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车联网需要什么样的硬件和软件系统



首先,在车联网里,应用是非常细分的。


举例来说,你的客户到底是车厂还是终端客户?还是经由车厂,针对终端客户的服务痛点,去进行有效地解决?客户是大 C 还是小 C?大 C 这方面,你的客户是谁?比如说客户买车之后,是做客运运营车辆,帮助客户去提供整个运营管理服务?还是它的客户就是终端的每个人?



第二,车联网产品是一个链条非常长的行业。在这里,角色非常多:质量部门、销售部门、服务部门、设计部门,有各种各样的角色。


在这个链条里,每一方的关注点都不同。这就需要我们有一个强有力的产品设计师,对重点要解决的某一类人群的某一个痛点,要有很好的设计和实现能力。


第三,可能很多人觉得车联网的实现很简单,无非就是在车上安装一个定位终端,采集车身数据。但是,真正“简单实现”和“完美实现”,对于客户价值体现是完全不同的。


我个人认为,“简单实现”就像之前的后装 OBD 产品,可能解决了客户某一两个点,但不会让客户真正地、心甘情愿地为此买单。而“完美实现”,我们认为未来车联网应该在数据价值挖掘、解决客户痛点方面,包括如何去融合软、硬件,我们需要做出更多努力才能真正地做出一个让客户接受的产品。


所以,车联网在应用的层面讲,它是细分的。从这个角度看,车联网本身是一套紧密配合的硬件加软件的服务。


这个观点可能会有很多人不太认同。但我们认为,如果你只做软件,很可能成为某个车厂的软件项目提供方,可能一次性帮助客户设计某个软件,花了很大力气开发出一套系统,最后客户买下这套系统。


但长远看,客户可能希望自己去运营和管理这套系统,那么你的软件价值很难得到长久的价值体现。另一方面,如果你仅做硬件,那这与做汽车车灯、汽车电子锁的企业,实际上没有任何区别。


作为车厂来讲,它可以选择多家供应商,选择不同的提供方去实现硬件服务。从长远看,后者一定会落入到纯粹低价格竞争的行列里去,其所能提供的价值也会大打折扣。


我们认为,真正一套好的车联网系统,应该是软件设计、系统目标与硬件紧密配合,通过软硬件来实现对价值发掘的提炼,为客户提供一整套系统化服务。


硬件需要通过软件来提供数据分析和服务。虽然硬件是入口,但仅仅有入口是没有价值的,只有通过软件将数据分析、加工完之后,再反向地控制输出,才能真正地实现一套高性能、高附加值的软硬件服务。



在这个设计过程中,它的技术链条非常长,系统复杂度也比较高。


比如说,因为不同厂家、不同型号,传输参数不同,我们连接的设备也是多样的。一个厂家可能有数十个型号,传输的参数可能有上百个、千个。


所以这种设备的多样性,对系统的复杂度本身来讲是很难的。虽然它的协议标准基本是固定协议,但对车联网来讲,最大的问题就是各个厂家的传输协议和要求传输的参数有巨大的差别。


第二,传输的实时性要求。对于分发、后台的存储、计算和反馈的性能,对于软件的要求非常高。当然,这也包括管理、运维的复杂性。


在我们的体系里,它不仅是一个整体。比如说,所有车联网一定是通过移动网络来传输的,这当中一定是有 SIM 卡——它的卡号、车载硬件设备的编号、车辆编号、用户绑定管理甚至如果用户要叠加保险,还需要增加保险单号的管理。所以,整个管理里涉及到的环节,这当中的体系组成还是非常复杂的。


此外,包括用户的续费,如何去进行卡的充值服务、日常管理运维,如果没有很好的设计,随着规模的扩大,会拖垮整个运维体系。


车联网硬件与普通物联网硬件



车联网硬件是汽车电子产品,这一点与普通物联网不同。在电磁兼容这方面,电源系统看要求高度复杂和设计冗余。


比如说,我们的新能源车,从最低 12V 到高 96V,希望宽运行电压设计。车载电子设备就需要在这么宽的范围里,常规性稳定运行。


内燃机车,发动机在启动的时候,电压会瞬间跌落会达到 9V 以下,那么一个 24V、12V 的系统还能保持在 9V 以下正常工作,本身就是一个巨大的考验。包括正向 200V 的脉冲冲击,以及负向 100 多伏的冲击。


