智能网联汽车的车载终端形态多样化，包括传统的2G/3G/4G、T-BOX（TelematicBOX）
、Tracker、OBD（On-Board Diagnostics）、UBI（Usage Base Insurance）、智能后视镜、行车记录仪，以及ETC有源车载终端OBU（On board Unit）和汽车电子标识无源OBU等。随着5G商用化时代和C-V2X预商用时代来临，智能网联汽车车载终端的产品形态正在发生变化。
本文着重探讨C-V2X车联网车载终端产品形态，以及C-V2X车联网车载终端渗透率提升的典型趋势：商用车先行，乘用车上量；后装先行，前装上量；路侧“覆盖率”带动车载“渗透率”。
为什么需要智能网联？
未来的车将越来越聪明。单车智能主要包括决策层、高精度地图和定位、传感器、处理器等核心组件。L4/L5自动驾驶决策层主要依靠AI算法、深度学习等技术，为车辆提供驾驶行为决策判断；高精度地图和定位是实现自动驾驶的关键能力之一，是对自动驾驶传感器的有效补充；传感器是自动驾驶的眼睛，主要包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达和超声波雷达等，例如超声波雷达探测距离为5米，激光雷达为100米，摄像头为150米，毫米波雷达为200米的融合感知组合；处理器是汽车的大脑，车载计算平台包括芯片、显卡、硬盘、内存等，一般L2需要计算力<10TOPS，L3需要计算力30~60TOPS，L4需要计算力>100TOPS。
未来的汽车不仅是数据发送和接收方，还是计算节点，更是数据分享节点。但是聪明的车仅仅依靠单车智能，存在如下3个方面的问题。
一是实现自动驾驶L4/L5，存在单车智能无法解决的场景，比如前方大车遮挡住红绿灯、大车遮挡探头、前方几公里外交通事故预知等。这些场景，依靠车联网的上帝视角可以较好解决。
二是还存在一些场景，仅依靠单车智能虽然能够较好解决，但依然存在长尾效应。所谓长尾效应，是指99%力量用于解决1%的问题。比如依靠单车视觉识别交叉路口红绿灯信息，由于存在树木遮挡、强光效应、极端天气等因素，无法做到100%准确。对于这类存在自动驾驶长尾效应的场景，可以利用车联网的车路协同技术辅助解决。
三是自动驾驶如果仅仅依靠单车智能，需要依托于多传感器融合，包括视觉、毫米波雷达、激光雷达和高精度地图定位等技术。采用车联网技术将有效降低L4/L5自动驾驶的汽车端成本压力，可以降低激光雷达或者大幅度降低激光雷达规格，以及高精地图采集成本。
以上3方面因素导致聪明的车不仅是车本身聪明，还需要和外界实现联网交互，聪明的车=单车智能+智能网联，如图1所示。L1阶段主要依靠摄像头和算法芯片，L2阶段主要依靠摄像头、毫米波雷达和控制执行端，L3和L4阶段则需引入激光雷达、高精地图和智能网联。
图1聪明的车=单车智能+5G车联网
智能网联车载终端产品形态演进
传统智能网联车载终端
传统智能网联车载终端包括T-BOX、Tracker、OBD、UBI、智能后视镜、行车记录仪、ETC、汽车电子标识等。
T-BOX即前装智能车载终端，集成2G、3G或4G无线模块，直接与汽车CAN总线通信，获取车身状态、车况信息等，并且将这些参数上传到云平台，同时可以接收云平台下发的指令并回传执行结果，具有自检、远程查询、远程参数设置和远程升级等功能。前装设备满足车规级。通常来说车规级要求高于工规级，工规级要求高于商业级。比如温度要求，一般来说，商业级（0℃~70℃）、工规级（-40℃~85℃）、车规级（-40℃~120℃）、军工级（-55℃~150℃）。
车规级需要满足一系列国际/国家标准：一是国际汽车电子协会（AutomotiveElectronicsCouncil，简称AEC）制定的AEC-Q100（有源集成电路IC）、AEC-Q101（离散组件）、AEC-Q102（离散光电LED）、AEC-Q104（多芯片组件）、AEC-Q200（无源组件）的系列可靠性验证标准，比如AEC-Q100定义了温度要求，发动机周边-40℃-150℃，乘客舱-40℃~85℃；二是IATF16949是IATF（InternationalAutomotiveTaskForce）国际汽车工作组发布的质量管理体系，其前身是ISO/TS16949，汽车零部件的要求通常用PPM（百万分之一缺陷率）来描述；三是ISO26262是基于IEC61508电气/电子（E/E）系统的通用功能安全标准，提供汽车安全生命周期（管理、开发、生产、运行、服务、停运）的技术与管理要求，并定义了汽车安全完整性等级（ASIL），共分为ASIL-A、ASIL-B、ASIL-C、ASIL-D4个等级，其中D级为最高安全关键流程，测试规范最为严格。
