互聯汽車：數字化正在顛覆汽車行業

讀芯術

鯤鵬計劃獲獎作者 百家榜創作者 萬象大會年度獲獎創作者,優質創作者

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Research公司對互聯汽車市場的估值在2019年達到726.8億美元，並預計到2027年其市值將達到2152.3億美元。隨著該市場價值的快速增長，我們觀察到新服務的發展越來越以客戶為中心，取代了了駕駛體驗。

盡管互聯汽車技術的發展產生了對連通性解決方案和駕駛輔助系統的需求，但想在這個市場中占有一席之地的公司仍須面對一些重大挑戰。

什麼是互聯汽車？

互聯汽車是指可以與汽車外部的其他系統（例如基礎設施、其他車輛或家庭/辦公室）進行雙向通信的車輛。互聯汽車屬於構成物聯網生態設備的擴展環境。除了可以連接到互聯網的所有設備之外，還可以遠程管理車輛的某些功能。

除此之外，物聯網設備是寶貴的數據和信息資源，可促進相關服務的進一步發展。而且，盡管大多數車主將其描述為與汽車配對的移動應用程序，讓用戶可以檢查燃油水平、打開/關閉車門、控制空調，並在某些情況下啟動點火裝置，但這項技術遠不止於此。

V2C——車與雲端互聯

讓我們集中討論一些實際案例。如果連接了汽車，它也可能具有帶導航功能的衛星導航系統，該系統可以在前路出現交通擁堵時警告駕駛員，並建議替代路線。如果前方線路遭遇暴風雨，導航也會警告駕駛員。那它的工作機制是怎麼樣的？

預警的實現大多歸功於V2C——車與雲端互聯。如果汽車被盜，駕駛員可利用互聯汽車正在發送和收集的數據找到它。遠程信息處理數據還有助於了解道路上發生事故的原因，可以分析事故發生之前的情況以及可能導致事故發生的原因。即使管理日期的規則正在動態更改，該數據也可以用於預測性維護。

雖然這對於駕駛員來說似乎是一個不錯的功能，但它允許汽車制造商為最終用戶提供廣泛的基於訂閱的功能。服務的可用性可能取決於當前的汽車狀態-位置、溫度和技術可用性。

例如：在冬季，如果汽車配備了加熱座椅，並且溫度降到了0攝氏度以下，但是此功能的訂閱已過期，信息娛樂系統可以建議續費訂閱。如果用戶這時正好很冷，這種訂閱更有吸引力。

V2I——車與基礎設施互聯

配備了互聯汽車技術的車輛不僅僅限於與雲通信。這種汽車能夠與道路基礎設施交換數據和信息，這種功能稱為V2I——車與基礎設施互聯。汽車會處理基礎設施組件（路標、車道標志、交通信號燈）的信息，以通過建議決策來提升駕駛體驗。在接下來的步驟中，V2I可以為駕駛員提供有關交通擁堵和空閑停車位的信息。

目前，在德國斯圖加特，該城市的基礎設施為車輛制造商提供實時交通信號燈數據，因此駕駛員不僅可以看到什麼燈亮著，而且可以看到他們需要等待多長時間才能再次看到紅燈變為綠色。借助無線通信和道路基礎設施的數字化，互聯汽車技術的這一部分可以快速發展。

V2V——車與車互聯

互聯汽車技術提供的另一種非常有價值的通信類型是V2V——車與車互聯。通過開發一種環境，使眾多汽車能夠無線交換數據，汽車行業提供了一種新的體驗，每輛汽車都可以使用汽車所在網絡提供的信息，從而創造更有效的通信，覆蓋交通，停車場、替代路線、道路問題，甚至是值得一看的景點。

當一輛汽車在前方幾百米急刹車或發生路面打滑，其ABS、ESP或TC系統的使用信息會通知後方汽車，這也會大大提高道路安全性。這不僅具有信息價值，而且還用於自適應巡航控制或旅行輔助系統，並降低了車輛的速度，從而自動提升了旅行者的安全。

