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智能网联汽车车载单元系统设计

摘要：车载数据单元是一种可以装置在车辆中，用于收集和处理车辆及其行

驶过程中相关数据的设备。这些数据可以包括车速、行驶路线、油耗、车载设备

状态等。随着技术的不断进步，需要一套智能网联汽车车载单元用于满足功能日

益增多的智能网联汽车的需求。

关键词：车路协同；智能网联汽车

引言

随着国家对新基建的定义以及推广，未来市场将主要集中在5G、人工智能、

工业互联网、物联网为代表的新型信息数字化基础设施，交通运输作为新基建主

要应用场景将迎来新的机遇和挑战，而随着信息技术的飞速发展，商务客车的生

产与应用也从单车智能时代向着车路协同全智能方向开始迈进。在智慧交通系统

中，最关键的两个方面就是智能车载平台以及智能路侧平台的建立，而智能车载

平台和智能路侧平台的核心就是智能车载单元和智能路侧单元。单车智能存在成

本高、超视距、视野盲区、恶劣天气感知局限等问题，必须依靠车路协同才能解

决。路侧单元强依赖于道路建设，投资大周期长。智能车载单元的部署是车厂利

用自身优势从而实现车路协同产业化落地应用的一大关键环节。

一、整体设计

智能网联汽车车载单元系统融合5G（第五代移动通信技术）和C-V2X（蜂窝

车联网）网络通信技术于一体，内置GNSS（全球导航卫星系统）和高精度定位模

组，与车载CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网络)总线直接连接，实

现全面的车路协同。整个系统硬件框图如图1所示，由电源管理模块、系统主控

制器、5G/V2X模组和其他外部模块组成。

图1车载单元系统硬件框图

如图1（系统框图）所示，车载单元系统提供了丰富的外设接口来扩展相对

应的应用。从5G/V2X模组上直接引出一路千兆网口，提供高速的数据传输；系

统主控制器扩展多路CAN和RS232接口来与其他设备进行通信，并进行应用数据

的处理；TF（Trans-flashCard）卡最大可提供256G的数据存储能力，同时还

能通过TF卡对设备进行本地固件升级；USBType-A接口可以外扩很多设备，

例如U盘等，也可以通过U盘对设备进行本地升级。

由于车路协同的应用与全球导航卫星系统息息相关，因此将GNSS/RTK模块

的串口主要引入到5G/V2X模组内，与系统主控制器之间通过串口连接作为预留；

人机交互设备（HMI,HumanMachineInterface）主要涉及到车路协同的各应用

场景的显示，所以与HMI交互的串口也直接跟5G/V2X模块相连，与系统主控

制器之间串口连接作为预留。V2X模块直接输出各应用场景信息，不需要通过系

统主控制器中转输出，可以有效降低显示时延和软件设计复杂度。

系统中引入一颗低功耗MCU来做电源管理功能，它与系统主控制器之间通过

一路串口UART通信。采集系统主供应电源和电池的电压与温度，当电池充满电

或者电池温度超出一定范围时，停止继续对电池充电，保护电池，延长电池的使

用寿命。当电源管理模块检测到车辆停止供应主电源时，则通知整个车载单元系

统进入相应的待机/休眠模式，减少备用电池的耗电，维持实时时钟时间继续工

作。

系统的GNSS/RTK定位模组的串口通过硬件跳接方式同时连接到系统主控制

器和5G/V2X模组，系统定位应用程序可以根据实际需求选择系统主控制器实现

还是5G/V2X模组内实现。

系统设计有硬件加密模块（HSM,HardwareSecurityModule），用于对车载

单元的通信等进行加密，硬件模块内有加密储存空间，用于保存系统关键信息和

秘钥。

二、系统电源管理

电源管理模块采集系统主供应电源和电池的电压与温度，当电池充满电或者

电池温度超出一定范围时，停止继续对电池充电，保护电池，延长电池的使用寿

命。

当电源管理模块检测到车辆停止供应主电源时，则通知整个车载单元系统进

入相应的待机/休眠模式，减少备用电池的耗电，维持实时时钟时间继续工作。

同时，电源管理模块根据车辆ACC的状态，对车载单元系统的休眠和唤醒进

行控制。

三、系统功能说明

车载单元系统各处理器模块实现的功能如表1-3所示。

表1电源管理模块功能表

序