2021年01月26日 | 盘点汽车中的无线技术

自从1922年，雪佛兰首次将收音机放进了汽车内部之后，至今已有100年历史。

如今，随着无线技术的进步，在汽车中也出现了各类无线技术，一起进行一下盘点。

车载收音机

收音机的诞生要略晚于汽车的诞生，但是由于最初的收音机体积过于庞大，并不适合装到当时的汽车之上，人们只能在家中享受广播带给人们的快乐。时间到了1920年，当时世界刚刚经历了第一次世界大战的洗礼，进入了又一个快速发展的崭新阶段。在那个年代，蓄电池可是当年炙手可热的朝阳产业。在这股炙手可热的朝阳产业中有位工程师叫保罗·加尔文和弟弟也顺应浪潮开办了一家蓄电池工厂（此人就是后来摩托罗拉的创始人），但是好景不长，因为毕竟自己与弟弟都是只懂技术而不懂经营的人，两年之后蓄电池工厂正式宣布倒闭。不过保罗·加尔文并没有因为这次的倒闭而放弃自主创业，于是在1926年的时候，重振旗鼓，重新在芝加哥创办了一个新的蓄电池工厂，但是好景不长，又是因为各种原因关门大吉了。不过虽然蓄电池工厂玄门大吉了，但是却阴差阳错的让他掌握了生产小体积收音机的技术。一次在开车的时候保罗·加尔文突然灵感乍现，为什么不能在车辆上安装收音机来减轻开车时的无聊与寂寞呢。于是他决定制造出一种能够安装在汽车上的小型收音机。

1926年底，加尔文研发出了世界上第一款汽车专用收音机，这款收音机是以电池为能源来源的，所以在使用的时候需要经常更换电池，使用起来非常不方便。于是加尔文对车款车载收音机进行了产品改进与升级，将收音机的供电系统与车载的供电系统结合到了一起，这样一来就完美的解决了车载收音机需要时不时的更换电池的问题。当年加尔文公司生产的车载收音机售价高达惊人的250美元，在当年250美金对于一般的家庭来说那可是一笔不小的数字啊，显然这样的价格车载收音机并不能被大众所接受，这样车载收音机只能成为有钱人的玩具。

于是加尔文就着手于降低车载收音机的制造成本，1928年加尔文又在芝加哥开办了一个公司，取名为加尔文制造公司，并正式开始了制造车载收音机。1930年的时候加尔文制造公司退出了一台名为“Motorola”的车载收音机（你没看错，就是摩托罗拉），“Motor”代表汽车与运动，而“ola”则是取自Victrola（手摇留声机）的后缀。这款车载收音机使用简单，而且抗造耐用，而价钱还不到原来的一般，只有110美金。

这款车载收音机已经推出，受到当年美国车主的一致好评，毕竟开车的时候确实非常的无聊，有了车载收音机可以为枯燥的旅程带来非常多的欢乐，直到如今车载收音机已经是我们日常出行必不可少的一件重要物品之一。这股车载收音机的流行风也被敏锐的汽车厂商抓住，随后绝大多数的车辆在出厂时就会标配车载收音机。由于“Motorola”牌的车载收音机家喻户晓，加尔文随即讲自己公司更名为“Motorola”。但是遗憾的是，随着越来越多的车载收音机制造厂应运而生，“Motorola”的市场份额日益减少，1984年“Motorola”终于停止了车载收音机生产。这个为我们带来了车载收音机的公司退出了车载收音机行业。

导航

GPS导航是汽车中最有用的无线技术之一，在GPS发明之前，有许多有意思的技术实现汽车的定位与导航功能。

早先的定位系统是应用于部队的，其前身为美国的子午仪卫星定位系统，该系统1958年研制，1964年正式投入使用，虽然这套系统的精度以及数据都没有那么精确，但是无疑为GPS的发展奠定了基础。到1973年，美国国防部正式将研究机构设立在洛杉矶，GPS由此诞生。美国政府在2000年将未降级的GPS信号开放给公众使用，搭配高精度地图，GPS开始在车上进入了广泛应用期。

