人類是非常復(fù)雜的生物：我們的大腦通過神經(jīng)系統(tǒng)將信號傳送到肌肉。與此同時，我們的神經(jīng)將感覺器官感知到的沖動傳送到大腦。這樣我們就能夠在所處的環(huán)境中進行溝通、有所行為并作出反應(yīng)。自動駕駛的工作原理大致相同：汽車必須對外界的影響作出反應(yīng)，同時同步的與環(huán)境進行溝通。這類車輛主要需要的是以整臺車中安裝的性能強大的計算機為形式的大腦、傳感器形式的觸覺功能、汽車以太網(wǎng)，以及高性能的 5G 通信系統(tǒng)。打個比方，汽車以太網(wǎng)構(gòu)成的是神經(jīng)系統(tǒng)，而天線則是耳朵和嘴巴。在這一過程中，它們將會使未來的自動駕駛成為現(xiàn)實。

互聯(lián)汽車的安全性源自內(nèi)部

就像人一樣，自動駕駛汽車必須從內(nèi)部來促進安全性，獨立運行。高度并且完全自動化的汽車必須能夠通過自身的感覺系統(tǒng)與致動系統(tǒng)，獨立的管理各種安全問題。并且，在這樣做的同時不得依賴于行駛在路上的其他車輛或者基礎(chǔ)設(shè)施所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。因此，車輛需要的是來自傳感器的數(shù)據(jù)，以及一個敏捷的神經(jīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)會將數(shù)據(jù)傳送給整臺車中安裝的全部計算單元。汽車以太網(wǎng)恰恰就在這方面發(fā)揮了作用。由于從 IT 中興起的技術(shù)已經(jīng)證實了自身的能力，因此以太網(wǎng)可以作為汽車制造商的神經(jīng)系統(tǒng)。從傳輸速度、容錯以及首要的安全性上來說，這些技術(shù)可以滿足汽車行業(yè)的需求。此外，以太網(wǎng)被認為是面向未來準備就緒的，而這一特點對于自動駕駛極其重要。

極高的數(shù)據(jù)速率與可靠性成為關(guān)鍵標準

汽車以太網(wǎng)將使在車內(nèi)達到極高的數(shù)據(jù)速度成為可能。目前，汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的速度最高可到 10 Gbps。今年拉斯維加斯的 CES 上已經(jīng)展示過了初期的解決方案。高帶寬與快速的信號處理對于自動駕駛具有至關(guān)重要的作用。此外，以太網(wǎng)必須自動防故障，并且高度可靠。為了做到這一點，汽車會配備冗余的線束，可以彌補局部故障的問題，并且便于整個系統(tǒng)的持續(xù)運行。提高以太網(wǎng)可靠性的另一條途徑就是采用環(huán)形的線纜排列方式。使用了這種系統(tǒng)后，即使環(huán)上有一個點完全失效，各個獨立的組件仍然可以繼續(xù)相互通信。

以太網(wǎng)必須執(zhí)行的一項至關(guān)重要的任務(wù)就是迅速可靠的將汽車傳感器產(chǎn)生的安全相關(guān)數(shù)據(jù)提供給各計算單元。這樣將使車輛能夠在城市交通中自主運行。自動駕駛還會需要其他的數(shù)據(jù)，尤其可以提高行駛的平順性。這些數(shù)據(jù)將由汽車的天線生成。此外還必須滿足特定的要求，從而將外部數(shù)據(jù)快速的反饋給車輛的電腦。

5G 通信系統(tǒng)提高無人駕駛汽車的舒適度

天線已經(jīng)成為互聯(lián)駕駛中的一個關(guān)鍵組成部分?？梢杂糜谔峁┩ㄟ^以太網(wǎng)從其他車輛或者基礎(chǔ)設(shè)施處收到的信號，并且為汽車中用于計算的大腦提供一個連接平臺。這種所謂的預(yù)處理傳感器系統(tǒng)有些類似于互聯(lián)車輛發(fā)出的聲音，通過這種聲音，車輛可以與環(huán)境進行通信，并且收發(fā)信號。接收到的信號可以提高舒適度。當車輛比預(yù)期提前施行制動的情況下，就會發(fā)生這類場景，而且，因為在此之前車輛已經(jīng)以無線的方式報告了制動操作，制動會更加的輕柔。還有，一輛救護車可以通過無線的方式將它的存在告知前面的車輛，這樣前面的車輛可以及時的騰出一條過道。

