智联世界—车联网的应用和数字化未来发展（排放检测篇）

车联网是物联网在汽车与交通中的应用，是车与人、车与车、车与路、车与云之间的数据交换的信息通信，志在效率。联网的汽车不单单发挥着工具的作用，他还是个移动的智能终端与信息终端，无论是基于车载的信息服务、车辆数据的信息服务、分时共享、车辆自动驾驶等车联网业务和应用，其根本目的就是提升效率，这是车联网应用得以发展的基石。

 

中国信息通信技术研究院曾在2018年发布过一个车联网白皮书，把狭义的车联网应用定义为车载信息服务类应用，即通过车辆把车主与各种服务资源整合到一起，有点类似撮合类交易平台服务；广义的车联网应用还包含了面向交通的安全效率类应用以及自动驾驶为基础的协同服务类应用。

 

再细分下，根据需求对象和应用对象进行综合，那么我们将车联网分为信息服务类、汽车智能化类及智慧交通类。

 

先来聊聊信息服务类的应用。

 

信息服务类的比较好理解，这类应用多以用户体验为核心，既包括了驾乘体验、实时出行的基础性车载信息类应用，也包括与车辆上路行驶、车辆出行前或者出车后的涉车服务、后市场、车家服务等，该类应用只需要用户车辆具备基本的联网通信、GPS定位和必要的车辆基础运行状态、发动机工况信息等。

 

目前这类基础性车载信息类应用是现在车联网的主要应用形态，主要涉及车主的前台互动体验，像导航、娱乐、通信、远程诊断、资讯等。不少前装车辆已经加装了这些车载无线信息终端，比如奔驰、宝马、保时捷、奥迪等车型，车主可以通过车载智能网联获得车辆信息、服务信息，包涵了在线导航、娱乐等多媒体类的，不过，多阶段现实情况是除首年免费赠送的服务，后续服务的年续费率一直很低，受手机流量越发便宜，相对车端的服务收费显得十分昂贵，且体交互验中，智能化远不及手机，而且要在车载系统培育用户使用习惯，时间上也不足手机的1/20，当下，车载系统多沦为蓝牙语音播报的传递工具，车载系统的辛苦开发，用户在使用层面端却显得有些浪费，不少车厂已经想明白了，流量终身免费，数据给我就行，拿你没办法，只能从隐形的数据做更多的车主服务。

 

随着智能语音识别、人眼动作识别等技术发展，车载信息类诞生了DMS，如若DMS加入语音监控模块，这样在事故之前，至少能知道当时更详细的重要语音信息；还有就是自动驾驶层面，目前国内大多数停留在L0-L2级别，提高提车电子控制技术与环境的智能化、自动融合在中国这个复杂交通环境下，依然还有很长的路要走。

 

汽车智能化服务应用

 

如果是针对汽车来做管理服务，那可能就相对容易实现一些，比如现在与车辆北斗定位的融合、电子支付ETC的结合，也包括了共享车、网约车、网租车，这些都比较容易实现，涉及汽车服务的还有汽车保险、车辆维护延保、车辆美容维修、N手车的交易、电池快换系统、性能测试、升级性能改装等应用，汽车的保有量增速放缓，淘汰落后产能，激发了后市场的滚滚财源。

 

车家类的服务主要是通过基于位置、时间和日期来判断车主的行为习惯，创建相应的为车主提供的智能家居服务应用，包含家电远程精准的时间控制等，该类应用会涉及车辆总线数据、车载信息服务数据、运输出行数据以及个人信息的共享和交互数据，比如大概几点钟到家之前打开空调，接近的时候打开车库大门，根据指纹+掌纹把锁推开大门，根据声音或地板压力打开对应的电器等等。

 

最后聊聊智能交通类的应用

 

汽车智能类应用以车辆驾驶为核心，与车辆行驶过程中的智能化相关。汽车交通类应用利用车上的传感器、ECU控制单元及外设传感，随时感知行驶中周围环境、收集数据、动静态识别、侦测与追踪并结合导航的地图及位置环境，进行系统的运算和分析，从而建立该车在当下位置的驾驶模型，应用于城市交通安全及公共出行等等，类似地铁、公交。交通安全类的应用与车辆行驶安全及道路同行息息相关，有助于避免交通事故发生。

