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蓝牙技术在交通领域的应用

2017-09-01
类别:技术信息
eye 422
文章创建人 拍明
  2016年,各式各样的“单车”火爆了起来,说它们是“单”车,其实它们一点也不孤单,目前已经在各大城市遍地开花,一抹一抹的橙色、黄色、蓝色映入人们的眼帘。使用起来也非常方便,手机扫码、即用即走,用完锁车计费,就是不知道这个押金给不给退~

  笔者生活在上海,上下班从地铁站到家不到两公里,都是由共享单车来完成,大约需要骑行十分钟,消耗100卡路里,还能节约碳排量300克左右。每每遇到风和日丽、阳光和煦的下午,骑行着共享单车徜徉在大学校园,不由自主的就想来两句:“今天天气不错,风和日丽的,下午没有课,真的是挺爽的! ”这是我们那个时代的校园主旋律。

  但是笔者作为一个共享单车的忠实粉丝,在使用的过程中也的确有一些用户体验的问题:

  开锁体验不良。共享单车目前有的是扫二维码开锁,有的是短信验证开锁,但是会时不时地遇到扫码开锁不成功、短信验证码收不到的尴尬事情。遇到这种情况,就只能步行回家喽。。。

  找车不易。不知大家有没有这样的体会,在App上,我们看到的单车分布是这样的:

共享单车搜索.png

  在脑海里,我们觉得到了目的地,看到的景象一定是这样的:

共享单车.png

  “天呐!好整齐!”

  但实际的情况,往往可能是这样的:

共享单车

  “我是谁?这是哪儿?”

  所以笔者有的时候也在想,运用我的所学所长,能不能为共享单车的用户解决一些实际的问题。当然了,作为一名蓝牙技术的“传道者”,我的所学所长自然就是蓝牙技术,尤其是低功耗蓝牙技术。

  1. 开锁:实现安全又高效的应用场景

  将低功耗蓝牙技术集成在智能锁芯当中已经不是新鲜事。笔者做了一个粗略的统计:

  在美国的购物网站亚马逊上,使用蓝牙技术的相关锁具就有超过200款;

  在中国的京东商城,使用蓝牙技术的锁具就有160款以上;

  而在创客的圣殿KickStarter,截止到2月24日,正在众筹的项目就有15款;

  所以,低功耗蓝牙技术在锁具方面的应用样例比比皆是。

  同时,作为另一个共享经济的先驱—Airbnb(一个旅行房屋租赁社区),房主们早已经体验到了蓝牙锁具的便捷:房主和租客不需要见面,房主只需要提前将密钥发送到租客的手机,租客就可以开锁进门,而且密钥是到期即“焚”,极大的保护了主客双方的隐私。而蓝牙智能锁,在Airbnb房主十大必备“神器”排第五名呢 !

  蓝牙技术之所以在智能锁具方面应用广泛,原因不外乎以下几点:

  低功耗。这个很容易理解,智能锁具一定要使用电池供电,如果哪家的锁具还有个220V的插头要用市电,这个体验就很差了。万一停电了怎么办?所以,在目前的短距离通信技术当中,低功耗蓝牙的确是首屈一指。

  智能手机普及率。智能锁具之所以智能,是因为不再需要钥匙,我们使用智能手机,通过指纹识别也好,通过密钥设置也罢,都可以开锁。而蓝牙技术在智能手机和平板电脑的普及率将超过96% @2018年。

  蓝牙芯片价格“亲民”。自蓝牙4.2引入的安全连接“LE Secure Connections”的配对方式,也使得蓝牙技术与锁具的结合顺理成章。

  近日,笔者看到摩拜单车已经上线了蓝牙开锁功能,倍感欣喜。打开摩拜的App,扫描二维码之后,App会提示用户可以通过打开蓝牙功能,开锁速度大大提高,进度条神速滚动,感觉拥有了全世界,值得体验!

低功耗蓝牙技术成为共享单车的新伙伴

  2.寻车:提供多元供电方式以轻松锁定单车位置

  共享单车遍地开花,如何让用户最快地找到单车是单车运营商们需要考虑的一个问题。在笔者的日常使用过程中,对于寻车的功能需求有这样两种场景:

  刚刚从地铁站出来,如何能够快速找到我希望使用的共享单车;

  我在地铁上就已经预定好了单车,如何能够在我出站之后快速找到它;