目前导航卫星主要包括GPS，伽利略，格洛纳斯以及我国的北斗等。

车载电话/通信

20 世纪 40 年代，贝尔实验室基于 VHF FM 警用无线电设备开发出一套系统，并且增加了听筒。这种电话类似于海对陆电台中的解码器，当呼叫船上的唯一号码时，电话铃就会响起。电话听筒经常被安装在仪表板的下面。它有天线，电池放在引擎罩下面，还要在行李箱中配有笨重的发射机和接收器。很快，其他公司也开发出车载电话系统。

贝尔和联邦通信委员会开发出两种服务，分别为高速公路和城市移动电话服务。高速公路移动电话服务遍布美国主要陆路和水路，以方便卡车司机和驳船船长使用。这种服务有12个频道。城市移动电话服务的主要服务对象是移动订阅用户，他们需要城市范围内的电话服务。这些系统的首批用户是医生、送货卡车、救护车以及报纸记者。 

到 20 世纪 50 年代，像摩托罗拉、通用电气等制造商已经为汽车开发出接线员拨号服务。随后，自动拨号和其他改进也陆续出现，包括晶体管和微型管的使用，帮助延长电池寿命。在这 20 年间，人们对车载电话的需求并不迫切。早些年，只有 3 个无线电频道，那意味着同一时间只有 3 名用户在打电话。

随着手机的发展，车载电话似乎已经越来越不受重视，但e-Call系统却越来越发挥重要作用。当车辆遇到事故时，eCall系统能够通过按下红色摁键人工激活，或者在安全气囊被打开、车辆发生翻滚碰撞等情况下，通过车载传感器自动激活。eCall系统激活后，车载系统自动呼叫112（欧盟报警电话），使用语音信道将包括位置信息、时间、乘客数量、车牌号等救援所需信息传送给公共安全应答中心的数据平台。

和传统的112报警电话相比，eCall的最大优点在于当车祸发生时，系统可以在第一时间将车祸发生的精确位置，以及其他相关救援信息发送给公共安全应答中心，即使车辆内人员因为受伤或其他原因无法拨打112电话，也不影响公共安全应答中心及时施救。根据欧盟委员会的预测，eCall可以将城市地区的救援响应时间减少40%，将农村地区的响应时间减少50%，并且预计将每年的车祸死亡率降低10%。

除此之外，虽然车载电话是过去时，但借助运营商的网络服务却越来越多，除了提供信息娱乐、OTA等功能之外，未来随着DSRC和C-V2X技术的普及，汽车无线网络将是ADAS系统中的最重要组成部分。

蓝牙/WiFi

蓝牙和WiFi两项常见的无线通信协议，目前都已在车中得到了广泛应用。

蓝牙在车内主要是用于包括车载免提以及无钥匙启动等应用中。1994年，爱立信提出点对点短距离无线通信协议，采用128位加密算法，具有极高的保密性，主要用于个人电子设备之间的短距离无线通信。1998年，由ERISSON、INTEL、IBM（现在改为LENOVO）、MOTOROLA、NOKIA、TOSHIBA等6家公司组织成立了国际蓝牙兴趣小组，并一致给予该技术的肯定，故给该技术冠以欧洲中世纪统一瑞典、芬兰、丹麦的丹麦国王的绰号--蓝牙Bluetooth（因其爱吃蓝霉，染蓝了牙齿所得），制定了蓝牙技术标准。

WiFi在车中主要应用于车载信息娱乐系统。WiFi最初是为了连接收银机而发明。在20世纪80年代后期，零售工具和收银机（PoS）计算机系统制造商NCR公司遇到了一个很大的问题，它的百货商店和超市等客户，在每次改变商店的格局时都不想重新布线。

美国联邦通信委员会当时作出了一项裁决，开放了某些频段可以自由使用，正是这项决定，启发了一个改变游戏规则的想法。通过在未授权的频谱（而不是传统的有线连接）中使用无线连接，电子收银机和PoS系统可以很容易地在商店里面移动，而零售商不必进行重大的商店翻新工作。

