近距離通信技術(shù)智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)智能化網(wǎng)聯(lián)化主講人：近距離通信技術(shù)◆RFID技術(shù)◆NFC技術(shù)◆WI-FI技術(shù)◆藍(lán)牙技術(shù)導(dǎo)入RFID技術(shù)一、RFID技術(shù)（1）概念RFID技術(shù)，也稱為射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification），通過(guò)無(wú)線射頻方式結(jié)合數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無(wú)線射頻方式通過(guò)電磁波實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)，以實(shí)現(xiàn)識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。（2）工作原理圖1RFID技術(shù)的組成RFID技術(shù)由讀寫(xiě)器、電子標(biāo)簽等部分組成，如圖1所示。在RFID系統(tǒng)工作時(shí)，由閱讀器在一個(gè)大小取決于發(fā)射功率的區(qū)域內(nèi)發(fā)送射頻能量形成電磁場(chǎng)，覆蓋區(qū)域內(nèi)的電子標(biāo)簽被觸發(fā)，發(fā)送存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)給閱讀器，或根據(jù)閱讀器的指令修改存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)。RFID技術(shù)RFID技術(shù)依據(jù)其標(biāo)簽的供電方式分類無(wú)源RFID有源RFID半有源RFIDRFID技術(shù)無(wú)源RFID由讀寫(xiě)器傳輸微波信號(hào)給電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽通過(guò)電磁感應(yīng)線圈獲取能量給自身短暫供電，實(shí)現(xiàn)信息交換。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本、故障率低，使用壽命長(zhǎng)，而且由于省略了供電系統(tǒng)，體積可以小到厘米量級(jí)。適用于公交卡和二代身份證等。RFID技術(shù)有源RFID電子標(biāo)簽使用外接電源供電，主動(dòng)向讀寫(xiě)器發(fā)送信號(hào)，主要工作在900MHz、2.45GHz、5.8GHz等較高頻段。產(chǎn)品的傳輸距離較長(zhǎng)，傳輸速度較高，但體積相對(duì)較大。適用于大范圍的射頻識(shí)別應(yīng)用場(chǎng)合。RFID技術(shù)半有源RFID解決了無(wú)源RFID和有源RFID的缺點(diǎn)。通常，半有源RFID僅對(duì)電子標(biāo)簽中保持?jǐn)?shù)據(jù)的部分進(jìn)行供電，產(chǎn)品處于休眠狀態(tài)，因此耗電量較小。讀寫(xiě)器先以125KHz低頻信號(hào)在小范圍內(nèi)精確激活進(jìn)入其識(shí)別范圍的電子標(biāo)簽使之進(jìn)入工作狀態(tài)，再通過(guò)2.4GHz微波與其進(jìn)行信息傳遞。RFID技術(shù)（3）汽車領(lǐng)域應(yīng)用RFID技術(shù)可以用于機(jī)動(dòng)車流量、車輛平均速度、道路擁擠狀況等交通信息的采集，也可以用于交通信號(hào)優(yōu)化控制、公交信號(hào)優(yōu)化控制、特定區(qū)域出入管理等智能交通控制，以及違章、違法行為檢測(cè)和車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)等領(lǐng)域。RFID技術(shù)圖2美國(guó)福特汽車公司使用RFID標(biāo)簽管理整車物流運(yùn)輸和車輛追蹤美國(guó)福特汽車公司將RFID標(biāo)簽粘貼在車輛的車窗上，用于管理整車物流運(yùn)輸和車輛追蹤，如圖2所示。RFID技術(shù)NFC技術(shù)二、NFC技術(shù)（1）概念NFC技術(shù)也稱為近場(chǎng)通信（NearFieldCommunication），是一種高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在10cm內(nèi)）交換數(shù)據(jù)、圖片和視頻信息。該技術(shù)最早由Philips公司發(fā)起，Nokia公司和Sony公司等廠家主推。NFC技術(shù)由免接觸式RFID演變而來(lái),并向下兼容RFID,工作在13.56MHz頻率，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信建立時(shí)間少于0.1s，傳輸速度分別有106kbit/s、212kbit/s和424kbit/s三種類型。（2）工作原理圖3NFC被動(dòng)通信模式在被動(dòng)模式下，NFC通信的發(fā)起設(shè)備提供射頻場(chǎng)，以一種固定的傳輸速度將數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備。NFC通信的目標(biāo)設(shè)備不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，而使用負(fù)載調(diào)制技術(shù)以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。NFC技術(shù)圖4

