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萬物聯網裡的車聯網
[作者 Edoardo Merli]   2017年11月09日 星期四 瀏覽人次: [686]


萬物聯網(Internet of Everything; IoE)勾勒出一幅經過優化的遠景,讓人類、物件、資料與程序都能以智慧型態連結上網際網路或成為網際網路的一部分,目的則是藉由人對人、人對機器以及機器對機器的互動,強化各種活動並豐富人類生活。


自網際網路誕生以來,使用者就一直強烈希望能夠隨時保持連線,同時還能連結各類電器並應用在各種用途。因此從很早開始,就有人嘗試連結電視、冰箱,甚至是連結烤麵包機這種明顯帶有末世味道的做法。


智慧連網家庭(Smart Connected Home)的概念就是源自這樣的慾望。由於我們生活裡有好大一部份的時間是在家中度過,因此讓家變得更聰明而且能夠連網,是非常合理的一種想法。但家不只是睡覺的地方,對不同的人有不同的功用。因此,並不是家中每種功能都有必須連網的充分理由。


另一方面,說到要能完整實現萬物聯網的概念,汽車似乎是更具說服力的一種平台。的確在汽車裡面,人類、物件、資料與程序除了可以在自己的生態系統裡無縫地互動,還能透過網際網路和其他汽車,甚至外部雲端進行互動。


以汽車為科技樞紐

現今的汽車裡裝有眾多電子裝置,事實上已經是電子元件密度最高的消費性機器之一。意法半導體(STMicroelectronics,ST)已將汽車視為一種科技樞紐(Technology Hub)。現今的汽車由各式各樣的科技所驅動,而這些科技可分為三個範疇:行車安全與資訊保安(safety & security)、資訊娛樂與車載資訊系統(infotainment & telematics),還有動力總成與燃油經濟性(powertrain & fuel economy)。


除了安全氣囊、穩定控制系統和防鎖死煞車系統等比較傳統的解決方案,行車安全與資訊保安方面的問題逐漸開始採用自動煞車、主動式安全系統(以攝影機和感測器為主)、夜視系統等新型科技來解決。資訊娛樂與車載資訊系統則是藉由智慧交通管理、定位與適地性服務(LBS)、車對車與車對基礎架構通訊,還有未來有可能上路的自動駕駛等技術來解決。至於動力總成/燃油經濟性領域,用來解決問題的技術,包括引擎控制、線傳換檔(shift-by-wire)、自動怠速熄火(stop/start)、引擎小型化、汽車電氣化(vehicle electrification)以及道路可預測性。


在汽車裡面,這所有科技都已經互連並集中控制,有些甚至自己具備連網功能,例如定位以及汽車對基礎建設通訊。以汽車做為科技樞紐的這種作法,已開始實現萬物聯網讓人、物件與流程能夠無縫互動的概念。只要收集、管理並分析資料,然後將所有元素都連上網際網路,就能看到事情的全貌。車聯網(Internet of Cars)成了萬物聯網裡面一個完整的平台。行車安全與資訊保安,還有資訊娛樂與車載資訊系統,也受惠於無線連網和資料傳輸技術而大為強化。動力總成/燃油經濟性應用在連網世界裡,或許就無法帶來太多好處。


行車安全與資訊保安

安全防護毫無疑問是汽車駕駛最關心的議題。類似網際網路掌控連網群眾力量的概念,連結所有汽車就能互相協助提升安全度。利用智慧感測器來偵測汽車四周環境,透過無線連網功能連上網路,還有衛星定位可確認相對位置,汽車就能相互通知交通與路況資訊,或者前方有何問題。


時至今日,車載資訊系統應用已經能在發生事故的時候自動執行緊急呼叫功能。車輛維修這種透過預防達到行車安全的方法也逐漸大幅強化。遠距車況診斷以及資料登錄,則可以記錄並提醒需要進行維修工作。車載資訊系統還能提供防盜功能,追蹤失竊車輛並將行蹤呈報給有關當局。


從宏觀的角度來看,車聯網可以透過在車輛之間形成統一的通訊網路,提供智慧交通預測與管理功能,進而提高道路安全、減少壅塞,並降低因塞車而所排放的廢氣。


上述所有「連網」安全功能,再加上安全氣囊、煞車以及穩定控制系統等傳統被動式安全科技,形成一種整合式手法,將汽車安全帶到一個全新的層次。


就像所有「連網」物件,資訊保安自然是必須考量的因素之一。車輛的重要零件,包括引擎的電子控制單元以及其他安全系統,都必須加以保護使其不受惡意攻擊的侵害。連網汽車所產生的大量資料也同樣需要保護。