 

自动驾驶技术发展的初衷就是将人类从驾驶中解放出来，避免因驾驶员误判、疲劳、注意力分散等原因造成的交通事故，虽然常有报道说自动驾驶出现事故，而且信息容易被放大，但是人为出事故的一般报道的就比较少，技术的进步势必推动更多的测试在实际道路上运营。目前国内的单车感知及安全驾驶服务系统正处于快速成长期，中低端车渗透率在不断提升，同时，随着5G通信技术及网联技术不断成熟和推广，我们可以看得到自动驾驶可预期的未来。通过网联技术，行驶在高速公路的快速路段的前车，在感知到事故后可提前通知后边的车辆事故信息，避免连环追尾事故，5G网络下，响应速度应该是毫秒级的，4G网络下已经实现了数据秒传。

 

交通效率应用主要是通过车与车、车与路的信息交互，实现车辆与基础道路设施智能协同，面向缓解交通拥堵、降低汽车排放等，典型的有交叉路口智能信号灯、超级自适应巡航、智能停车管理等。交叉路口智能信号灯应用通过网联技术来收集周边车辆速度、位置、流量等信息，对信号灯参数进行动态优化，提高车辆交叉路口车辆通行效率。

 

智能交通类应用以协同为核心，在自动驾驶的基础上，与多车管理调度及交通环境等智慧交通相关，最终支持实现城市大脑智能处置城市运行和治理协同。智慧交通主要是基于高速无线通信、传感探测等技术，实现车路环境之间的大协同，以缓解交通环境拥堵、提高道路环境安全、达到优化系统资源为目的。在实现高等级的自动驾驶后，该应用场景将由限定区域向公共交通体系拓展。

 

在相对封闭的环境或危险地带场景中，因物理空间有限，行驶路况、线路、行驶条件等因素相对稳定，重复性高，通过独立云端平台协同管理调度管理，采用固定线路、低速运行，重复性操作的应用更容易成熟落地。典型应用有园区、景区、机场、校园等限定区域的自动驾驶巴士调度、港口专用集装箱智能运输等。

 

在公共交通系统场景下，车辆的路径规划和行为预测能力对汽车的智能化和网联化水平提出了更高的要求，需要完善的自动驾驶控制、行程过程全覆盖的5G、V2X网联技术及云平台的高效衔接调度，该类应用除依赖技术突破，还涉及伦理和法规等规范。

 

在全民数字经济时代，车联网的应用与服务亦如同水、电等生产资料一般，只要还有汽车，那么这也是最隐形、最根本的社会基础设施之一。作为数据枢纽和应用载体，车载信息终端是承载数字采集、信息系统分发的基础保障设施，也是搭建车联网信息化平台的重要前置条件，也是促进发展车联网和物联网应用中数字化产业链的关键一环，关乎车联网的应用和未来发展。

速锐得TBOX终端符合国标GB17691-2018和GB/T32960.2-2016，在国六安全策略中，提供了技术可行的安全策略，保证TBOX各种性能处于安全范围，例如电气适用性能、环境适用性能、可靠性性能、电磁兼容性性能、一般要求、功能要求等各项指标。

 

TBOX终端存储、传输的数据是加密的，采用非对称算法，使用国密SM2算法或者RSA算法，并且采用硬件方式对私钥进行严格保护，数据传输过程对数据进行扫描，及时发现恶意数据攻击行为，如对ECU等CAN总线设备的写命令，或者其他超出正常数据读取指令，检出95%以上的攻击，误报率低于1%，攻击开始后10S内发现并启动防护机制。

 

信息安全是国家数据中心、各地市环境生态监管部门的重中之重，TBOX加装安全芯片，还具备一个唯一识别的序列ID，安全级别保证为《信息技术安全评估标准》5+级或4+级，在可靠性高的电气隔离能力下，不允许因为TBOX问题导致车载OBD功能失灵或者车辆故障，具备合理性数据判断、状态判断，不影响车辆OBD功能、年检、路检等。

 

第一部分：产品框架

 