NFC主動(dòng)通信模式在主動(dòng)模式下，任一設(shè)備向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通信，獲得快速的連接設(shè)置。NFC技術(shù)是一個(gè)開(kāi)放接口平臺(tái)，可以對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速、主動(dòng)設(shè)置，將非接觸讀卡器、非接觸卡和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能整合進(jìn)一塊單芯片，為消費(fèi)者的生活方式開(kāi)創(chuàng)了不計(jì)其數(shù)的全新機(jī)遇。NFC技術(shù)1、NFC技術(shù)是一種提供輕松、安全、迅速的無(wú)線通信連接技術(shù)，其傳輸范圍比RFID技術(shù)的米級(jí)以上的傳輸范圍要小，具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)；2、NFC技術(shù)與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，已經(jīng)成為越來(lái)越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)；3、NFC技術(shù)是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信；4、RFID技術(shù)更多的被應(yīng)用在生產(chǎn)、物流、跟蹤和資產(chǎn)管理上，而NFC則在門(mén)禁、公交、手機(jī)支付等領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著巨大的作用。NFC技術(shù)（3）車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用NFC技術(shù)可以提高汽車使用的易用性和功能性，可以將智能手機(jī)作為汽車的智能鑰匙用于解鎖打開(kāi)車門(mén)和關(guān)閉車門(mén)。2014年，芯片廠商N(yùn)XP為蘋(píng)果iPhone6和iPhone6Plus提供了內(nèi)置NFC芯片，首次提出希望汽車廠商們能夠加入對(duì)NFC技術(shù)的支持，通過(guò)智能手機(jī)解鎖車門(mén)、發(fā)動(dòng)汽車。寶馬M850i的數(shù)字鑰匙即采用該技術(shù)，使用智能手機(jī)放在車門(mén)把手上即可打開(kāi)車門(mén)，然后將手機(jī)放入無(wú)線充電手機(jī)托盤(pán)即可啟動(dòng)車輛。NFC技術(shù)Wi-Fi技術(shù)三、Wi-Fi技術(shù)（1）概念Wi-Fi技術(shù)，由澳大利亞的研究機(jī)構(gòu)CSIRO在20世紀(jì)90年代發(fā)明，并于1996年在美國(guó)成功申請(qǐng)專利。該技術(shù)是一種創(chuàng)建于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上是Wi-Fi聯(lián)盟制造商的商業(yè)認(rèn)證，已經(jīng)應(yīng)用于筆記本、手機(jī)和汽車等廣大領(lǐng)域中。具有覆蓋范圍廣、傳輸速率快、安裝和建設(shè)成本低的優(yōu)勢(shì)。Wi-Fi技術(shù)通常使用2.4GUHF或5GSHFISM射頻頻段。2.4G頻段具有室內(nèi)環(huán)境中抗衰減能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是由于干擾多，不能保障足夠的穩(wěn)定性。5G頻段具有抗干擾能力強(qiáng)，能提供更大的帶寬，吞吐率高以及可擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但只適合室內(nèi)小范圍覆蓋和室外網(wǎng)橋，容易受到各種障礙物的衰減作用。（2）工作原理圖5