我們可以追蹤、紀錄與駕駛行為與習慣,並將相關資料傳送給保險公司進行分析。這樣精確的資料追蹤,讓保險公司可以提供量身訂做的保單,依里程數(pay-as-you-drive)或駕駛行為(pay-how-you-drive)等不同模型收取保費。只須以少部分個人資料做為代價,就能間接提倡更為經濟且安全的駕駛習慣。


資訊娛樂與車載資訊系統

迷路是最令人沮喪的駕駛經驗之一,不過導航系統的普及已大幅降低發生頻率。雖然全球衛星定位系統(GPS)已成為廣被採用的汽車導航技術,如果能從伽利略(Galileo)、格洛納斯(Glonass)、北斗(Beidou) 等多種衛星系統接收訊號,再從汽車網路中各種不同感測器收集資訊(速度、加速、輪胎角度)並同時利用這些資訊,就能改善車輛位置判定的準確度與回應時間,將相關功能的用途拓展到基本的導航以外,延伸到安全相關應用。


大多數人都透過智慧手機或平板將連網科技應用在日常生活中,包括透過串流服務取得資訊、聆聽音樂、建立溝通管道,還有已經成為日常生活重要一部分的社群媒體。我們整天都在跟這些服務互動且過程流暢。當我們必須坐在車裡一兩個小時,這樣的互動應該要維持同樣的流暢程度。當我們在車裡的時候,不希望還得去適應一套全新的連網功能。


因此,如何將智慧手機或平板的個人無線連網功能「交接」到汽車,仿效相同的感覺與使用者介面,就成了一個很重要的目標。掌控了智慧手機與平板主要作業系統的業者已開始結盟並設立標準,以加速智慧手機與汽車的無縫接軌,打造單一的連網體驗。


熟悉感固然重要,但由於開車需要全神貫注,部分使用者介面還是需要重新設計。駕駛人必須全神貫注在路況上不能分心,若常常必須用手指按壓或滑動螢幕才能啟動控制就會提高風險。汽車平台必須限制那些需要視覺專注的應用程式。因此,最理想的將會是免手動且免視(eyes-free)模式的使用者介面。語音啟動指令在汽車內部所扮演的角色將越來越重要。


正如智慧手機平台,汽車平台也將面臨商業模式擁有權的問題,即使在一些汽車專屬,但尚未透過較成熟的智慧手機平台驗證且標準化的領域亦然。汽車製造商和傳統的利益相關業者將面臨新業者加入市場,為現今汽車產業導入全新的破壞性創新商業模式。內容供應商、服務與軟體平台供應商、消費性電器製造商以及電信網路供應商都將(在汽車裡)合而為一,為汽車產業創造一個全新的時代。


匯流各種型態不同卻又互補的技術

正如同萬物聯網(IoE),車聯網有如一個巨大又複雜的野獸,需要有一個組織來定義它的主要標準及功能。最終它也會根據提供功能、價值與實用性的各種技術,找到自己的平衡點。


各家想要藉由車聯網推動變革的高科技業者,未來必須提供技術模塊以打造汽車眾多零件,還有讓這些零件能無縫同步運作的專業技術。業者還要體認到不能與世隔絕,必須與其他業者合力建構一個技術生態系統。


至於萬物聯網的關鍵技術模組,包括定位裝置、相當於頭腦的處理器、用於傳輸資料的低耗電連網功能,還有感測器以及各式各樣的類比與數位介面,產品設計才算完整。針對這些技術,意法半導體已推出一整套強的產品組合。


意法半導體也在汽車相關技術方面享有市場地位,包括動力總成(powertrain)、資訊娛樂(infotainment)、定位(positioning)、車載資訊系統(telematics)、車體、行車安全、先進駕駛輔助系統(ADAS)與感測器。意法半導體結合了公司內部的設計專業與高效率汽車等級製造機械,擅於改良並擴充旗下技術產品,提供給系統製造商、汽車製造商還有生態系統裡其他利益相關廠商,藉此成功建置車聯網。


(本文作者Edoardo Merli任職於意法半導體汽車與離散元件部門總經理)


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