  目前一部分单车都具有自发电功能,后轮毂装有集成的发电装置,骑行时滚动的轮轴带动了内部发电模块的位移,简单来讲,就是用户做功,单车发电的概念。

  当然,还有更先进的–太阳能供电。目前已经有了通过太阳能给低功耗蓝牙传感器节点供电的应用样例。单车每天都放置在户外晒太阳,加个太阳能收集装置,收集的电能为低功耗蓝牙供电不是不可实现。

  有了电能储备,通过低功耗蓝牙技术就可以解决以上这两种应用场景中的问题。当用户希望寻车的时候,打开手机上的App,点击“寻车”按键,手机就可以通过蓝牙广播相关的信息出来,这些信息可以包括:

  广播字段。当有这个字段出现的时候,任何收到这个广播包的单车都可以闪一下LED灯;

  单播字段。单播字段包含了指定单车的地址,只有指定单车收到了这个广播包之后,才会闪烁LED。

  目前笔者还未发现共享单车运营商有相关的应用场景。

  3.Beacon:创造共享单车的互动消费新时代

  目前,低功耗蓝牙的Beacon在客户诱导方面已经走在了前列。目前市面上的绝大部分苹果和安卓设备都支持Beacon功能,不论是iBeacon也好,还是EddyStone也罢,只要你有一台手机或者是平板,都可以使用Beacon。同时,根据ABIResearch的预测,2021年蓝牙Beacon的出货量将达到5.65亿台。Beacon的市场非常的广阔。

  在美国,有93%的MLB体育场,75%的NFL体育场,53%的NBA体育场,以及47%的NHL体育场都部署了Beacon,目的就是为了能够更好的诱导球迷消费。你是球队的忠实粉丝,Beacon会推送球队纪念品的打折信息;比赛进行到一半,Beacon会推送热狗加可乐限时八折的大促;比赛结束了,Beacon会推送下一场比赛的促销信息。当然,对于共享单车,这些都是题外话。但是通过这样一种应用方式,可以将用户和单车的距离拉得更近。

  在共享单车领域,每一台单车都可以作为一个Beacon,目的就是为了能够及时影响用户来使用单车。当用户出了地铁站、离开了写字楼,在街边犹豫彷徨到底是单车、公交还是出租车的时候,“潜伏”在用户周围的单车早已经通过Beacon的方式向用户推送相关的信息,告诉您附近已经有单车,随时可以使用。

  结语

  其实,蓝牙技术和自行车的结合早有先例。在蓝牙技术联盟的官方网站上,已经有发布已采纳的关于自行车应用的应用配置文件(profile)和服务(service):CyclingPowerProfile,CyclingPowerService,CyclingSpeedandCadenceProfile,CyclingSpeedandCadenceService。这些配置文件,对于厂商在单车领域加入低功耗蓝牙技术带来示范效应。

  共享单车与蓝牙技术的结合,改善的不仅是用户体验,更重要的是每一辆单车所承载的潜在价值。蓝牙mesh将于今年发布,今后的蓝牙技术将更加侧重于室内定位和方向找寻,这些蓝牙应用的“红利”无疑将让今后的共享单车受益匪浅:

  寻车灵,长距离找车更方便。

  二维码(QRcode)扫描,蓝牙更加安全。

  高速率,更新程序更快。整个单车的程序都可以更新。

  Mesh

  安全性,LESecureConnections.


  蓝牙技术在汽车电子装置中的应用


  一、蓝牙技术的发展

  蓝牙技术,是以公元十世纪统一了国家的丹麦国王哈拉德·布鲁图斯(Harld Bluetooth)的名字命名的。这位与众不同、功绩显赫的丹麦国王,无论如何也没有想到他的名字居然会在千年以后成为一项高新技术的代名词而响彻全球。中文译名取蓝色萌芽可以说是音意双关。

  蓝牙技术(Bluetooth)是由东芝、爱立信、IBM、英特尔、诺基亚发起成立的蓝牙国际集团(Bluetooth SIG,Special Interest Group)采用了技术标准公开的策略来推广成功的,该组织成立于1998年5月。1999年12月1日,美国的软件巨头微软公司也一改过去观望的态度,正式宣布加盟蓝牙特殊利益集团、并与3Com、朗讯、摩托罗拉公司及原有的五家公司一起成为蓝牙特殊利益集团的九个领导成员,共同致力于在全球范围内将此项无线连接技术标准推向市场。到2000年11月, 蓝牙特殊利益集团SIG自成立以来,加盟支持的公司已超过2000余家,其中包括诸如AMD、康柏、DELL、惠普、德仪(TI)、高通以及卡西欧、飞利浦、三星、LG、精工、夏普等许多世界著名的计算机行业、通信领域以及消费电子产品,甚至还有汽车与相机制造商和生产厂家。一项公开的、全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持是以往所罕见的,幕后的原因必然是基于此项蓝牙”技术的产品具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。美国权威性杂志《网络计算》将蓝牙与802.11b无线局域网及宽带技术等评为了“十年来十大热门新技术产品”。可以预计,蓝牙技术将会给现代信息社会中,人们工作和生活方式带来一场新的革命。在不久的未来,基于蓝牙技术的产品将会形成一个新的浪潮,势不可挡地席卷全球。