由于缺少帶寬，當今的傳感器數(shù)據(jù)是以一種經(jīng)過高度預(yù)處理的狀態(tài)來發(fā)送的。每臺車目前可用的帶寬只有幾百千位。這種情況目前還算行得通，但是對于自動駕駛來說是不夠的。車輛以后必須能夠接收更多的傳感器數(shù)據(jù)，而其中的一些數(shù)據(jù)并未經(jīng)過處理。這類要求使得更大的帶寬成為一種不可避免的趨勢。理想的愿景就是，車輛能夠接收數(shù)據(jù)量相當于其自身現(xiàn)有數(shù)據(jù)的[原始]傳感器數(shù)據(jù)。每家 OEM 都會實施有利于自身品牌塑造的算法，而這些算法只有在訪問了原始傳感器數(shù)據(jù)后才會起作用 – 包括自身的數(shù)據(jù)以及環(huán)境的數(shù)據(jù)。這樣就會需要遠遠超出目前水平的數(shù)據(jù)流 – 一直拓展到千兆級的水平。傳送海量數(shù)據(jù)的其他場景對于自動駕駛來說也非常重要。其中就包括下載高清晰度的最新地圖，從而表明當前的建設(shè)用地以及車輛將必須應(yīng)對的各種障礙物。

必須擴大頻率范圍

為了能夠提供這種帶寬，天線就必須覆蓋更大的頻率范圍。這就需要一個新的標準，而現(xiàn)在有幾家組織正在開發(fā)這種標準。這一新標準 – 5G V2X – 應(yīng)當便于使用多個 100 兆比特的帶寬，理想情況下還應(yīng)支持多個千兆級的帶寬。如此一來，車輛將能夠收發(fā)有關(guān)的數(shù)據(jù)量，從而提高舒適度。由于各家標準化組織目前正在合作來定義各種應(yīng)用案例，據(jù)專家預(yù)計，最早的產(chǎn)品將在下一個十年開始的時候在市場上出現(xiàn)，并且大約從 2025 年開始支持高度的并且完全的自動駕駛。一個仍然必須回答的重要問題就是 5G V2X 應(yīng)當使用的頻率范圍。畢竟，全球還沒有 60 GHz 以下的免費頻率范圍可以承載這種數(shù)據(jù)量。在 60 GHz 這一領(lǐng)域，還存在著一個物理上的問題，這一問題涉及到氧分子的共振頻率。如果這種分子開始振蕩，則將會從無線電波中吸取能量，將電波的范圍限制到只有幾米的水平。這樣一來，車輛和基礎(chǔ)設(shè)施間的通信之類的應(yīng)用將不可能實現(xiàn)。

天線技術(shù)提供了一條解決這一問題的途徑：不再使用以環(huán)狀來發(fā)出無線電波的全向天線，而是改用多條定向天線。這種天線可以持續(xù)的將電波向一個方向照射，并且在這一過程中擴大頻率范圍。這類天線需要用來接收行駛在路上的其他車輛發(fā)出的信號，并且也會發(fā)出自己的信號。此外，還必須相互之間連接起來，同時與車輛的計算機保持連接。這樣反過來又將需要汽車以太網(wǎng)快速的傳輸數(shù)據(jù)。

未來從現(xiàn)在起步

汽車制造商已經(jīng)在通過現(xiàn)場試驗來測試自動化的汽車了。比如說，戴姆勒最近獲得了一項授權(quán)，在北京的城市街道上測試自動駕駛汽車。與此同時，沃爾沃也在瑞典的道路上試驗自動駕駛汽車。最初的結(jié)果表明駕駛員可以接受自動駕駛汽車，并且愿意將控制權(quán)交給汽車。自動駕駛汽車的行為與人類相像：傳感器接收信號，通過神經(jīng)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)將其發(fā)送給大腦，并且通過(定向)天線來與道路上的其他車輛進行通信。