一、 产品架构

 

 

 

二、 核心器件

 

器件名称	产品型号	生产厂家	规格
			32 位 ARM Cortex-M4F
主控 MCU	STM32F105	ST	内核，温度范围：-40 ~
			85 ℃
4G 模组	SIM7600/EC20	SIMCOMM/QUECTEL	支持移动、联通、电信
GPS 模组	ATGM336H-5N	中科微	同时支持 GPS/北斗
CAN 收发器	TJA1044	NXP	支持 CAN-FD
G·Sensor	MMA7660	freescale	灵敏度可调
	TPS54560		温度范围：
	TLV62565
			-40 ~ 150 ℃
POWER IC	TPS70950	TI
			-55 ~ 150 ℃
	TLV70233

 

 

第二部分：产品信息

 

一、 设施标准

 

1. 产品技术符合《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》相关规定；

 

2. 车载硬件设备体积小巧，方便装配并具有较强的抗干扰，抗颠簸，抗击打能力；

 

3. 耐高温/低温：车载硬件能在摄氏-30℃至 70℃（驾驶舱）环境下稳定工作；

 

4. 数据存储：车载硬件内置大容量存储芯片，支持离线状态下数据存储；

 

5. 防拆卸：车载硬件安装经过专业设计，确保一般人员不能随意拆卸；

 

6. 通讯：车载硬件采用 TCP 通信方式，保证信息的实时接收、处理及输出的准确性，并提供配套 SIM 卡；

 

7. 支持在线、远程升级，支持在线、远程配置产品参数 ；

 

8. 电路设计：车载硬件配置外接充电电路，切断电源后上传断电报警，支持内置备用电池，断电后设备可连续工作 5min 以上；

 

9. 具有省电措施，移动时采用普通模式刷新间隔时间短，停放时采用省电模式刷新间隔时间长；

 

10. 满足国标 GB-T32960.X-2016-电动汽车远程服务与管理系统技术规范；

 

11. 支持 SM1/SM2/SM3/SM4/SM7、RSA、SHA、AES、3DES 超高安全等级加密算法。

 

二、 功能清单

 

1. 满足目前京五数据上报要求，具体标准为《DB11-(1475)重型汽车排气污染物排放限值及测量方法》；

 

2. 满足杭五数据上报要求；

 

3. 满足国六数据上报要求。

三、 硬件参数

 

车载终端为平台化方案，硬件支持扩展，具体配置如（表 2）所示。

 

（表 2）

 

序		硬件配置	H6GB
号			国六版
1	版本	4G	●
2	2G 制式	GSM	●
3		WCDMA	●
4	3G 制式	TD-SCDMA	●
5		CDMA2000	●
6	4G 制式	TD-LTE	●
7		FDD LTE	●
8	定位	GPS	●
10		北斗	●
11		USB 接口	○
12	数据通道	2 路 CAN	●
13		Wi-Fi	○
14		BLE4.0	○
15	电池	内置锂电池	●
16	SIM 卡	贴片式 SIM 卡/烧录式 eSIM 卡	●
17	G-Sensor	可选配六轴 G-Sensor	○
18	加密芯片	SM1/SM2/SM3/SM4/SM7、RSA、SHA、AES、3DES	●
19	I/O 扩展	扩展 I/O 口	○
20	UART 扩展	预留一路 TTL 或 RS232 串口	●
注：●为标配，○为选配

 

 

四、 硬件指标

 

(一) 通讯模块

 

1. 通讯模块可支持中国移动、中国联通及中国电信。

 

2. 终端系统 规划采用 4G 网络制式 ，需要支持 4G(TD-LTE 、 FDD LTE) 、

 

 

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3G(TD-SCDMA、WCDMA)、CDMA2000、2G(GSM)制式。

 

3. 通讯模块可通过 2G/3G/4G 数据通道及短信通道连接至服务平台，通信协议支持应用层进行加密；

 

4. 外置天线接口采用车规级 Fakra 接口。

 

(二) 内置电池

 

1. 电池为可充电电池，使用寿命大于五年且满足车规要求，作为选配。

 

