机支持、手机支持、生态丰富）

考虑DHU、TCAM、TBox等车内原本有的设备不具备IoT功能，而该类型产品的迭代周期又很长，故各车企为快速布局IoT功能，便开始定制各自的IoT网关，以快速赋能自家汽车产品，占领市场。

如两个示例框图所示，Dusun IoT网关通过BLE连接各种IoT设备，并通过WiFi与车内各种模块（如TCAM和DHU）和云端交互，实现全方位智能控制。

蓝牙网关车到电网（V2G）应用

V2G 技术的理念是将电动汽车作为电网的备用电池，根据能源需求将电力输回电网。双向充电站或安装在道路沥青下方的充电线圈将实现这一功能。

无论采用何种方式，BLE 网关都应为车辆的电池管理系统和控制电网的云或服务器提供回传通道。网关应传输关键指标，例如回传给电网的功率，同时还应通过云将有关电池健康和充电/放电状态的数据上传到用户的移动应用程序。

蓝牙网关车到行人（V2P）应用

蓝牙提供的 100 米或 330 英尺的范围足以检测位于高风险区域（靠近车辆）的行人智能手机和可穿戴设备。但是，对于距离较远的行人，您可以使用长距离蓝牙网关进行通信，距离可达 1 公里。这些长距离蓝牙网关是为行人设备创建更精确的跟踪和监控系统而经济高效的解决方案。1 公里的范围也足以提供足够的时间和空间让行人和驾驶员做出反应并避免相互碰撞。