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5G科普系列《我和我的5G》| (四)5G應用篇之車聯網

【字體: 2019年10月17日 11:00 來源:國家無線電監測中心 作者:馬子健

5G來了——車聯網的那些事

前面幾篇說到了5G的十八般武藝和5G的面貌,這回我們來說說5G的一大應用領域——車聯網。

為什么要讓車聯網呢?

說到車聯網,顧名思義就是讓車聯上網。習主席最近告訴大家,我們中國要建設交通強國,國內運輸要實現全國123出行交通圈,國際運輸要實現全球123快貨物流圈,讓“一帶一路”依托交通運輸骨干網這個強大的運輸網絡展翅高飛、惠及世界。現在航空運輸和鐵路運輸都是各成體系的,運輸速度因為高效統一的運輸組織形成了強大的運輸能力,唯有依靠公路和城市道路的車輛運輸還不成體系。本來汽車運動速度就慢于高鐵、飛機,再“各自為政”,公路運輸和城市道路運輸的效率自然上不去。擁堵是常態、交通事故是常態、拉空車的無效運輸也是常態。

因此,我們要讓跑在路上的車也有一個強悍的系統來指揮它們像飛機和火車一樣更有節奏地出行,提升安全性,同時提升效率,增加有效運輸比例。這就不能僅僅依靠路面駕駛員來決策了,需要一個“最強大腦”——5G車聯網。

圖1 車聯網功能示意

來源http://k.sina.com.cn/article_6335392130_1799e6982001007yvj.html

有了車聯網,汽車秒變裝甲指揮艙

“這里是XX交通廣播電臺……歡迎您收聽路況信息”。上世紀80、90年代這么老土的收音機,傳來的聲音很有年代味道,但也該退休了。大家想過么,過去路況信息并不是直接反映給駕駛員的,而是通過公安交通管理局先進行路面線圈采集,再變成人工圖像,再傳到廣播電臺,最后由廣播電臺傳到車上,駕駛員還要邊聽邊開車思考。而且,最煩人的是,路況不是實時的。有了4G網絡,各種地圖導航也可以傳送路況信息,但依舊不實時,而且不準確。有時候車都開到堵的地方了,路況才顯示擁堵。這怎么行?悟空要有急事開車接唐師傅,不僅會猴急,而且要被遲鈍的導航坑死在路上嘍。

5G車聯網,讓一切傳來傳去的滯后信息煙消云散,汽車秒變指揮艙。來看看他們有哪些黑科技。

車的黑科技1:實時道路交通信息決策

5G車聯網的速度極快,快到千分之一秒以下,比人眨眼睛的速度快100倍。加上5G的高速率設定,車聯網可以將每一輛車的實時位置、方向、速度和加速度全部傳回路旁設施,再以極快的速度實現對車輛信息的高速計算。據測算,這種計算密度相當于車輛在120km/h行駛時,每行駛5-10cm,就可以進行一次數據交互。如果是時速60km/h,則車輛每行駛3-5cm就可以進行一次數據交互。這使得車輛的移動軌跡幾乎可以實時掌握,也就可以為道路信息的實時決策提供依據。

當一條路上甚至一條車道的車流變密時,基站幾乎可以在擁堵發生的同時就將這些信息讓周圍道路1平方公里甚至幾十平方公里的道路系統車輛知曉。之后,每一輛車都會計算最優路徑,并實時共享路徑信息。

圖2 車聯網示意

來源https://www.leiphone.com/news/201711/m5GxcZwauNU7utDA.html?from=groupmessage&isappinstalled=0

而在路旁設施連接的另一端——計算中心,或者叫云端,就會根據路況實時編排最優路徑和最佳信號燈帶狀態,并通過路旁設施回傳給每一輛車、每一位駕駛員。駕駛員甚至還沒來得及決策,車輛就已經在10秒甚至1秒以內找到了最佳行駛路徑。這時,無論是人去駕駛還是車輛自動駕駛,都可以最大程度依賴信息決策而采取正確的行動。

