物聯(lián)網(wǎng)有一個新的前沿，它代表了一類新的物聯(lián)網(wǎng)部署：卡車、火車、公共汽車、飛機、輪船和其他車隊，它們共同創(chuàng)建了世界各地的交通網(wǎng)絡(luò)。

迄今為止，我們行業(yè)中備受關(guān)注的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)用例都是在固定位置實施的：工業(yè)廠房、智能建筑、智能城市網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)以及幾乎每個商業(yè)行業(yè)的其他用例。但物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是靜止的。它可以是移動的。事實上，它需要高度移動，以支持涉及車輛作為移動通信樞紐的各種物聯(lián)網(wǎng)用例。

車載物聯(lián)網(wǎng)有一系列獨特的設(shè)計挑戰(zhàn)，工程團(tuán)隊必須應(yīng)對這些挑戰(zhàn)才能在此類物聯(lián)網(wǎng)項目中取得成功。本文旨在為被要求從事這些物聯(lián)網(wǎng)項目的工程師提供一個起點，但他們在車輛無線實現(xiàn)的復(fù)雜射頻動力學(xué)以及如何在這些環(huán)境中成功設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)部署方面沒有廣泛的專業(yè)知識。

不過，在我們討論這些最佳實踐和注意事項之前，讓我們先談?wù)勡囕v物聯(lián)網(wǎng)的一些示例。無線技術(shù)在車輛中并不新鮮。例如，許多車輛在機艙內(nèi)使用藍(lán)牙連接來實現(xiàn)立體聲控制和音頻命令等功能。此外，Wi-Fi連接在從飛機到城市公共汽車的運輸車輛中變得很普遍。但是，車載物聯(lián)網(wǎng)在并行運行的無線技術(shù)數(shù)量以及依賴該連接的設(shè)備和應(yīng)用程序的數(shù)量方面將事情提升到了另一個層次。當(dāng)車輛充當(dāng)無線通信中心時，這些環(huán)境的復(fù)雜性最好描述為車輛物聯(lián)網(wǎng)。

像警察巡洋艦這樣的公共安全車輛就是這種轉(zhuǎn)變的一個很好的例子。幾十年來，警察巡洋艦一直擁有無線技術(shù)，老電視節(jié)目和電影中巡洋艦頂部的許多天線證明了這一點。然而，今天的警用巡洋艦正在升級下一代設(shè)備和應(yīng)用程序，這些設(shè)備和應(yīng)用程序需要每輛車更復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)。實際上，每輛車都成為自己的無線通信生態(tài)系統(tǒng)，F(xiàn)irstNet，Wi-Fi，藍(lán)牙，GNSS，UHF，4G / 5G等技術(shù)位于同一輛車中。這些無線技術(shù)支持越來越多的設(shè)備和應(yīng)用，包括隨身攝像頭、語音通信、高清視頻訪問、面部檢測、筆記本電腦連接、跟蹤設(shè)備等。所有這些都發(fā)生在工程師可以處理的最復(fù)雜的射頻環(huán)境中之一：由超過一噸金屬部件制成的車輛，通常快速移動。

像那些警察巡洋艦這樣作為通信樞紐的車輛需要的不僅僅是連接。他們需要車輛物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略。要求在無線技術(shù)、設(shè)備和應(yīng)用方面做更多事情的每種其他類型的交通工具也是如此。卡車車隊、貨運列車和貨運飛機等車輛正在配備越來越多的無線連接設(shè)備和無線應(yīng)用，這些設(shè)備需要復(fù)雜的車輛物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)實施包括診斷系統(tǒng)、環(huán)境傳感器、物理安全設(shè)備、溫度控制傳感器、產(chǎn)品跟蹤功能、增強型通信系統(tǒng)、工人安全設(shè)備、移動計算設(shè)備等。所有這些都需要一個具有 Wi-Fi、藍(lán)牙、蜂窩、GPS 和 LoRa 等技術(shù)的多技術(shù)無線環(huán)境。載客的交通工具也是如此，例如火車、校車、班車等。越來越多的車輛為乘客提供公共Wi-Fi，而且無線系統(tǒng)還支持票務(wù)系統(tǒng)，位置跟蹤設(shè)備，使用情況/容量報告系統(tǒng)，數(shù)字標(biāo)牌，調(diào)度通信，安全/安全系統(tǒng)，增強的駕駛員支持系統(tǒng)等。