Tracker能实现定位管理，知道车辆的实时位置信息。Tracker根据配置不同，功能也不同，实现的也不再仅是定位功能。比如4GTracker可以做到4G通信、车辆定位、车辆状态检测、异常提醒、4GWi-Fi、蓝牙4.0/3.0数传、驾驶行为分析、行驶里程统计、远程设置及维护等功能。
OBD即后装设备，能在车辆运行过程中实时监测发动机电控系统及车辆的其它功能模块工作状况，如有发现工况异常，则根据特定的算法判断出具体的故障。OBD接口的位置一般在方向盘下面的内饰板中，靠近驾驶员膝盖的地方，采用OBD-II接口标准，梯形16针DLC形式接插件，读取车辆CAN总线信息。有了OBD上报的各类数据，通过搭建车队管理平台，可以实现车队的量化考核（统计排名等）、安全用车（驾驶评分、车辆健康评估、安全告警等）、效率提升（评估车辆和司机工作量等）、成本透明（里程油耗监控等）。
UBI一般集成六轴陀螺仪算法和碰撞识别技术。三轴陀螺仪分别感应Roll（左右倾斜）、Pitch（前后倾斜）、Yaw（左右摇摆）全方位动态信息，六轴陀螺仪是指三轴加速器（三轴加速器就是感应XYZ立体空间三个方向，前后左右上下轴向的加速）和三轴陀螺仪合在一起的称呼。有了UBI设备，保险公司可以实现针对不同客户的精准定价，还可以实现无需人员现场出勤的索赔管理等业务。同时，车企还能够利用UBI数据进行产品优化，消费者可以利用UBI数据进行驾驶行为分析等。
ETCOBU即有源设备，一般安装在后视镜座底部附近的挡风玻璃后面，工作在5.8GHz频段。与安装在收费车道上的路侧单元（RSU）按照国标GB/T20851-2007标准的专用短程通讯（DSRC）协议进行无线通讯。带IC卡的ETCOBU称为双片式，不带IC卡的称为单片式。
汽车电子标识OBU即无源设备，安装在汽车前挡风玻璃上，工作在920~925MHz频段。ETCOBU因为需要电池提供电力，使用寿命一般为5年，而汽车电子标识OBU不需要额外电力，使用寿命可伴随车辆终身。在车辆速度支持方面，ETC系统空中交易一次200ms左右，一般支持车速在60km/h，汽车电子标识空中识读一次20ms左右，可支持车速达到240km/h。
C-V2X车载终端
OBU基本功能包括很多方面。C-V2XOBU是一种安装在车辆上用于实现V2X通信的硬件设备，可实现和其他车辆OBU（PC5）、路侧RSU（PC5）、行人（PC5）和V2X平台（Uu）之间的通讯。OBU上需要集成通信网络，包括4G/5GUu通信芯片和模组，LTE-V2X/5GNR-V2X通信芯片和模组。OBU基本功能包括业务功能、管理功能和安全功能。业务功能主要包括数据收发、协议转换、读取CAN总线数据、定位、时钟同步等。
交互的数据主要包括上报类信息BSM（BasicSafetyMessage，车辆安全消息），发送频率10Hz；下发类信息SPAT（SignalPhaseAndTimingMessage，信号灯消息），发送频率2Hz；下发类信息MAP（Map，地图消息），发送频率2Hz；下发类消息RSI（RoadSideInformation，路侧单元消息），发送频率1Hz；下发类消息RSM（RoadSideMessage，路侧安全消息），发送频率1Hz。
OBU产品有多个形态。目前的LTE-V2XOBU主要做消息展示与提醒，对应前装和后装有不同的产品形态，即当前的LTE-V2XOBU能提供的仅是L0级给人类使用的信息展示和提醒，未来随着C-V2X标准的演进，以及和自动驾驶车辆结合，将逐步助力L1/L2/L3，甚至实现L4/L5。
在前装方面，除了C-V2X功能集成到T-BOX外，消息显示与提醒可以放到液晶仪表盘或者中控显示屏。典型C-V2X+T-BOX前装设备的主要硬件包括LTE-V2X模块、GNNS、LTE、MCU、CAN控制器、车载以太网、电源管理、LTE-V2X双天线（TX/RX,RX）/LTE天线/GNSS天线等。设备可考虑安装在C柱后排座椅下方，天线部署在鲨鱼鳍内，主要性能包括发送功率-10dBm~+23dBm，工作电压+9V~+36V，工作温度-40℃~85℃，LTE-V2X工作频率5905MHz~5925MHz，通信距离600~800米，时延20ms，传输带宽大于300bit/s，以及前文介绍的T-BOX各项功能。
