في عصرنا الحالي الذي يشهد تقدماً تكنولوجياً سريعاً، لم تعد السيارات ذاتية القيادة مجرد خيال من أفلام الخيال العلمي، بل أصبحت التكنولوجيا المتطورة حقيقة واقعة تدريجياً. ومع ذلك، لا يزال لدى العديد من الناس العديد من الأسئلة حول البنية الداخلية للمركبات ذاتية القيادة، لا سيما كيفية عمل تلك الأجهزة الإلكترونية التي تبدو معقدة. اليوم، سنكشف النقاب عن لغز "المركز العصبي" للمركبات ذاتية القيادة - بوابة السيارة. وباستخدام بوابة شبكة السيارة SV900-5G كمثال، سنقدم تحليلاً مفصلاً لكيفية توصيلها بين الأجهزة المختلفة لجعل السيارة بأكملها "ذكية".

ما هي بوابة المركبة؟ لماذا تحتاجها المركبات ذاتية القيادة؟

تخيل لو قارنا السيارة ذاتية القيادة بالإنسان: أجهزة الاستشعار المختلفة ستكون بمثابة العينين والأذنين، وأجهزة التحكم ستكون بمثابة الدماغ، و بوابة السيارة سيكون الجهاز العصبي المركزي. وهو مسؤول عن تمكين "الأعضاء" المختلفة داخل المركبة من "التواصل" مع بعضها البعض مع الحفاظ على الاتصال بالعالم الخارجي.إن بوابة السيارة SV900 هي في الأساس جهاز توجيه عالي الأداء مصمم خصيصًا لتطبيقات السيارات، ولكن وظائفها تتجاوز بكثير وظائف أجهزة التوجيه العادية. يجب ألا تتعامل مع نقل البيانات بين الأجهزة داخل السيارة فحسب، بل يجب أن تضمن أيضًا اتصالاً مستقرًا بين السيارة والشبكات الخارجية، وتدعم طرق اتصال متعددة بما في ذلك شبكات الهاتف المحمول 5G/4G ونقاط اتصال WiFi وبروتوكولات الاتصالات الصناعية المختلفة.

الهوية "متعددة المواهب" لبوابة المركبات SV900

تم تصميم بوابة شبكة السيارة SV900-5G SV900-5G خصيصًا لشبكات السيارات، و V2X (من السيارة إلى كل شيء)، وتطبيقات شبكة WiFi 

. وهو يدعم شبكات 4G/5G ثنائية الوضع، ويتميز بتصميم موصل طيران M12، وهو محكم الإغلاق بالكامل، ويتمتع بعمر تصميمي يصل إلى عدة سنوات، وقادر على التشغيل المستقر في بيئات السيارات القاسية.يتكامل هذا "الصندوق الصغير" مع العديد من الوظائف: فهو يدعم الوصول إلى شبكة الجيل الخامس، والتكرار السلكي واللاسلكي المزدوج للشبكة، وبروتوكولات التوجيه الديناميكي، وميزات أمان جدار الحماية، والترقيات عن بُعد . يمكن القول إنه جهاز أساسي لا غنى عنه في المركبات ذاتية القيادة.

تحليل الواجهة: مهمة كل كابل

واجهات الشبكة - قنوات عالية السرعة للأجهزة داخل المركبة

تم تجهيز SV900 بواجهات شبكة متعددة، تستخدم جميعها موصلات طيران M12 . وتتميز هذه الموصلات بخصائص مقاومة للماء والغبار والاهتزازات، مما يجعلها مناسبة للغاية لبيئات السيارات.إن واجهة WLAN (1 وحدة) عبارة عن واجهة شبكة محلية/شبكة محلية/شبكة واسعة محددة برمجيًا يمكن تهيئتها كواجهة شبكة محلية أو واجهة شبكة واسعة حسب الحاجة . يمكن توصيله عبر كابلات الشبكة، ويمكنه الاتصال بأجهزة التوجيه المنبع أو أجهزة الشبكة الأخرى، مما يوفر تكوينًا مرنًا لبنية الشبكة لنظام شبكة السيارة بالكامل.إن واجهات الشبكة المحلية (4 منافذ جيجابت) هي قنوات الاتصال الأساسية لأجهزة السيارة .