這些車載物聯(lián)網(wǎng)部署中的每一個都面臨著許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)與車輛的射頻環(huán)境、無線技術(shù)的數(shù)量集中在一個小空間中，以及每個無線生態(tài)系統(tǒng)中必須“在沙盒中很好地發(fā)揮作用”的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。本文的其余部分提供了在車輛物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和實現(xiàn)上工作的工程團(tuán)隊?wèi)?yīng)牢記的事項清單，以使他們的項目成功。

為金屬表面的影響做好準(zhǔn)備

與工程團(tuán)隊從事的大多數(shù)其他物聯(lián)網(wǎng)項目不同，車輛具有射頻動力學(xué)，金屬是其中一個主要原因。對于屋頂是金屬表面的屋頂安裝，屋頂用作地平面。因此，該接地平面上的天線位置會對整體性能產(chǎn)生重大影響。對于車載天線安裝，金屬物體會成為障礙物和多徑源，這可能會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。無論安裝位置如何，金屬都是影響系統(tǒng)性能的重要因素。

另一個需要注意的問題是來自其他無線系統(tǒng)/服務(wù)的其他近距離無線信號的集中，這與車頂和車載安裝都相關(guān)。這些可能會使信號干擾成為首要考慮因素。這些復(fù)雜的射頻動態(tài)強調(diào)，在另一個物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中可能具有出色性能的天線選擇可能難以作為車輛解決方案。RF建模和測試成為定義可接受系統(tǒng)性能的重要緩解步驟。 在這些環(huán)境中，天線的選擇、放置和實現(xiàn)至關(guān)重要。

射頻建模很重要。..。但還不夠

車輛的射頻建模是理解復(fù)雜射頻動力學(xué)的重要一步。它將為工程團(tuán)隊提供重要的指導(dǎo)，說明天線和設(shè)備在車輛中的相對位置將如何運行，這對于具有如此多無線技術(shù)和設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)部署很有價值。但射頻建模本身還不夠。應(yīng)進(jìn)行RF測試，以增加實現(xiàn)按預(yù)期執(zhí)行的可能性。測試將揭示建模軟件無法預(yù)料到的射頻沖突，并將指導(dǎo)您選擇正確的天線和安裝位置，從而優(yōu)化車輛所有無線系統(tǒng)的性能。

最大限度地減少鉆孔

許多物聯(lián)網(wǎng)項目都涉及接觸這些元素，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)環(huán)境和智能城市中涉及的傳感器和設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。但是，由于行駛中的車輛進(jìn)水的風(fēng)險很高，因此車輛項目的復(fù)雜性增加了。鉆入車輛的每個孔都是潛在的水入侵源，不僅會威脅物聯(lián)網(wǎng)的實施，還會威脅車輛的整個電子系統(tǒng)。集成的多技術(shù)天線對于車載物聯(lián)網(wǎng)非常重要，不僅因為它們最大限度地減少了在車輛外部鉆孔的數(shù)量，而且還因為很難在不降低信號模式和性能的情況下將許多單獨的天線放在車輛上。集成天線旨在使多種無線技術(shù)能夠并置，而不會退化和干擾。與部署多個天線相比，選擇集成天線通常會降低射頻設(shè)計的復(fù)雜性，同時還簡化了最終設(shè)計的測試和認(rèn)證過程（當(dāng)集成天線經(jīng)過預(yù)認(rèn)證時）。

選擇薄型天線

我還應(yīng)該指出，天線很容易損壞，并且車輛在行駛時通常幾乎沒有間隙。例如，貨運卡車在城市環(huán)境中的許多立交橋下通常幾乎沒有間隙。火車在經(jīng)過部分路線時，周圍的間隙通常有限。雜草叢生的植被對每種類型車輛上的高調(diào)天線都是一種威脅。選擇低調(diào)天線將是車載物聯(lián)網(wǎng)項目防止這種損壞的重要考慮因素。

注意長電纜的影響

其他物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)與車載物聯(lián)網(wǎng)之間最大的區(qū)別之一是車輛系統(tǒng)中電纜的長度。隨著電纜長度的增加，衰減挑戰(zhàn)的可能性增加，并且車輛實施中的電纜長度通常比其他設(shè)置長得多。從事這些項目的工程師應(yīng)謹(jǐn)慎選擇組件、電纜和天線，通過選擇高質(zhì)量、低損耗的解決方案來預(yù)防這種危險，這些解決方案旨在滿足物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的射頻性能要求。

審核編輯：郭婷