2. 终端支持外部直流电源供电，并支持内置电池供电。当外部电源断电时，内置电池自动无缝供电，且在外部电源恢复正常后可自动切换至外部电源，并自动对内置电池进行充电。备用电池能保证终端连续工作 5min 以上，且具备电池电量监测功能。

 

3. 内置电池带切换策略电路，终端能保证在内置电池失效且外部电源供电时仍可正常

 

工作。

 

(三) CAN 通讯

 

1. 终端作为整车 CAN 网络的一个节点，具有唤醒整车 CAN 网络的功能。

 

2. 终端连接车内 CAN 总线，同时支持两路 CAN。

 

(四) 定位模块

 

1. 依靠不同的实现方式，终端所配 GPS 及北斗天线支持获取车辆位置的功能，终端可选配 GPS/北斗多模天线。

 

2. 参考参数要求见（表 3）

 

		（表 3）
	GPS	56 通道高性能 GPS 接收机，包含 200 万个相关器
	RF 输入阻抗	50ohms
		位置	水平 2.5m CEP,50%/24 小时静止状态
			/-130dBm/>6SVs）
	精度	速度	0.1m/s
定位		航向	0.5°
		PPS 信号	30ns(RMS)；60ns（99%）
		冷启动	-148dBm
	灵敏度	跟踪	-162dBm
		重捕获	-160dBm
	启动时间	热启动	<=3s

 

 

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	(空旷环境下)	冷启动	<=45s
	最大数据更新速率	10Hz
	工作极限	动态范围≤4g；高度 50000m；速度 500m/s
	天线接口	Fakra

 

 

( 存储性能

 

系统内存须保证在最大运算状态，系统使用容量不超过 60%，闪存支持使用寿命

 

大于 10 年。

 

( SIM 卡芯片

 

SIM 卡芯片需要支持不同通信制式，且具有在线刷写功能。

 

(七) 天线

 

1. 外置 4G 双通讯天线，且具备短路、断路自检功能；

 

2. 内置备用通讯天线，当外部 4G 天线脱落时，自动切换至内置天线，基本保证通讯信号不中断；

 

3. 外置 GPS／北斗天线，且具备短路、断路自检功能；

 

(八) 线束

 

采用车规级线束。

 

( 接插件

 

采用车规级接插件（型号：TE 泰科 1318384-2 40pin）。

五、 电气性能规范

 

车载终端的电气性能规范详见（表 4）

 

（表 4）

 

项目	最小值	正常值	最大值	单位	备注
工作温度	-30	--	70	°C	环境温度
存储温度	-40	--	85	°C
工作湿度	20	--	90	%
存储湿度	10	--	90	%
正常工作输入	9	12	36	V
电源电压
正常工作电流	--	--	150	mA
（网络通讯中）
低功耗工作电流	--	--	35	mA
（保持网络通讯链路）
静态电流	--	--	3	mA	休眠状态下的电流
热启动时间	--	--	8	S	休眠到启动
冷启动时间	--	--	30	S	关机到启动

 

 

第三部分：产品测试

 

序	测试	测试说明	技术标准	目标要求
号	项目
	禁用	遵循 QC/T 941-2013 方法检测
	限用	a） 汞（Hg）
1	物质	b) 铅（Pb）、镉（Cd）		符合 ROHS 标准
		c) 六价铬（Cr6+）
		d) 多溴联苯（PBB）、多溴联苯醚
		（PBDE）
	高温	车载终端高温贮存和运行性能按照		产品在 70℃温度的条件
2	工作	GB/T-29046.4-2011-5.1.2 的试验		下应能持续工作 96h，在
		方法进行		室温下放置 2h 后，
	高温	车载终端高温贮存和运行性能按照		产品在 85℃温度的条件
3	贮存	GB/T-29046.4-2011-5.1.2 的试验		下搁置 120h，在室温下放
		方法进行		置 2h 后能正常工作
	低温	车载终端低温低温贮存运行性能按		产品在-20℃温度的条件
4	工作	照 GB/T 28046.4-2011 中 5.1.1 试		下应能持续工作 72h，在
		验方法进行		室温下放置 2h 后能正常
				工作
	低温	车载终端低温低温贮存运行性能按		产品在-40℃温度的条件
5	贮存	照 GB/T 28046.4-2011 中 5.1.1 试		下搁置 120h，在室温下放
		验方法进行		置 2h 后，能正常工作
	温度	车载终端按照 GB/T28046.4-2011		产品按照表 5 规定进行 30
6	循环	中 5.2 的试验方法进行		个温度循环试验，在室温
	试验			下放置 2h 后能正常工作
	湿热	车载终端按照 GB/T28046.4-2011		产品在-20℃～70℃之间
7	循环	中 5.2 的试验方法进行		进行 10 个循环的温热循
	试验			环试验，每个循环为 24h，
				试验后经 4h 恢复后能正
				常工作
	冷热	GJB 150-86《军用设备环境试验方		产品按照表 6 进行 400 次

