物联网正在将运输车辆变成通信枢纽

物联网有一个新的前沿，它代表了一类新的物联网部署：卡车、火车、公共汽车、飞机、轮船和其他车队，它们共同创建了世界各地的交通网络。

迄今为止，我们行业中备受关注的大多数物联网用例都是在固定位置实施的：工业厂房、智能建筑、智能城市网络、农业传感器网络以及几乎每个商业行业的其他用例。但物联网不仅仅是静止的。它可以是移动的。事实上，它需要高度移动，以支持涉及车辆作为移动通信枢纽的各种物联网用例。

车载物联网有一系列独特的设计挑战，工程团队必须应对这些挑战才能在此类物联网项目中取得成功。本文旨在为被要求从事这些物联网项目的工程师提供一个起点，但他们在车辆无线实现的复杂射频动力学以及如何在这些环境中成功设计物联网部署方面没有广泛的专业知识。

不过，在我们讨论这些最佳实践和注意事项之前，让我们先谈谈车辆物联网的一些示例。无线技术在车辆中并不新鲜。例如，许多车辆在机舱内使用蓝牙连接来实现立体声控制和音频命令等功能。此外，Wi-Fi连接在从飞机到城市公共汽车的运输车辆中变得很普遍。但是，车载物联网在并行运行的无线技术数量以及依赖该连接的设备和应用程序的数量方面将事情提升到了另一个层次。当车辆充当无线通信中心时，这些环境的复杂性最好描述为车辆物联网。

像警察巡洋舰这样的公共安全车辆就是这种转变的一个很好的例子。几十年来，警察巡洋舰一直拥有无线技术，老电视节目和电影中巡洋舰顶部的许多天线证明了这一点。然而，今天的警用巡洋舰正在升级下一代设备和应用程序，这些设备和应用程序需要每辆车更复杂的无线网络。实际上，每辆车都成为自己的无线通信生态系统，FirstNet，Wi-Fi，蓝牙，GNSS，UHF，4G / 5G等技术位于同一辆车中。这些无线技术支持越来越多的设备和应用，包括随身摄像头、语音通信、高清视频访问、面部检测、笔记本电脑连接、跟踪设备等。所有这些都发生在工程师可以处理的最复杂的射频环境中之一：由超过一吨金属部件制成的车辆，通常快速移动。

像那些警察巡洋舰这样作为通信枢纽的车辆需要的不仅仅是连接。他们需要车辆物联网战略。要求在无线技术、设备和应用方面做更多事情的每种其他类型的交通工具也是如此。卡车车队、货运列车和货运飞机等车辆正在配备越来越多的无线连接设备和无线应用，这些设备需要复杂的车辆物联网系统。物联网实施包括诊断系统、环境传感器、物理安全设备、温度控制传感器、产品跟踪功能、增强型通信系统、工人安全设备、移动计算设备等。所有这些都需要一个具有 Wi-Fi、蓝牙、蜂窝、GPS 和 LoRa 等技术的多技术无线环境。载客的交通工具也是如此，例如火车、校车、班车等。越来越多的车辆为乘客提供公共Wi-Fi，而且无线系统还支持票务系统，位置跟踪设备，使用情况/容量报告系统，数字标牌，调度通信，安全/安全系统，增强的驾驶员支持系统等。

这些车载物联网部署中的每一个都面临着许多挑战，这些挑战与车辆的射频环境、无线技术的数量集中在一个小空间中，以及每个无线生态系统中必须“在沙盒中很好地发挥作用”的设备数量有关。本文的其余部分提供了在车辆物联网设备和实现上工作的工程团队应牢记的事项清单，以使他们的项目成功。

为金属表面的影响做好准备

与工程团队从事的大多数其他物联网项目不同，车辆具有射频动力学，金属是其中一个主要原因。对于屋顶是金属表面的屋顶安装，屋顶用作地平面。因此，该接地平面上的天线位置会对整体性能产生重大影响。对于车载天线安装，金属物体会成为障碍物和多径源，这可能会对系统性能产生负面影响。无论安装位置如何，金属都是影响系统性能的重要因素。

另一个需要注意的问题是来自其他无线系统/服务的其他近距离无线信号的集中，这与车顶和车载安装都相关。这些可能会使信号干扰成为首要考虑因素。这些复杂的射频动态强调，在另一个物联网环境中可能具有出色性能的天线选择可能难以作为车辆解决方案。RF建模和测试成为定义可接受系统性能的重要缓解步骤。 在这些环境中，天线的选择、放置和实现至关重要。

射频建模很重要。..。但还不够

车辆的射频建模是理解复杂射频动力学的重要一步。它将为工程团队提供重要的指导，说明天线和设备在车辆中的相对位置将如何运行，这对于具有如此多无线技术和设备的物联网部署很有价值。但射频建模本身还不够。应进行RF测试，以增加实现按预期执行的可能性。测试将揭示建模软件无法预料到的射频冲突，并将指导您选择正确的天线和安装位置，从而优化车辆所有无线系统的性能。

最大限度地减少钻孔

许多物联网项目都涉及接触这些元素，包括农业、工业环境和智能城市中涉及的传感器和设备网络。但是，由于行驶中的车辆进水的风险很高，因此车辆项目的复杂性增加了。钻入车辆的每个孔都是潜在的水入侵源，不仅会威胁物联网的实施，还会威胁车辆的整个电子系统。集成的多技术天线对于车载物联网非常重要，不仅因为它们最大限度地减少了在车辆外部钻孔的数量，而且还因为很难在不降低信号模式和性能的情况下将许多单独的天线放在车辆上。集成天线旨在使多种无线技术能够并置，而不会退化和干扰。与部署多个天线相比，选择集成天线通常会降低射频设计的复杂性，同时还简化了最终设计的测试和认证过程（当集成天线经过预认证时）。

选择薄型天线

我还应该指出，天线很容易损坏，并且车辆在行驶时通常几乎没有间隙。例如，货运卡车在城市环境中的许多立交桥下通常几乎没有间隙。火车在经过部分路线时，周围的间隙通常有限。杂草丛生的植被对每种类型车辆上的高调天线都是一种威胁。选择低调天线将是车载物联网项目防止这种损坏的重要考虑因素。

注意长电缆的影响

其他物联网实现与车载物联网之间最大的区别之一是车辆系统中电缆的长度。随着电缆长度的增加，衰减挑战的可能性增加，并且车辆实施中的电缆长度通常比其他设置长得多。从事这些项目的工程师应谨慎选择组件、电缆和天线，通过选择高质量、低损耗的解决方案来预防这种危险，这些解决方案旨在满足物联网系统的射频性能要求。

审核编辑：郭婷