尔后，NCR将该项目分配给荷兰办公室之外的一个工程团队，他们面临着要创建一种无线通讯协议的挑战。这些工程师成功地开发了WaveLAN，这被公认为WiFi的先驱。NCR不是将其作为一个纯粹的专有协议来保存，而是通过将其作为一个标准来建立起来，因而这个公司将能够在无线连接市场兴起时成为领导者。到了1990年，基于未授权频谱的无线通讯IEEE 802.11工作群组已经形成。

利用在当时已经是非常创新的扩频技术能够在噪声环境中减少干扰并提高讯号完整性，WiFi的原始版本最终于1997年正式标准化，其工作时的数据流量仅为2Mbits/s。

NFC/UWB

NFC英文全称Near Field Communication，近距离无线通信。是由飞利浦公司发起，由诺基亚、索尼等著名厂商联合主推的一项无线技术。

NFC由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换。这项技术最初只是RFID技术和网络技术的简单合并，现在已经演变成一种短距离无线通信技术，发展态势相当迅速。

与RFID不同的是，NFC具有双向连接和识别的特点，工作于13.56MHz频率范围，作用距离10厘米左右。NFC技术在ISO 18092、ECMA340和ETSI TS 102 190框架下推动标准化，同时也兼容应用广泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica标准非接触式智能卡的基础架构。

特斯拉Model 3有一张卡片车钥匙，车主只需要将卡片在B柱上刷两下，车辆就能解锁。而这张卡片，其实就是基于NFC识别的IC卡。此卡还可以记录一些个性化设置的数据，以判断司机是哪位。

UWB则是超宽带（Ultra Wide Bandwith）的简称，脉冲UWB技术在1989年被美国国防部确定为超宽带（UWB）技术。直至2002年，FCC批准UWB无线电在严格限制条件下可在公众通信频段3.1GHz~10.6GHz上运行，才有力推进了UWB通信的发展，随之而来的便是各种技术方案围绕国际标准的制定方面展开的激烈的竞争。2007年3月，ISO正式通过了WiMedia联盟提交的MB-OFDM标准，正式成为了UWB技术的第一个国际标准。

UWB技术近些年来一直不温不火，随着iPhone 11集成了UWB技术，提供了精准的定位，以及NXP联合大众展示了UWB无钥匙汽车门锁的方案之后。UWB技术凭借其安全准确的定位功能，开始在各领域崭露头角，其中包括了汽车，也包括手机定位、智能家居等多种领域。

无线充电

伴随着手机开始支持无线充电，汽车中也开始集成了无线充电技术，以实现用户无缝的驾驶及使用手机的体验。

无线BMS

相对于上述主要是提高驾驶体验或驾驶安全的技术来讲，无线BMS（电池管理系统）是第一个真正意义上专用在汽车动力系统中的无线技术。

德州仪器（TI）日前宣布推出经TÜV SÜD认证的功能安全认证的无线BMS解决方案，实现电池数据和控制命令传输的无线化。

德州仪器中国区嵌入式与数字光处理应用技术总监师英介绍道，目前所有的电动汽车的BMS都采用有线系统，需要铜线采取菊花链的布网形式。因此一方面复杂的布线增加了整车重量，另外则是电缆和连接器属于易损件，由于振动等情况容易造成接触不良，又或者易受到潮湿、热等损坏，令安全等级下降，而当这些机械结构件或线束发生问题时，需要更换整个电池包。此外，通过减少布线，减少了内部布线空间，可进一步提升电池包功率密度。由于典型的电动汽车将近要串联100个电池组，需要长达几米的铜线，去除这一连接无疑可以更好地实现电动汽车所需紧凑、高密度和高可靠性的电池组。

除了德州仪器之外，ADI此前也借助并购Linear获得了SmartMesh无线技术及高精度电池测量单元。2017年，Linear同设计合作伙伴 LION Smart共同展示了基于Linear技术的无线BMS开发的BMW i3。无线BMS 的此项重大突破解决了由于汽车线束以及电动汽车中的连接线所引起并长期存在的可靠性问题，并简化了 BMS 设计和制造。