  二、蓝牙技术

  蓝牙是一种极其先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准,其目标是实现最高数据传输速度1Mbps(有效传输速度为721Kbps)、最大传输距离为10 厘米~10米,通过增加发射功率可达到100米。其使用的收发器是不必经过申请便可使用2.4GHz的ISM(工业、科学、医学)频带,在其上设立79个频带为1MHz的信道,以每秒切换1600次的频率、滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发,,并能够同时支持同步通讯和异步通讯。

  利用蓝牙技术的设备可以和其他七个以内的设备构成所谓的蓝牙微网(Piconet),共享1Mbps的频宽,而一个蓝牙设备可以同时加入8个不同的微网,每个子网分别有1Mbps的传输频宽。运作时,二个以上的装置共享一个频道即构成一个微网,并由其中一个装置主导传输量。由于同一时间每个装置还可以分别隶属于不同的微网,因此,各个蓝牙装置就可通过网网互连,互相传递资讯。当设备未加入蓝牙微网时,它会先进入待机状态,在此状态下,随时监听传呼讯息,直到收到的讯号与自己本身的识别码相关时才会启动自己,并且呼叫连结程序,接着进行识别码的确认及信号时间的同步,以便决定往后跳频,从而建立一个微网络。在这样一个微网中,用户将不再受到各种电缆的束缚,能够轻而易举地拥有一处宝贵的个性化空间,轻松享受无限自由的乐趣。

  采用蓝牙技术,可以通过嵌入在电子装置上的一个写有程序的微电子芯片,使所有相关设备在有效范围内完成相互交换信息、传递数据的工作。它省去了那些将移动电话、个人信息处理系统及其他一些电子设备相互连接的电缆装置。

  当然,作为一种近距离的无线通信技术,蓝牙技术并不是唯一的。但是与其他相应的无线通信技术比较起来,蓝牙技术的优势就在于它的全球统一的、开放的技术标准,蓝牙可传送影音资料,其他则不可能。另外,蓝牙不但可穿透物体传输,且没对准接收模组的方向就可传送资料,这是红外线传输无法作到的。对于移动设备而言,蓝牙具明显优势。蓝牙最大的优势还在于,在更新网络骨干时,如果搭配蓝牙架构进行,使用整体网路的成本肯定比铺设线缆低。

  三、在汽车电子装置上的应用

  蓝牙技术虽然出现不久,但已受到许多方面的关注。它在汽车电子装置上的应用前景非常看好。刚开始,蓝牙技术主要应用在电话方面。但以后会有更多的服务提供,远程车辆状况诊断,车辆安全系统,车对车通讯,多媒体下载等都会实现。

  ABI 发表的有关汽车与无线技术的调查报告显示,随着在汽车中使用蓝牙和Wi-Fi(802.11)无线技术,汽车内外的环境正在发生革命性的变化”。将来,以 Wi-Fi和蓝牙为基础的汽车应用将为各行各业带来新的机会,从硅提供商到硬件制造商、汽车制造商、汽油零售企业等。

  电信正在成为汽车业界蓝牙技术的推动力,另一方面,美国联邦通信委员会(FCC)对DSRC(窄带通信)的5.850~5.925GHz频带的分配推动了Wi-Fi的发展。基此,将会进一步促进收费、移动商务和娱乐等具有相互运用性的基于Wi-Fi的汽车服务。

  不过,要想在汽车的生产工序中使用802.11硬件可能还需要2年左右的时间,但是支持蓝牙的设备则将要配备在美国、日本、欧洲的若干车型中。据报告预测,在2008年之前约20%的新车将嵌入蓝牙硬件,约18%的汽车将嵌入802.11硬件。

  德尔福汽车系统公司已经开发出可以让驾乘人员用语音进行操控的车载蓝牙设备;丰田汽车、日本电装、NTTDOCOMO、松下电器产业、日产汽车和东芝等六家公司共同制订了利用蓝牙技术的车内无线免提规格--“CCAP”。利用该规格,手机通过蓝牙技术无线连接车载音响等设备,在行车时可以构筑更加安全的通话系统。摩托罗拉公司还为汽车生产商推出了一种蓝牙汽车工具包。有了它,用户操控手持蓝牙设备,就能够与汽车设备之间进行无线联系,比如无线遥控打开车门、与车内车辆检测系统无线交换数据库。采用蓝牙技术的车载装置将使人们很容易在车内通过英特网下载音乐、录像和发送电子邮件。