 

 

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8	冲击	法》GJB150.5 规定了下限 1h，即温		的冷热冲击循环后能正常
		度稳定时间小于 1h，必有要 1h；若		工作
		大于 1h，则用该大于 1h 的时间
	自由	从 1 米台进行跌落，每个面跌路 10		产品进行跌落试验后能正
9	跌落	次		常工作
	试验
	盐雾	进行中性盐雾试验（LRHS-108-RY）		进行 72h 的中性盐雾试验
10	试验			（NSS），试验后要求外
				观无锈蚀等缺陷
	油漆			油漆涂层应符合 Q/JLY
11	试验			J7110550A-2012 的规定
	耐电	车载终端应符合		产品应能承受 1min 的电
	源极	GB/T28046.3-2011 中的 4.2 要求		源极性反接试验而不损坏
12	性反
	接性
	能
	耐电	按最高工作电压的 1.1 倍电压来做耐		产品按过压条件测试后能
13	压性	压测试，时间为 3 分钟		正常工作
	能
	传导	延电源线的电瞬态传导抗扰度试验		符合 CISPR 25 零部件传
	骚扰	脉冲严酷程度应符合 GB/T		导骚扰限值等级三
		21473.2-2008 表 A.1 货表 A.2 中Ⅲ
14		级的要求，按照 5.1.2 进行试验，试
		验中车载终端所有功能应符合 GB/T
		21473.2-2008 表.4 或表.5 的要求
15	辐射			符合 CISPR 25 零部件传
	骚扰			导骚扰限值等级三
	传导	延电源线的电瞬态传导抗扰度试验	设备按照	沿电源线的电瞬态传导按
	抗扰	脉冲严酷程度应符合 GB/T	GB/T3296	ISO 7637-2 的试验等级
	性	21473.2-2008 表 A.1 货表 A.2 中Ⅲ	0 标准进行	Ⅲ进行，符合等级 C 的要
16		级的要求，按照 5.1.2 进行试验，试	测试	求。

 

 

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		验中车载终端所有功能应符合 GB/T		沿控制/信号线的电瞬态
		21473.2-2008 表.4 或表.5 的要求		传导按 ISO 7637-3 的试
				验等级Ⅲ进行，符合等级
				A 的要求。
	辐射	辐射抗扰度限值应符合 GB/T		大电流法：按照 ISO
	抗扰	17619-1998 表 1 中的大电流注入		11452-4 规定，要求收音
	性	法和自由场法的要求，按照 5.2.3.3		部分满足等级 A；CD、
		进行试验，试验中，试验后车载终端		DVD 部分满足等级 A；
		应处于 GB/T28046.1-2011 定义的		AUX、USB、SD 卡部分
17		A 级		满足等级 A,
				自由场法：按照 ISO
				11452-2 规定，收音部分
				满足等级 A；CD、DVD
				部分满足等级 A； AUX、
				USB、SD 卡部分满足等
				级 A。
18	静	静电放电抗扰度限值应符合		按照 ISO 10605 的类别
	电、	GB/T19951-2005 表 B.3 中接触放		二规定进行每个试验等级
	放电	电±6KV 和空气放电±15KV 的要求，		测试，应符合等级二的要
	抗干	按照 5.2.3.4 进行试验，试验后车载		求。
	扰	终端所有功能应处于
		GB/T28046.1-2011 定义的 A 级