车载终端T-BOX技术分析及发展趋势研究

谢卉瑜 边旭东 张亦弛

摘 要：随着汽车产业智能化、网联化进程的不断发展，车载终端T-BOX作为汽车网联化关键零部件，其重要性日益凸显。通过对T-BOX的系统架构梳理、T-BOX主要功能的分析，展现了T-BOX当前技术现状，并结合车路协同技术路线，对T-BOX技术发展趋势进行研究。

关键词：智能网联汽车 T-BOX 发展趋势 车联网

Abstract：With the continuous development of intelligent and connected automobile industry， T-BOX， as a key component of automobile connected， has become increasingly important. Through the system architecture of T-BOX and the analysis of T-BOX's main functions， the current technology status of T-BOX is presented， and the development trend of T-BOX technology is studied in combination with the technical route of vehicle-road cooperation.

Key words：intelligent connected vehicle， T-BOX， development trend， internet of vehicles

1 T-BOX系统架构

车载终端T-BOX是智能网联汽车的关键零部件，是连接车内驾驶员、TSP服务平台，以及手机APP用户的核心枢纽，是车内信号与车外信号的汇聚中心。从功能原理上看，用户通过手机APP端发送控制指令，TSP服务平台将指令发送到T-BOX，然后车辆通过CAN总线，将控制指令发送到对应的车内控制器上，从而实现对车辆的远程控制，同时将反馈信息发送到手机APP端，以便用户查看。

T-BOX主要模块功能介绍如下：

●微控制器MCU主要工作是完成T-BOX系统的电源管理，处理CAN通信以及外部中断处理、4G模块复位及初始化等工作。当车辆发生故障，或遇到紧急情况，车辆会将B-CALL、E-CALL信号直接发送到MCU进行紧急处理，为驾驶员与救援中心建立通话连接。

●4G模块一般采用全网通类型的模块，支持移动/联通/电信的2G/3G/4G网络;采用数据加密的LINUX系统，保证通信的安全可靠。支持GNSS、WiFi及蓝牙等外部设备的扩展，支持高速USB，通过LVDS接口与娱乐主机连接，将网络信号传输到娱乐主机。

●GNSS模块负责车辆的定位，支持GPS和北斗双模定位。定位数据通过LVDS接口传输到娱乐主机，在地图中实时展示车辆当前位置、車速等信息。

●加速度传感器一般采用3轴加速度计，用于实时采集车辆的位姿信息。

●CAN收发器是T-BOX与车辆CAN总线上车身控制器、发动机ECU等零部件进行信息交互的关键器件，可以将来自TSP平台、手机APP端的控制指令通过CAN通信发到对应控制器中，为实现远程控制、故障检测等功能提供支持。

●HSM模块是硬件安全模块，提供加密密钥的安全管理以及加密/解密、数字签名和认证机制，保障T-BOX信息安全。

2 T-BOX功能分析

当前主流T-BOX一般具备以下四大功能，分别是车辆诊断、远程控制、道路救援、网络服务。

2.1 车辆诊断

T-BOX具有CAN收发器，能够将CAN通信报文信息进行解析，从而采集到车辆状态信息，例如车辆发动机转速、车速、挡位、方向盘转向角、制动信号、胎压信号、车辆定位信息，以及相关故障信号等，对于新能源汽车来说，还会采集驱动电机状态、驱动电机转速、电机控制器输入电压、充电状态、总电压、总电流、SOC等数据。数据采集完成之后，T-BOX将数据内容进行加密并上传到系统平台，并为车辆建立车况统计表，定期将车辆诊断报告发到用户手机APP端。在车辆行驶一段时间之后，根据统计数据，系统进行数据分析，为用户提供驾驶行为分析报告，给出驾驶车辆、保养车辆的意见和建议。

用户在手机APP端可以实现对车辆进行远程诊断，检查车辆是否存在故障码。当车辆在行驶途中发生故障，T-BOX将自动收集车辆的故障码，同时发送到系统平台。系统平台对故障码进行解析之后，将故障码所代表的故障信息及时反馈到用户手机APP端，并给出处理措施和建议，故障严重情况下系统平台可以提供道路救援服务。

2.2 道路救援

为解决车辆行驶过程中的安全问题，在T-BOX中设计了紧急救援服务（E-Call）、道路救援服务（B-Call），以及碰撞自动报警等功能。从救援重要程度来讲，碰撞自动报警处于最高优先级，其次是紧急救援服务，最次是道路救援服务。当车辆在行驶途中发生严重碰撞导致气囊弹出，这一信号将以硬线形式第一时间给到T-BOX，经过微处理器MCU处理后，触发4G模块中的通话功能，自动为驾驶员与紧急救援中心建立通话连接，同时T-BOX会将车辆定位信息及相关车况信息一同发送到紧急救援中心。当驾驶员在行驶过程中遇到紧急情况，可以按下E-Call按键，该按键一般布置在座舱顶棚处。按下之后，T-BOX会为驾驶员接通紧急救援中心的电话，人工客服将同时获取驾驶员和车辆定位信息等重要信息，协助驾驶员脱离危险。当车辆在行驶途中发生车胎爆裂、发动机故障时，驾驶员可以按下B-Call按键，T-BOX将为驾驶员接通道路救援电话，可获得换胎、拖车等一系列帮助。道路救援功能的设计在很大程度上保障了驾驶员人身和财产安全，提高了救援服务的效率。