这对于整个系统的设计,它的电源稳定性设计要求都是非常高的。如果大家对这部分有兴趣,可以详细去查阅 ISO7637-2 对于电磁兼容这方面的检测标准。


其次,可靠性要求。比如说防尘防水。我们很多设备可能要经受外围的洗车、喷溅的要求,起码是要达到 IP65 以上或更高的要求 IP67。


在电路板上,普通设备不需要的三防漆,在汽车行业里是必须要具备的,当然也包括环境要求,比如说振动、冲击以及设备对于温度的承受度。


所以,对于汽车电子产品,车联网的硬件首先要符合汽车行业要求。在汽车行业,品质要求的故障率要按 PPM 百万分之一来考核。整个生产质量体系要按照 ISO13766、ISO10949 的行业规范来进行处理。



第二,移动环境下联网所面临的网络复杂性。


比如说,我们的设备要求运行后,差不多每隔 10 秒钟就会做一次数据传输,为什么要这样?


因为车辆在移动环境中,经常性面临基站切换。在切换状态下,需要保证通讯性能的稳定,首先需要有心跳机制,就是和服务器做一些定期的信号握手。服务器检测到这台设备在线,会有一个响应。


从设备自身来讲,它也需要一个机制能够保证和检测服务器送回的信号握手。如果一旦检测不到,在被认为服务器断开了以后,它需要有一套自动关闭重连的机制。


此外,不同车型会面临偏远地区网络信号的问题。在车联网领域,包括道路运输车辆、工程车辆、农用机械专用的大型机械设备等等,经常有一些设备可能本身是跑在一些信号不太好、有单一信号的地区。


在这种情况下,T-box 可以采用移动 GPRS 2G 网络来确保整体覆盖率。当然,有人可能也会说为什么不用联通和电信?


从 3G、4G 的网络角度看,联通或电信的网络传输、信号的强度可能要更好一点。我们说在道路车辆上,这是比较好的选择,尤其是涉及到乘用车部分。但对于 T-box 监控型的设备,我们认为网络覆盖率还是第一位的。


第三,系统快速启动和快速定位。这需要系统在移动的环境下,能够实现整个车辆系统的快速启动。


比如说,在钥匙打开了之后,用户一定希望联网功能在几秒钟之内就能连上网络。定位的问题就是在几秒之内把导航的功能打开。所以快速启动和快速定位对于车载的 T-box 还是有较高的要求。



第三,汽车作为特殊载体环境的不同。


首先,车联网终端是 24 小时通电的,长期运行没有复位机会。所以这套系统对于整体系统可靠性设计,就有非常高的要求。


我们实际在开发的过程中,既要有软件看门狗,还要有复位芯片和硬件看门狗。甚至有些情况下,我们希望系统作为一个双 CPU 来运行。


其次,系统的快速启动和快速定位问题。实际过程中,我们更多是通过内置电池确保系统低功耗运行。时钟日历芯片则配置像专用电池,保证时钟日历在掉电的情况下,仍然在稳定地运行,以确保在系统一旦上电的时候,GPS 定位或者北斗定位能采用快速的热启动的方式,来实现整个系统的定位。


在系统低功耗设计方面,也有较高要求。比如,我们的系统在休眠状态下,应该要采用必要手段,避免车载的电瓶过放。


有的客户要求车辆即使在没有启动的情况下,也可以通过手机端或者服务器端远程唤醒车载设备,进行位置的定位和查询。


这种情况就意味着系统一直处在休眠态、低功耗的运行状态。这种状态下,如果我们没有开发一个有效硬件电路设计,很可能会造成车载电瓶过放。下一次启动,会出现打不着火的状态,那这种情况下就需要整个系统做一个很好的定位优化。



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