u-blox是智能车的关键的技术？

智能车热度不断升温，对于以汽车、工业为主要应用市场的M2M模块业者而言，是未来业务发展的大利多。 为了抢食相关商机，u-blox早在多年前便展开相关产品线的投资布局，并推出一系列包含高速连网、V2X与定位导航相关的新一代方案。

汽车电子被视为未来带动科技产业成长的主要引擎之一，特别是各式各样的通讯功能，更被视为是促成汽车智能化的关键。 但在车载通讯市场上，早有一群以模块产品为主的业者，靠着提供客户高度整合的硬件方案和软件，成为推动运输载具智能化的先行者。

总部位于瑞士苏黎世的u-blox，便是这类模块业者中的知名供货商之一。 以卫星定位作为核心技术的u-blox，很早就在车载设备市场上占有一席之地。 对蓄势待发的车联网商机，该公司自然不会缺席，并且将加大相关核心技术的投资，以建立起自己的核心竞争力。

高速连网进驻汽车市场处理器性能不容马虎

无线通信与定位模块业者u-blox日前正式发表一系列TOBY-L4汽车级远程信息处理模块，正式将LTE Cat 6联机能力带入汽车产业。 该模块内建英特尔(Intel)的Atom X3四核心处理器，并支持载波聚合(CA)功能，可以让汽车以300Mbit/s的带宽连上行动网络，实现广泛的应用。

u-blox蜂窝产品管理总监Stefano Moioli(图1)表示，高速联网是未来汽车发展的必然趋势，各大车厂与Tier 1业者都已经将LTE联网功能列入其产品发展蓝图。 然而，相较于消费性电子或智能型手机，汽车产业对于产品的安全性与可靠性更为重视，因此，针对汽车环境所开发的通讯模块，必须具备比一般LTE调制解调器芯片更强大的处理能力，并通过各种法规及产业标准要求，才能满足汽车产业的需求。

 

图1 u-blox蜂窝产品管理总监Stefano Moioli表示，处理器的效能瓶颈其实是拖累汽车搭载高速连网功能的主要障碍之一。

以TOBY-L4 LTE Cat 6模块为例，该模块内建英特尔的Atom X3处理器，效能高达19,000DMIPS，目的就是要支持调制解调器通讯协议、操作系统与安全等虚拟机(VM)功能，使汽车业者的软件应用程序能够在同一设备上安全地运行各种通讯协议，实现全面的应用程序可扩展性，而不用担心处理器性能瓶颈。

事实上，目前专为汽车应用所设计的LTE通讯模块，常常都会遇到处理器效能瓶颈，这也是u-blox为何决定在TOBY-L4模块内采用Atom处理器的原因。 在性能有足够余裕的情况下，汽车制造商才能享有更大的应用开发空间。

至于在联机能力方面，该模块除了支持 LTE、UMTS/DC-HSPA+、GSM、SMS和语音(VoLTE、CSFB)形式的数据，还可以在摄氏95度的高温环境下维持eCall联机至少2分钟，并支持ERA Glonass。

Moioli指出，对汽车应用而言，安全永远是最主要的考虑。 因此，原本为智能型手机所开发的LTE数据芯片很难直接沿用到汽车产业。 这也是u-blox能够在车用通讯模块市场上稳居业界领先群的关键原因之一。 u-blox对车规的严谨要求有很深的理解，且由于掌握核心技术，因此能在模块中添加许多安全功能，例如可信赖的执行环境、硬件加密加速器、随机数生成器等。

除了专为汽车需求量身打造的设计外，在制造方面，TOBY-L4模块的生产流程也完全符合汽车产业规范。 该模块在通过ISO/TS 16949认证的工厂制造，符合涵盖汽车安装系统的ISO 16750标准，芯片组本身也通过AEC Q-100认证。

V2X蓄势待发 模块方案降低导入难度

除了宽带连网外，车间(V2V)乃至车对万物(V2X)通讯也是汽车应用领域的热门议题，且相关技术已经发展多年，即将进入市场导入阶段。

u-blox V2X产品策略总监Costas Meimetis(图2)表示，V2X通讯对于实现智能车是非常关键的技术，且在欧盟、美国政府的支持下，汽车业者导入V2X技术的时程已经非常明确。 以美国为例，美国运输部已经决定在2019年正式推出相关强制规定，要求新出厂的汽车陆续搭载V2X，预期到2023年，所有在美国境内贩卖的新车都必须搭载V2X，以提升行车安全性、降低部必要的燃料浪费。

