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5G科普系列《我和我的5G》| (四)5G应用篇之车联网

【字体: 2019年10月17日 11:00 来源:国家无线电监测中心 作者:马子健

5G来了——车联网的那些事

前面几篇说到了5G的十八般武艺和5G的面貌,这回我们来说说5G的一大应用领域——车联网。

为什么要让车联网呢?

说到车联网,顾名思义就是让车联上网。习主席最近告诉大家,我们中国要建设交通强国,国内运输要实现全国123出行交通圈,国际运输要实现全球123快货物流圈,让“一带一路”依托交通运输骨干网这个强大的运输网络展翅高飞、惠及世界。现在航空运输和铁路运输都是各成体系的,运输速度因为高效统一的运输组织形成了强大的运输能力,唯有依靠公路和城市道路的车辆运输还不成体系。本来汽车运动速度就慢于高铁、飞机,再“各自为政”,公路运输和城市道路运输的效率自然上不去。拥堵是常态、交通事故是常态、拉空车的无效运输也是常态。

因此,我们要让跑在路上的车也有一个强悍的系统来指挥它们像飞机和火车一样更有节奏地出行,提升安全性,同时提升效率,增加有效运输比例。这就不能仅仅依靠路面驾驶员来决策了,需要一个“最强大脑”——5G车联网。

图1 车联网功能示意

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

有了车联网,汽车秒变装甲指挥舱

“这里是XX交通广播电台……欢迎您收听路况信息”。上世纪80、90年代这么老土的收音机,传来的声音很有年代味道,但也该退休了。大家想过么,过去路况信息并不是直接反映给驾驶员的,而是通过公安交通管理局先进行路面线圈采集,再变成人工图像,再传到广播电台,最后由广播电台传到车上,驾驶员还要边听边开车思考。而且,最烦人的是,路况不是实时的。有了4G网络,各种地图导航也可以传送路况信息,但依旧不实时,而且不准确。有时候车都开到堵的地方了,路况才显示拥堵。这怎么行?悟空要有急事开车接唐师傅,不仅会猴急,而且要被迟钝的导航坑死在路上喽。

5G车联网,让一切传来传去的滞后信息烟消云散,汽车秒变指挥舱。来看看他们有哪些黑科技。

车的黑科技1:实时道路交通信息决策

5G车联网的速度极快,快到千分之一秒以下,比人眨眼睛的速度快100倍。加上5G的高速率设定,车联网可以将每一辆车的实时位置、方向、速度和加速度全部传回路旁设施,再以极快的速度实现对车辆信息的高速计算。据测算,这种计算密度相当于车辆在120km/h行驶时,每行驶5-10cm,就可以进行一次数据交互。如果是时速60km/h,则车辆每行驶3-5cm就可以进行一次数据交互。这使得车辆的移动轨迹几乎可以实时掌握,也就可以为道路信息的实时决策提供依据。

当一条路上甚至一条车道的车流变密时,基站几乎可以在拥堵发生的同时就将这些信息让周围道路1平方公里甚至几十平方公里的道路系统车辆知晓。之后,每一辆车都会计算最优路径,并实时共享路径信息。

图2 车联网示意

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

而在路旁设施连接的另一端——计算中心,或者叫云端,就会根据路况实时编排最优路径和最佳信号灯带状态,并通过路旁设施回传给每一辆车、每一位驾驶员。驾驶员甚至还没来得及决策,车辆就已经在10秒甚至1秒以内找到了最佳行驶路径。这时,无论是人去驾驶还是车辆自动驾驶,都可以最大程度依赖信息决策而采取正确的行动。

图3 车联网路试

来源:奥迪中国新闻中心http://www.audichina.cn/cn/brand/zh.html

这就实现了“人-车-路-云”的高度实时协同。以后,因为信息滞后造成的拥堵——嗯,不存在的。加塞?走走停停?不存在的。

车的黑科技2:安全的自动驾驶——编组高速高效运输,事故率却降到最低

上文说到了5G低时延,让车联网带给我们在出行和物流运输的最大变化,就是运输效率成倍提升,事故率却成倍降低。为什么?因为高带宽高可靠的信息传输和计算,让车辆传感器传输的数据几乎不存在延时和掉线的情况。速度快、频次高,会将车辆运输和操作的失误概率降到最低,同时可以让城市道路特别是高速公路上跑的汽车以同一个节奏行动。这不就是把汽车变成了火车么?还是自动的!开篇说到的“各自为政”终于在5G车联网的统领下变为了“统一步伐、统一行进”。自动驾驶,终于不再是科幻片中的CG,而因为车联网的付诸实施成为即将到来的现实。谁说这不是好事呢。

图4 公路火车

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

其实,人类早在1980年就已经在试验自动驾驶了。可是,当时电子技术和通信技术的没有现在发达,编组高效安全运输——自动驾驶的雏形,仅在部分环节——比如车载雷达防撞和跟踪上实现了部分功能,而道路还必须是专门用于测试的。由于没有车辆之间、车辆与路旁设备的高速可靠低时延通信,这一梦想足足让我们等待了40年。如今,这一切已经因为5G要逐步实现了。

图5 1984年试验的Navlab 1自动驾驶卡车

图片来源https://www.ifanr.com/744642

和“5G”这个读音一样,自动驾驶也分为了5级。配备北斗定位系统、毫米波高频段(24GHz、77-81GHz)雷达、视觉辨识系统、超高精度三维地图四兄弟,加上5G车联网这个五哥,自动驾驶已经逐步可以从1级(驾驶人操作车辆,但ABS、ESP装置有时能发挥作用)逐渐升级到4级(有方向盘的自动驾驶)和5级(无方向盘全时自动驾驶)。

图6 城市车联网示意

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

高速、高效,还相当地安全,道路运输效率也会提升很多,路上也几乎不再有事故,真棒!忽然多想了一下,车联网这么牛却不能把车变形为擎天柱,稍微有一点遗憾哈。(其实自动驾驶最先投入商用的就是卡车运输)但是,车联网能把汽车变成装甲指挥舱还是很拉轰的。那时,你还将可以见证车联网汽车的另一项变形。走着!

有了车联网,汽车秒变移动屋

说俗点,车联网不仅可以让一台车自己跑来跑去,还可以把路面上的车变成一个移动的超大号手机。有了像手机一样的功能,汽车就不仅仅是一台汽车,而是一间行走的房屋,或许是一个行走的家呢。那时,汽车就真的不是汽车,而是家庭的一个成员或者是你的一个朋友了。你可以在前往目的地时让车辆边自动行驶边寻找衣食住行的每一样信息,甚至可以让车辆提前补充燃料,提前开启空调,提前开启电视下网红剧,也许还可以把不会开车(也用不着学了)的爸妈、男票、女票、可爱小宝宝顺道拉回来和你小聚一下,也不错哈!再多想一步,让车联网帮你在上班时省点停车费,车自己出去拉个活,给你挣点小外快,躺着就把钱挣了。嗯,不能再想了,太幸福了:-P

图7 车联网改变衣食住行

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

后记:呼啦一下读者全跑了,都去坐车联网汽车去嗨皮了。不远处还传来一声:“悟空,你不用来接我了,为师已经坐上车去化缘了。”

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