من خلال كابلات الشبكة، يمكن لهذه الواجهات توصيل أجهزة الكمبيوتر والكاميرات والكاميرات و"ليدار" وشاشات العرض وغيرها من الأجهزة التي تتطلب نقل بيانات عالية السرعة. وتدعم كل واجهة معدلات نقل 10/100/1000 ميجابت في الثانية، مما يلبي تماماً متطلبات المركبات ذاتية القيادة لمعالجة كميات كبيرة من البيانات في الوقت الحقيقي.تخيل سيارة ذاتية القيادة مزودة بعشرات الكاميرات ووحدات ليدار متعددة ورادارات الموجات المليمترية وغيرها من أجهزة الاستشعار، فكمية البيانات التي تولدها هذه الأجهزة في الثانية الواحدة مذهلة. تعمل واجهات الشبكة المحلية هذه مثل الطرق السريعة، مما يضمن إمكانية نقل البيانات بسرعة وموثوقية إلى أجهزة الكمبيوتر في السيارة لمعالجتها.

واجهات الاتصال - جسور "المحادثة" مع المركبة

بالإضافة إلى واجهات الشبكة، تم تجهيز SV900 بواجهات اتصال مختلفة لتوصيل أنواع مختلفة من الأجهزة.

إن واجهة RS232 (1 وحدة) عبارة عن واجهة اتصال تسلسلي تقليدية تستخدم بشكل أساسي لتوصيل وحدات GPS أو أجهزة الاستشعار التقليدية أو معدات تصحيح الأخطاء . من خلال الكابلات التسلسلية RS232، يمكن للبوابة الحصول على معلومات دقيقة عن تحديد المواقع أو التواصل مع بعض الأجهزة القديمة. على الرغم من أن هذه الواجهة ذات معدلات نقل محدودة، إلا أنه لا يمكن الاستغناء عنها في بعض التطبيقات المحددة.إن واجهة RS485 (1 وحدة) هي واجهة اتصالات من الدرجة الصناعية تدعم الإرسال لمسافات طويلة واتصالات متعددة الأجهزة .

من خلال الكابلات المزدوجة الملتوية RS485، يمكنها توصيل العديد من المستشعرات الصناعية والمشغلات والأجهزة الأخرى. تدعم هذه الواجهة أيضًا بروتوكول Modbus RTU، المستخدم على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية.

إن واجهة CAN (1 وحدة) قد تكون واحدة من أهم واجهات الاتصال البينية . CAN (شبكة منطقة التحكّم) هو بروتوكول الاتصال القياسي في صناعة السيارات، وتدعم جميع وحدات التحكّم الإلكترونية في السيارات تقريبًا بروتوكول CAN. من خلال كابلات ناقل CAN، يمكن للبوابة الاتصال مباشرةً بشبكة ناقل CAN في السيارة، والتواصل مع وحدات التحكم في المحرك ووحدات التحكم في ناقل الحركة ووحدات التحكم في الهيكل وغيرها للحصول على معلومات حالة السيارة في الوقت الحقيقي مثل السرعة وزاوية التوجيه وحالة الكبح.وهذا يشبه تركيب "مترجم" للبوابة، مما يمكّنها من فهم "لغة" السيارة وبالتالي تحقيق المراقبة والتحكم في حالة السيارة.

واجهات الهوائي - نوافذ إلى العالم الخارجي

تم تجهيز SV900 بواجهات هوائيات متعددة، وكلها تستخدم موصلات Fakra، وهي موصلات ترددات لاسلكية قياسية في صناعة السيارات .إن واجهات هوائي الشبكة الخلوية (8 وحدات) دعم توصيلات شبكة 5G/4G من خلال كابلات تردد لاسلكي بمقاومة 50Ω متصلة بهوائيات خارجية .

وتدعم هذه الواجهات الثماني نطاقات تردد متعددة، بما في ذلك نطاقات الجيل الخامس N1/N3/N5/N7/N8/N20/N28 ونطاقات الجيل الرابع B1/B3/B5/B7/B8، وغيرها.لماذا هناك حاجة إلى العديد من واجهات الهوائي؟ هذا لأن شبكات 5G/4G تستخدم نطاقات تردد متعددة، وتتطلب النطاقات المختلفة هوائيات مختلفة لتحسين استقبال الإشارة. يمكن للأنظمة متعددة الهوائيات أيضًا تطبيق تقنية MIMO (مدخلات متعددة ومخرجات متعددة)، مما يحسن بشكل كبير من معدلات نقل البيانات وجودة الإشارة.

إن واجهات هوائي WiFi (4 وحدات) دعم شبكة WiFi مزدوجة النطاق 2.4G/5.8G بمعدلات نقل قصوى تصل إلى 1774 ميجابت في الثانية، وتدعم أحدث معيار WiFi6 . يمكن أن توفر هذه الواجهات خدمات نقطة اتصال WiFi عالية السرعة لركاب السيارة، ويمكن استخدامها أيضاً لاتصالات السيارة بشبكات WiFi المحيطة.