 

图2 u-blox V2X产品策略总监Costas Meimetis认为，随着欧美政府将把V2X列为新车强制搭载的标准配备，相关市场需求爆发可期。

除了新车出厂时必须强制搭载V2X功能，Meimetis也预期，由于使用中的车辆为数众多，因此V2X设备的后装市场(After Market)规模不容小看。 不过，这个市场上主流的产品未必是专用车机，支持DSRC技术的智能型手机，也可以扮演类似车机的角色。 但光是前装市场，相关系统的预估市场规模在2025年时便高达250亿美元。

为了进行市场布局，u-blox早在2014年便开始透过购并和研发投资取得相关技术，先后一共购并了Antcor、Lesswire、Cohda等公司的相关技术资产，并发展出自己的Vera-P1模块。 目前该模块所使用的802.11p芯片方案来自恩智浦(NXP)，搭配的软件则是由u-blox与众多生态系统伙伴一起提供。

Meimetis表示，与直接使用芯片进行产品开发相比，采用模块方案最大的好处在于产品开发速度快，而且能够与下一代芯片方案无缝接轨，因为u-blox在进行产品开发时，会将产品升级的路径做好妥善规划。

次世代GNSS 误差低于1公尺

在目前的汽车电子系统中，全球导航卫星定位系统(GNSS)被归类为资通讯娱乐(Infotainment)系统，因此在精准度、可靠度方面的要求，不如安全气囊、引擎控制等系统严谨。 但随着驾驶自动化的程度越来越高，为了确保车辆行驶安全，汽车导航跟卫星定位功能势必将面临更严格的安全规范。

u-blox共同创办人暨执行副总裁Daniel Ammann(图3)表示，随着辅助驾驶系统不断演进，自动化程度越来越高，GNSS在对驾驶辅助系统中所扮演的角色，将变得更为关键。 举例来说，当车辆在高速公路上行驶，准备要下交流道时，驾驶辅助系统必须要靠精准度更高的GNSS来引导车辆逐渐切到外侧车道。 在这个应用场景中，GNSS的误差必须控制在1公尺内，否则驾驶辅助系统很难判断目前车辆到底是在内侧或外侧车道，进而发出正确的控制命令。

 

图3 u-blox共同创办人暨执行副总裁Daniel Ammann指出，在智能车时代，卫星定位将成为攸关行车安全的重要技术，相关验证也会变得更严格。

事实上，虽然驾驶辅助系统或未来的全自驾系统会整合摄影机、雷达、光达等传感器，但这些感测手段只能取得车辆与其他对象之间的相对位置信息，如果要取得车辆在地表的绝对位置，还是只能仰赖GNSS。 因此，在需要用到车辆绝对位置信息的应用场景，例如车辆要下交流道，或是能提供运输服务的自驾车，都必须使用比目前更精准的GNSS。 这也是目前u-blox正在积极研发的方向。

除了精准度更高之外，GNSS的可靠度也必须进一步升级，才能满足全自驾系统的需求。 在全自驾系统中，虽然系统可以从各种传感器取得所需的数据，但传感器本身提供的数据若一致性(Integrity)、可靠度有问题，自驾系统所做的判断一定会受到影响。 因此，在第四级或第五级自驾系统中，GNSS不但是必备功能，而且很可能要符合ISO 26262 ASIL-B等级以上的规范。

对GNSS技术开发商而言，要满足未来自驾车的安全需求，是很大的技术挑战。 因为GNSS本质上是基于统计学所发展出来的技术，而且卫星定位的讯号很容易受到地形地貌的影响，例如在高楼林立的都会区，都市峡谷所带来的多重路径(Mutipath)效应，就会严重影响GNSS的定位结果。

有鉴于此，u-blox正在研发基于新算法与支持多重协议、多频段接收的次世代GNSS解决方案。 根据u-blox目前的实地测试结果，新一代GNSS方案即便是在都会地区，误差通常也不会超过1公尺。

Ammann透露，倘若研发工作进展顺利，今年底前这款产品就会正式发表，以便赶上汽车制造商与Tier 1业者的产品开发时程。