圖3 車聯網路試

來源:奧迪中國新聞中心http://www.audichina.cn/cn/brand/zh.html

這就實現了“人-車-路-云”的高度實時協同。以后,因為信息滯后造成的擁堵——嗯,不存在的。加塞?走走停停?不存在的。

車的黑科技2:安全的自動駕駛——編組高速高效運輸,事故率卻降到最低

上文說到了5G低時延,讓車聯網帶給我們在出行和物流運輸的最大變化,就是運輸效率成倍提升,事故率卻成倍降低。為什么?因為高帶寬高可靠的信息傳輸和計算,讓車輛傳感器傳輸的數據幾乎不存在延時和掉線的情況。速度快、頻次高,會將車輛運輸和操作的失誤概率降到最低,同時可以讓城市道路特別是高速公路上跑的汽車以同一個節奏行動。這不就是把汽車變成了火車么?還是自動的!開篇說到的“各自為政”終于在5G車聯網的統領下變為了“統一步伐、統一行進”。自動駕駛,終于不再是科幻片中的CG,而因為車聯網的付諸實施成為即將到來的現實。誰說這不是好事呢。

圖4 公路火車

https://auto.qq.com/a/20170925/050089.htm?qqcom_pgv_from=aio

其實,人類早在1980年就已經在試驗自動駕駛了。可是,當時電子技術和通信技術的沒有現在發達,編組高效安全運輸——自動駕駛的雛形,僅在部分環節——比如車載雷達防撞和跟蹤上實現了部分功能,而道路還必須是專門用于測試的。由于沒有車輛之間、車輛與路旁設備的高速可靠低時延通信,這一夢想足足讓我們等待了40年。如今,這一切已經因為5G要逐步實現了。

圖5 1984年試驗的Navlab 1自動駕駛卡車

圖片來源https://www.ifanr.com/744642

和“5G”這個讀音一樣,自動駕駛也分為了5級。配備北斗定位系統、毫米波高頻段(24GHz、77-81GHz)雷達、視覺辨識系統、超高精度三維地圖四兄弟,加上5G車聯網這個五哥,自動駕駛已經逐步可以從1級(駕駛人操作車輛,但ABS、ESP裝置有時能發揮作用)逐漸升級到4級(有方向盤的自動駕駛)和5級(無方向盤全時自動駕駛)。

圖6 城市車聯網示意

來源http://www.sohu.com/a/117157614_115871

高速、高效,還相當地安全,道路運輸效率也會提升很多,路上也幾乎不再有事故,真棒!忽然多想了一下,車聯網這么牛卻不能把車變形為擎天柱,稍微有一點遺憾哈。(其實自動駕駛最先投入商用的就是卡車運輸)但是,車聯網能把汽車變成裝甲指揮艙還是很拉轟的。那時,你還將可以見證車聯網汽車的另一項變形。走著!

有了車聯網,汽車秒變移動屋

說俗點,車聯網不僅可以讓一臺車自己跑來跑去,還可以把路面上的車變成一個移動的超大號手機。有了像手機一樣的功能,汽車就不僅僅是一臺汽車,而是一間行走的房屋,或許是一個行走的家呢。那時,汽車就真的不是汽車,而是家庭的一個成員或者是你的一個朋友了。你可以在前往目的地時讓車輛邊自動行駛邊尋找衣食住行的每一樣信息,甚至可以讓車輛提前補充燃料,提前開啟空調,提前開啟電視下網紅劇,也許還可以把不會開車(也用不著學了)的爸媽、男票、女票、可愛小寶寶順道拉回來和你小聚一下,也不錯哈!再多想一步,讓車聯網幫你在上班時省點停車費,車自己出去拉個活,給你掙點小外快,躺著就把錢掙了。嗯,不能再想了,太幸福了:-P

圖7 車聯網改變衣食住行

來源http://www.sohu.com/a/255263320_464000

后記:呼啦一下讀者全跑了,都去坐車聯網汽車去嗨皮了。不遠處還傳來一聲:“悟空,你不用來接我了,為師已經坐上車去化緣了。”

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