福特在2019年9月6日宣布计划于2020年上半年推出基于C-V2X的部分预商用功能，即基于中国道路交通法规与实际路况，结合驾驶者意图、速度、距离等信息对算法模型进行优化，为车主准确、适时、智能地推送道路交通信息与最佳驾驶方案，避免不必要的信息干扰。作为国内首家进行V2X交通信号灯信息演示的车企奥迪，也在无锡展示了城市交通环境下的全新自动驾驶功能，如图二所示。
图2 前装C-V2X
后装方面，在国家第一个车联网先导区无锡，中国移动发布了YJ801智能后视镜C-V2X试商用版本，能够实现红绿灯信号推送、导航、定位等功能；在美国怀俄明州交通局（WYDOT）DSRC项目中使用OnboardHMI设备，可以看到严重告警信息（例如极端大雾天气、道路施工等）、普通告警信息（例如雨雪天气等）、限速信息、前向碰撞预警、车辆速度信息等；在美国佛罗里达州Tampa，由坦帕-希尔斯堡高速公路管理局（THEA）牵头的DSRC项目中部署智能后视镜HMI设备，可显示前车紧急刹车信息、限速信息、车辆速度信息等，如图三所示。
图3后装C-V2X
未来融合产品形态
随着5G商用时代到来，支持5G的车载终端会陆续推出。随着5G、LTE、LTE-V2X、Wi-Fi6、蓝牙、GNSS、北斗等技术的普及，车载终端可能需要多达18根天线提供相关业务，鲨鱼鳍复合天线及分布在车辆周围的各种其它天线已经无法满足需求，支持多频通信、具有远程数据处理功能的智能天线将应运而生。
ETC、汽车电子标识融合。ETC和汽车电子标识产品将与C-V2X功能融合。例如半前装ETCOBU可以连接C-V2X+T-BOX设备，与CAN总线隔离，实现不停车收费。汽车电子标识OBU可以连接C-V2X+T-BOX设备，提供车辆信息交互的“身份证”信息。
未来，C-V2X车联网车载终端渗透率提升存在如下典型趋势。
一是商用车先行，乘用车上量。在商用车型中，如出租车、公交车、物流卡车、矿卡、港口车辆等，会优先于乘用车部署C-V2X车载终端。因为这些类型的商用车型，相对来说具有较为清晰的商业模式。
以物流行业为例，2018年物流总费用接近13万亿元，其中的物流设备包括1400万辆中远途运输以及城际运输货运卡车，和3000万辆城市内运输以及快递面包车、三轮车、两轮摩托车、电动车。在4400万辆交通工具背后，是数字更为庞大的司机数量（大中型卡车一般一车配多名驾驶员）。总额高昂的人力成本为物流行业引入自动驾驶和车联网提供了最基本的驱动力。
比如干线物流重卡实现车辆编队行驶，编队中后车通过车—车实时连接，根据头车操作而变化驾驶策略，整个车队以几米甚至几十厘米车距编队行驶。头车做出刹车指令后，通过V2V实现前后车之间瞬时反应，后车甚至可以在前车开始减速前就自动启动制动，从而实现后车跟随式自动驾驶。
二是后装先行，前装上量。2019年4月15日，广汽、上汽、东风、长安、一汽、北汽、江淮、长城、东南、众泰、江铃集团新能源、比亚迪、宇通等13家车企共同宣布支持C-V2X商用路标，并规划于2020年下半年到2021年上半年实现C-V2X技术支持汽车的规模化量产。这次13家企业共同发声，体现出C-V2X价值得到车企的广泛认同，也标志着智慧交通从单点突破走向系统和生态合作协同创新的新阶段。
在迎来量产C-V2X前装车型前，C-V2X将先以后装形式发展，比如集成C-V2X功能的智能后视镜产品、行车记录仪等。
三是路侧“覆盖率”带动车载“渗透率”。车联网C-V2X场景包括V2V（车—车）、V2I（车—基础设施）、V2P（车—人），V2N（车—网）。除了“车”必须具备联网能力外（即车的“渗透率”），路上是否部署了“网”也是车联网发展的关键要素（即网的“覆盖率”）。车的“渗透率”和网的“覆盖率”决定了车联网的商用速度。
对整体商用节奏有这样的预测：首先在商用车型，如出租车、公交车、物流重卡、矿卡、港口车辆等部分乘用车型，部署C-V2X车载终端，实现V2V（车—车）业务场景，如前向碰撞预警、盲区预警/变道辅助、车辆编队行驶等；
其次在高速路侧和城市路侧部署C-V2X和5G网络，实现V2I（车-基础设施）业务场景，如闯红灯预警、绿波车速引导等；再次，随着网的覆盖率达到一定程度，将带动车载终端安装渗透率提升；
最后，当车载安装渗透率达到30%临界值的时候，又会进一步拉动网的部署。车的“渗透率”和网的“覆盖率”二者相辅相成，推动车联网商用。
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