2.3 网络服务

在智能网联汽车中，联网功能是基础服务。基于4G全网通通信模块，当前主流T-BOX产品能够提供4G网络，并向下兼容2G/3G网络。为使娱乐主机具备上网功能，T-BOX与娱乐主机之间建立了USB通信协议，通过LVDS屏蔽线将网络数据传输到娱乐主机。用户就能使用娱乐主机中内置在线音乐、浏览器、在线导航、智能语音等功能，扩展了汽车的娱乐功能。同时，T-BOX还内置WiFi模块，通过娱乐主机中WiFi功能设置界面，可以开启/关闭WiFi热点功能，并为WiFi热点设置密码。这时，T-BOX相当于一个“路由器”，为车辆提供上网服务。此外，T-BOX还支持娱乐主机、以及车内关键控制器的OTA升级，为其提供网络流量。

3 T-BOX发展趋势

随着《新一代人工智能发展规划》、《交通强国建设纲要》、“新基建”，以及《智能汽车创新发展战略》等国家政策的密集发布，车联网（智能网联汽车）在我国呈现出如火如荼发展势头。由我国主导的C-V2X车路协同取得长足进展，其中“智慧的路”主要由政府主导，我国已建成全球最大5G网络，5G基站超过71万个;以路侧单元RSU为代表的智能化路侧设备已在无锡、天津、长沙、重庆等国家级车联网先导区内完成了规模化部署。与“智慧的路”进行信息交互的车载单元OBU则处于由后装市场向前装市场过渡阶段。

T-BOX与OBU两者合二为一是大势所趋。随着车企对自动驾驶技术认识的不断深入，发现仅依靠单车智能来实现自动驾驶这条路线走不通，逐步转向车路协同技术路线来提升自身车辆的自动驾驶水平，从而不断加深对V2X通信、车载单元OBU的研究[7]。在产品研究上发现，车载单元OBU是安装在车内来实现V2X通信的硬件设备，在内部组成上包括4G/5G模组、V2X通信模组，同时OBU需要进行数据收发、读取CAN总线数据，那么组成上还会包括CAN收发器和微控制器MCU等器件。通过与T-BOX进行对比，发现二者存在非常多的共同点：网络通信、CAN报文收发、GNSS定位等。如果将OBU进行前装设计，最为可行的方案就是将T-BOX与OBU集成，两者合二为一。

新一代T-BOX将会是集成5G通信模块、V2X通信模块、微处理器MCU、电源管理、WiFi模块、蓝牙模块、GNSS模块等器件于一体的综合产品，系统架构如图2所示。它不僅能完成4G T-BOX所具备的全部功能，还能进行车车信息（V2V）、车路信息（V2I）、车人信息（V2P）等V2X信息交互，助力自动驾驶汽车由当前L2级向L3、L4甚至L5级演进。目前，华为推出的车载模组MH5000，能够同时支持5G通信和C-V2X通信，已与国内多家车企达成合作。在技术可行的基础上，借助政策东风，新一代T-BOX将会迎来爆发期，产品渗透率会大幅提升。

4 结语

总体来说，车载终端T-BOX是汽车实现网联化、完成远程控制的关键零部件。作为连接车端-云端-手机APP端的交叉信息点，T-BOX正与新一代信息技术不断融合，进行产品升级迭代，集成更多电子商务、智能家居等生活应用APP，从而构建一个完善的人-车-生活智能互联的生态环境，为用户提供更安全、便利的用车体验。

参考文献：

[1]刘彤彤.车联网终端T-Box技术及信息安全分析[J].汽车实用技术，2019（23）.

[2]佚名.一季度前装4G T-Box搭载率41.67%， 4G联网渗透率接近5成.[EB/OL]. （2020-04-26）[2021-3-6].https：//news.yiche.com/hao/wenzhang/33154956.

[3]宁玉桥，马超，刘天宇.智能网联汽车T-Box安全性研究[J].汽车零部件，2020，000（005）：98-101.

[4]夏宝华.C-V2X 5G T-Box技术方案[J]. 电子技术与软件工程，2020（12）：1-8.

[5]李霞，彭宏伟，杜文龙.面向智能网联需求的商用车车载终端开发及应用[J].专用汽车，2020，No.273（02）：46-52.

[6]张东伟，王文扬，杜明星，魏克新. 基于车联网的车辆远程控制系统设计[J]. 制造业自动化， 2017， 39（09）：67-71.

[7]吴冬升.智能网联车载终端渗透率提升之道[J].通信世界，2019，No.820（Z1）：32-35.

作者简介

谢卉瑜：（1993.10—），女，江苏南京人，研究生，工程师。研究方向：智能网联汽车产业研究。