  同时,蓝牙技术还可让用户在驾车时将移动电话和车载电脑进行连接,就算此时你的车载电脑已关闭,也可以“委托”蓝牙去寻找相关资料,在驾驶的同时把问题解决。另外,有了蓝牙技术,驾驶者还可以通过移动电话屏幕随时阅读邮件标题并查阅电子邮件,甚至还可以下载音频和视频内容,这一切使汽车网络化的梦想得以实现。更重要的是,蓝牙可以帮助汽车各部份数据处理器实现无线连接,使车上所有的信息装置都实现数字化,包括汽车车厢、发动机、底盘、电器、座椅等,从而使汽车真正实现网络化与智慧化。用户可以在接近自己汽车的短程范围内,通过手机让汽车预先发动起来,以便随时出发。

  有技术人员预期,将来的汽车一旦发生故障,故障码会立刻显示在电脑屏幕上。驾驶者可以通过“蓝牙”技术发E-mail到指定的汽车维修中心,那里的工程师通过查看故障码和从数据库中调取的车辆相关资料,可以遥控判断故障位置和原因,并拟定解决方案,然后将这些数据返回给驾驶者,由其本人完成数据纠错和故障即时排除。毫无疑问,“蓝牙”技术已经逐步延伸到汽车领域,它将使汽车的内外环境发生革命性的变化。

  然而到目前为止,汽车工业采用蓝牙技术的步伐仍然很缓慢,主要原因是汽车工业对可靠性的要求和面临的环境挑战远远高于台式设备。大部份为买新车至少花费了2 万美元的汽车用户,一般来说很难容忍一些小的计算故障,而对台式系统来说这些问题可被接受。汽车行驶时会遇到不平的路面,不同的外部环境下,车内的温度变化范围可能从-40~185°F,这对车载电子设备来说都是十分不利的。

  Malhotra 说:“如果你想在车内使用电话或其它的免提电子设备,就必须要考虑一些技术问题。”联合商情信息公司分析师Frank Viquez表示:“极端的温度条件和冲击震动是目前为止影响蓝牙产品在汽车工业中获得普及的主要障碍。”Viquez说,“但是,我们开始看到有重大的转机出现。”

  CRS 公司不久前宣布新推的Bluecore-2外部芯片,其处理能力可支持车载免提移动电话,适应在-40-85℃范围内的苛刻环境下工作。该芯片已经开始大批量生产,具有支持免提和其它协议层的功能,例如主控制器接口,不再需要分离的处理器。CSR也向开发蓝牙系统的汽车制造商和第一级供应商,提供包括芯片和支持电路在内的参考设计。

  英飞凌(Infineon)科技公司以及Broadcom公司也已经推出了可以在汽车温度范围下工作的蓝牙芯片。据称,英飞凌的BlueMoon单芯片和 Broadcom的BCM2033单芯片蓝牙系统都具有从-40-105℃温度范围内正常工作的能力。英飞凌还宣称其芯片通过了-40-105℃温度范围内的蓝牙SIG(蓝牙特殊利益小组)认证。这些芯片的问世对于在车辆中引入蓝牙短距离无线技术是非常关键的。为进一步促进蓝牙在汽车工业的广泛应用,AMI-C和SIG等团体还宣称将努力加速标准起草的工作。AMI-C期望能建立规范,把驾驶员与基于蓝牙技术的产品之间交互操作的方式进行标准化。据他们声称,这些标准将有助于减少驾驶员的识别工作。AMI-C也宣布计划解决与其它器件之间的电磁干扰问题,例如工作在相同或临近频率的卫星广播接收机等设备。Malhotra说,“当前,对于蓝牙器件和卫星广播的带外通讯是否会彼此干扰的问题,我们还不能十分肯定。”

  其它的蓝牙供应商也在检查诸如安全性之类的问题。Rappore Technologies公司市场总监Gordon Mella认为,车内蓝牙器件可以发射信号,这些信号可能被临近的车辆截收。他说,“大多数人并不十分了解锁定自己端口的意义,但是我们需要使客户确信,黑客无法闯入他们自己的网络。”该公司不久前发布了名为Rappore Shield v1.0的软件技术,应用于蓝牙设备,解决潜在的安全问题。


责任编辑:Davia

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