WIFI網(wǎng)絡(luò)的組成元件之間的關(guān)系Wi-Fi技術(shù)的組成元件包括站點(diǎn)STA、接入點(diǎn)AP、基本服務(wù)集BSS、服務(wù)集識(shí)別碼SSID、分布式系統(tǒng)DS、擴(kuò)展服務(wù)集ESS、門(mén)橋（Portal）。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)組成元件之間的關(guān)系如圖5所示。Wi-Fi技術(shù)站點(diǎn)STA（Station），是指具有WIFI通信功能的，而且連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備，如手機(jī)、平板電腦、筆記本計(jì)算機(jī)等。接入點(diǎn)AP（AccessPoint），也稱為基站，是我們常說(shuō)的WIFI熱點(diǎn)，相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，將互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給接入設(shè)備?；痉?wù)集BSS（BasicServiceSet）是網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元，可以由一個(gè)接入點(diǎn)和若干個(gè)網(wǎng)站組成，也可以由若干個(gè)網(wǎng)站組成。Wi-Fi技術(shù)服務(wù)集識(shí)別碼SSID（ServiceSetIDentifier），是指WIFI賬號(hào)，通過(guò)接入點(diǎn)廣播。分布式系統(tǒng)DS（DistributionSystem），也有稱為傳輸系統(tǒng)，通過(guò)基站將多個(gè)基本服務(wù)集連接起來(lái)。當(dāng)幀傳送至分布式系統(tǒng)時(shí)，隨即被送至正確的基站，而后由基站轉(zhuǎn)送至目的站點(diǎn)STA。擴(kuò)展服務(wù)集ESS（ExtentedServiceSet），由一個(gè)或者多個(gè)基本服務(wù)集通過(guò)分布式系統(tǒng)串連在一起構(gòu)成，可擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。門(mén)橋（Portal）的作用就相當(dāng)于網(wǎng)橋，用于將無(wú)線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或者其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)。Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi技術(shù)的工作模式主要有STA模式、AccessPoint模式、Monitor模式、Ad-hoc（IBSS）模式、WDS模式18、Mesh模式。以STA模式為例：可以供任何一種無(wú)線網(wǎng)卡使用，是默認(rèn)模式。在此模式下，無(wú)線網(wǎng)卡發(fā)送連接與認(rèn)證消息給熱點(diǎn)，熱點(diǎn)接收到后完成認(rèn)證后，發(fā)回成功認(rèn)證消息，而后此網(wǎng)卡接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi技術(shù)（3）應(yīng)用圖6

車載Wi-Fi系統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用于智能網(wǎng)聯(lián)汽車，可快速搭建移動(dòng)熱點(diǎn)，在不依賴于移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，體驗(yàn)無(wú)線上網(wǎng)，如圖6所示。Wi-Fi技術(shù)圖7

斑馬智行車載互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)駕駛員可以使用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程查看車輛的位置、輪胎氣壓、油量與行駛里程等信息，以及查看車輛的性能與檢測(cè)報(bào)告。同時(shí)，可以讓駕駛員與乘客把移動(dòng)設(shè)備中的內(nèi)容同步傳輸?shù)杰囕v的信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及后座的顯示屏上，實(shí)現(xiàn)手機(jī)與車機(jī)的同步互聯(lián)、雙屏互動(dòng)操作。Wi-Fi技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)四、藍(lán)牙技術(shù)（1）概念藍(lán)牙技術(shù)，也稱為Bluetooth，是一種支持移動(dòng)電話、掌上電腦、無(wú)線耳機(jī)、智能汽車以及相關(guān)外設(shè)等設(shè)備不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，組成一個(gè)巨大的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行近距離通信的技術(shù)。該技術(shù)源于愛(ài)立信公司的1994方案，并在1998年5月由愛(ài)立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家著名廠商聯(lián)合研究發(fā)布。目前，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了5代10個(gè)版本的更新，分別為1.0、1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0。1999年：藍(lán)牙1.0。多家廠商的產(chǎn)品互不兼容，在協(xié)議的層面上不能做到匿名，容易造成數(shù)據(jù)泄漏。2001年：藍(lán)牙1.1。屬于IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)，傳輸率為0.7Mbit/s，容易受到同頻率之間產(chǎn)品干擾，影響通訊質(zhì)量。2003年：藍(lán)牙1.2。針對(duì)1.0版本的安全性問(wèn)題，完善了匿名方式，保護(hù)用戶免受身份嗅探攻擊和跟蹤。2004年：藍(lán)牙2.0。是1.2版本的改良版，傳輸率可達(dá)3Mbit/s，支持雙工模式，可以一邊進(jìn)行語(yǔ)音通訊，一邊傳輸文檔和高像素圖片。藍(lán)牙技術(shù)2007年：藍(lán)牙2.1。新增了SniffSubrating省電功能，藍(lán)牙芯片的工作負(fù)載大幅降低。2009年：藍(lán)牙3.0。新增了可選技術(shù)HighSpeed，使藍(lán)牙可以調(diào)用802.11Wi-Fi用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，傳輸率高達(dá)24Mbit/s，而且引入EPC增強(qiáng)電源控制技術(shù)，實(shí)際空閑功耗明顯降低。2010年：藍(lán)牙4.0。提出第一個(gè)藍(lán)牙綜合協(xié)議規(guī)范，明確了低功耗藍(lán)牙、傳統(tǒng)藍(lán)牙和高速藍(lán)牙三種模式：2013年：藍(lán)牙4.1。在傳輸速度和傳輸范圍上變化很小，但在軟件方面支持與LTE無(wú)縫協(xié)作，自動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息，確保協(xié)同傳輸，降低相互干擾。藍(lán)牙技術(shù)2014年：藍(lán)牙4.2。傳輸速度更加快速，比上代提高了2.5倍，容納的數(shù)據(jù)量也相當(dāng)于此前的10倍左右，而且藍(lán)牙信號(hào)想要連接或者追蹤用戶設(shè)備，必須經(jīng)過(guò)用戶許可。2016年：藍(lán)牙5.0。在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力，傳輸速率是藍(lán)牙4.2的兩倍（速度上限為2Mbit/s，），有效傳輸距離是藍(lán)牙4.2的四倍（理論上可達(dá)300m），數(shù)據(jù)包容量是藍(lán)牙4.2的八倍，而且支持室內(nèi)定位導(dǎo)航功能，結(jié)合Wi-Fi技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精度小于1m的室內(nèi)定位。藍(lán)牙技術(shù)（2）工作原理藍(lán)牙由底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用三大部分構(gòu)成。1）底層硬件模塊。由基帶、跳頻和鏈路控制單元組成，基帶用于完成藍(lán)牙數(shù)據(jù)和跳頻的傳輸；無(wú)線調(diào)頻層是不需要授權(quán)的通過(guò)2.4GHzISM頻段的微波，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流傳輸和過(guò)濾；鏈路控制單元用于實(shí)現(xiàn)鏈路建立、連接和拆除的安全控制。2）中間協(xié)議層。主要包括服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議、邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議、電話通信協(xié)議和串口仿真協(xié)議四個(gè)部分，服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議層提供上層應(yīng)用程序一種機(jī)制以便于使用網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)；邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)拆裝、復(fù)用協(xié)議和控制服務(wù)質(zhì)量，是其他協(xié)議層作用實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