V2V通信利用網絡和規模效應，連接到網絡的用戶越多，網絡提供的信息就越有用和完整。

互聯汽車技術的用例清單受我們的想象力限制，但隨著許多團隊加入旨在改變我們出行和交流方式的運動而迅速發展起來。互聯汽車革命帶來了許多變化，並影響了相關行業的用戶體驗和商業模式。

互聯汽車技術如何影響汽車行業的商業模式

互聯汽車為包括汽車領域在內的業態環境帶來了創新解決方案。原始設備制造商（OEM）有了新的收入來源。現在，車輛允許其用戶進入商店並購買可增強客戶體驗的眾多功能和相關服務，例如信息娛樂系統。通過直接向汽車提供售後服務，汽車行業可以通過新渠道獲利。此外，這些系統使汽車制造商能夠投放廣告，從而成為更大的收入來源。

我們觀察到，汽車新技術的發展帶來了手機市場上的類似變化。當配備操作系統的智能手機成為一種新常態之後，大大增加了新應用程序的數量，這些新應用程序現在使用戶可以使用該設備管理眾多服務和任務。

但這只是對互聯汽車提供的眾多商機的介紹。由於數據已成為推動數字經濟的新競爭優勢，因此，收集和分發有關用戶行為和車輛性能的數據被認為具有很高的利潤，特別是考慮到保險公司的潛在利益時。

正確使用組裝數據可以使OEM深入了解客戶行為，從而引導新技術和新產品快速發展，從而改善客戶體驗，例如預測性維護或車隊管理。

互聯汽車技術背後的架構

汽車公司利用來自車輛傳感器的數據，並允許第三方提供商通過專用API層訪問其系統。

系統組成

汽車數字孿生體

數字孿生體是產品、系統或過程的虛擬副本和軟件形式。這一概念正在汽車行業得到采用和發展。汽車制造商利用其強大的功能來提高客戶滿意度、改善車輛和系統的開發方式，並不斷創新。

數字孿生體使汽車公司能夠從眾多傳感器中收集各種信息，因為該工具可以捕獲車輛產生的操作數據和行為數據。配備了這些傳感器的領先汽車企業致力於提高性能和定制用戶體驗，但同時，它們也必須應對重大挑戰。

首先，從車輛獲取數據是有問題的。內置硬件的車輛具有特定的限制，這導致提供軟件的能力不高。與軟件不同，硬件一旦交付就無法輕易適應不斷變化的條件，並且至少要這樣運行數年。

此外，盡管汽車制造商願意提供以客戶為中心的體驗，但仍然必須保護其用戶免受多種威脅。為了保護車輛免遭拒絕服務攻擊，車輛可以限制請求數量。

總體而言，這是個好主意，但當多個應用程序試圖從車輛中獲取數據時，例如在租賃領域，可能會產生可怕的影響。數字孿生體可以輕松解決這個複雜的問題。它可以通過簡單地在雲中收集所有實時車輛數據來向所有應用程序公開數據，而無需它們連接到車輛。

通過使用NoSQL數據庫（例如MongoDB或Cassandra）和可靠的通信層，可以實現此模式。數字孿生體可以通過兩種可能的方式實現，即單向和雙向。

單向數字孿生體僅保存從車輛接收的值，如果發生沖突，它將根據事件時間戳解決問題。但是，這並不意味著導致沖突的事件會被丟棄或丟失，通常每個事件都會發送到數據平台。數據平台這一概念對數據分析很有用，在實施複雜的用例（如分析駕駛員習慣）時變得非常方便。

雙向數字孿生體設計基於當前狀態和所需狀態的概念。車輛正在將當前狀態報告給平台，另一方面，平台正在嘗試將車輛中的狀態更改為所需值。在這種情況下，如果發生沖突，時間戳很重要，因為雲中的某些操作可能不會在每種狀態下都應用於車輛，例如，車輛行駛時無法禁用發動機。

但是，實現開發數字孿生體的目標可能很棘手，因為這完全取決於原始設備制造商和提供的API。有時它沒有提供足夠的屬性或不提供實時更新。在這種情況下，該模式甚至可能無法實現。

API

首先，設計互聯汽車API與為任何其他後端系統設計API並無不同。它應該從對某個領域（在這種情況下是汽車領域）的深入分析開始。然後，應該記錄用戶故事，並且開發團隊基於此應該能夠找到通用的部分和需求，從而能夠確定最合適的通信協議。有很多可能的解決方案可供選擇。

有幾種可靠且面向高流量的消息代理，例如Kafka或托管解決方案AWS Kinesis。但是，基於HTTP的最簡單解決方案與服務器發送事件或WebSockets一起使用時，也可以處理最複雜的情況。在設計用於移動應用程序的API時，我們還應考慮實現推送通知，以改善用戶體驗。

在IoT生態系統中設計API時，不能過分依賴與邊緣設備的連接。存在許多連接挑戰，例如，較弱的蜂窩範圍。無法保證何時會下達對汽車的命令，以及汽車是否會在幾毫秒內根本沒有響應。這裏最好的一個模式就是提供異步API。

無論是在車輛與雲之間的連接器，還是與車輛的API提供程序進行通信的系統，在哪一層構建軟件都沒有關系。異步API允許限制資源消耗並避免使系統處於未知狀態的超時。最好包含一個連接器，該邏輯可以處理所有連接缺陷。精心設計和開發的連接器應負責重試、限制、批處理以及對請求和響應進行緩存。

OEM現在正在實施統一的API概念，使客戶能夠通過雲端與汽車進行通信，其質量水平與使用直接連接（例如使用Wi-Fi）時相同。這意味著開發人員認為直接與汽車通信或使用雲進行通信沒有區別。

值得注意的是：統一的API與數字孿生體概念很好配合使用，因為第三方應用程序能夠與雲中的服務連接，而不是直接與車內軟件組件進行通信，從而減少與車輛的通信。

互聯汽車技術的下一步發展

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一旦解決了挑戰，互聯汽車便為汽車制造商和相關行業提供了建立互惠合作關系的機會，新收入來源甚至創造全新商業模式的機會的出現。空中通信（OTA）使得交付的可能性得以實現，它可以向已售出的汽車發送修理、更新和升級的指令，提供新的獲利渠道，並維持客戶關系。

如前所述，全球互聯汽車市場預計到2027年將達到2152.3億美元。為了獲得該市場的股份，汽車公司得下決心調整其流程和運營。在影響互聯汽車技術發展的關鍵因素中，我們可以指出一些關鍵因素。汽車的平均使用年限約為10年。

今天，汽車制造商就互聯汽車做出決策，此決策將從現在起兩到四年內投入生產。為了使蜂窩連接策略在12到15年內保持相關性，OEM、遠程信息處理控制單元供應商和服務提供商需要共同應對重大挑戰和假設。

汽車制造商必須可靠，經濟高效且最重要的是在現場安全地管理軟件，不僅是補丁修複，而還要不斷升級和增強功能。OTA更新的可用性減輕了經銷商和認證維修中心的負擔，但由於無法突破關鍵功能，因此需要更好、更廣泛的測試。

蜂窩解決方案需要足夠靈活，以在車輛使用年限內與新興網絡技術兼容，例如5G將成為未來幾年的行業標准。所選解決方案必須在銷售和駕駛車輛的所有國家和市場中提供可靠、無縫、不間斷的覆蓋範圍。

解決方案開發人員必須提供可擴展的、具有成本效益的方式來開發可升級的軟件，這些軟件可以在技術、硬件和芯片組之間通用部署。必須將重點放在自動測試雲平台端和車輛端的更改上。

隨著互聯車輛的激增，汽車行業將需要適應並轉變為日益依賴技術。OEM和一級制造商必須與技術專家合作，才能在軟件定義的汽車時代蓬勃發展。

由於連通性需要原始設備制造商以外的技能和能力，因此汽車制造商必須是軟件開發人員。開放平台環境將極大地鼓勵外部開發人員設計用於車輛連接平台的應用程序。

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