藍(lán)牙技術(shù)3)高層應(yīng)用。位于協(xié)議層最上部的框架部分，主要有文件傳輸、網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)訪問(wèn)，通過(guò)相應(yīng)的應(yīng)用程序在一定的應(yīng)用模式實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備之間想要相互交流時(shí)，首先進(jìn)行配對(duì)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一臺(tái)設(shè)備作為主設(shè)備，所有其它設(shè)備作為從設(shè)備。配對(duì)搜索稱為短程臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)模式，也被稱之為微微網(wǎng)。微微網(wǎng)在藍(lán)牙設(shè)備加入和離開(kāi)無(wú)線電短程傳感時(shí)動(dòng)態(tài)、自動(dòng)建立。藍(lán)牙技術(shù)（3）汽車領(lǐng)域應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用主要有車載藍(lán)牙電話、車載藍(lán)牙音響、車載藍(lán)牙后視鏡、汽車虛擬鑰匙、獲取車輛信息（胎壓、續(xù)駛、位置等）、穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)人體狀態(tài)（血壓、脈搏、酒精監(jiān)測(cè)等）并與車輛信息交互等。藍(lán)牙技術(shù)圖8

車載藍(lán)牙電話車載藍(lán)牙電話。專為行車安全和舒適性而設(shè)計(jì)，主要功能包括：自動(dòng)辨識(shí)移動(dòng)電話，不需要電纜或電話托架便可與手機(jī)聯(lián)機(jī)；駕駛?cè)瞬恍枰|碰手機(jī)便可控制手機(jī)，用語(yǔ)音指令控制接聽(tīng)或撥打電話；駕駛?cè)丝梢酝ㄟ^(guò)車上的音響或藍(lán)牙無(wú)線耳麥進(jìn)行通話。藍(lán)牙技術(shù)圖9

車載藍(lán)牙音響車載藍(lán)牙音響。是一種基于穩(wěn)定的、高度通用的藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)線有源音箱，內(nèi)設(shè)鋰電池，可以隨時(shí)充電，使用方便快捷。藍(lán)牙技術(shù)1.RFID技術(shù)也稱為射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)無(wú)線射頻方式結(jié)合數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無(wú)線射頻方式通過(guò)電磁波實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)，以實(shí)現(xiàn)識(shí)別目標(biāo)和數(shù)據(jù)交換的目的。2.NFC技術(shù)也稱為近場(chǎng)通信，是一種高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)