واجهات أخرى - التكوين الوظيفي الكامل للوظائف

إن فتحات بطاقة SIM (2 وحدة) دعم بطاقات SIM القياسية وبطاقات ESIM . يتيح تصميم البطاقة المزدوجة إمكانية النسخ الاحتياطي للشبكة أو التبديل بين شركات الاتصالات المختلفة، مما يضمن موثوقية الاتصال بالشبكة.إن واجهة GPIO (اختياري) يمكن توصيل العديد من أجهزة الإدخال/الإخراج الرقمية، مثل مرحلات التحكم والمفاتيح، مما يوفر إمكانات توسعية للتطبيقات الخاصة .إن زر إعادة الضبط يُستخدم لاستعادة الجهاز إلى إعدادات المصنع، وهو أمر مفيد جدًا للصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

سيناريوهات التطبيق العملي: جلب المركبات ذاتية القيادة إلى "الحياة"

في التطبيقات العملية، تعمل بوابة السيارة SV900 كمركز قيادة، حيث تقوم بتنسيق عمل الأجهزة المختلفة داخل السيارة.عند بدء تشغيل السيارة ذاتية القيادة، تتصل البوابة أولاً بأنظمة التحكم في السيارة من خلال واجهة CAN، وتحصل على معلومات حالة السيارة الأساسية. وفي الوقت نفسه، تبدأ الكاميرات وأجهزة LiDAR وأجهزة الاستشعار الأخرى المتصلة من خلال واجهات الشبكة المحلية بالعمل، مع نقل الكميات الكبيرة من البيانات التي تولدها إلى كمبيوتر السيارة لمعالجتها عبر شبكات جيجابت.يقوم كمبيوتر السيارة بتحليل هذه البيانات، ويتخذ قرارات القيادة، ثم يرسل أوامر التحكم إلى المشغلات المقابلة من خلال البوابة. وطوال هذه العملية، تحافظ البوابة على الاتصال بالخوادم السحابية من خلال شبكة 5G/4G، وتحصل على معلومات حركة المرور في الوقت الحقيقي وتحديثات الخرائط وغيرها من البيانات.إذا كان هناك ركاب في السيارة، يمكنهم الوصول إلى الإنترنت للترفيه من خلال نقطة اتصال WiFi التي توفرها البوابة. وفي الوقت نفسه، يمكن للبوابة أيضًا الحصول على معلومات دقيقة عن الموقع من خلال وحدات النظام العالمي لتحديد المواقع (GPS)، مما يوفر الدعم لأنظمة الملاحة والإرسال.

الأمان والموثوقية: الضمانات الأساسية

وباعتباره جهازاً بالغ الأهمية للمركبة، فقد تم تطبيق تدابير أمان وموثوقية واسعة النطاق على جهاز SV900 . وهو يدعم جدار الحماية، ومكافحة هجمات DDoS، وقائمة التحكم في الوصول، ووظائف أمان الشبكة الأخرى، بالإضافة إلى VPN، وتشفير SSL، وتقنيات أخرى لضمان أمان نقل البيانات.الجهاز نفسه حاصل على شهادة مستوى الحماية IP40 مع مقاومة جيدة للغبار والماء . يتجاوز متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) 100,000 ساعة، مما يضمن تشغيلًا موثوقًا على المدى الطويل.

الخاتمة: أساس التنقل الذكي

على الرغم من أن بوابة المركبة SV900 تبدو مجرد "صندوق" صغير، إلا أنها تحمل مسؤولية مهمة تتمثل في تمكين المركبات ذاتية القيادة من التواصل مع العالم الخارجي. فمن خلال العديد من الواجهات وكابلات التوصيل المختلفة، تقوم البوابة بتوصيل مختلف الأجهزة داخل السيارة بشكل عضوي، لتشكل نظام شبكة مركبات فعال وآمن وموثوق به.مع انتشار تكنولوجيا الجيل الخامس 5G وتطوير شبكات المركبات، ستلعب بوابات المركبات مثل SV900 أدواراً متزايدة الأهمية.

فهي ليست الأساس التقني لتحقيق القيادة الذاتية فحسب، بل هي أيضًا مكونات مهمة لتعزيز تطوير النقل الذكي والمدن الذكية.في المستقبل القريب، عندما نجلس في مركبات ذاتية القيادة ونستمتع بالتنقل المريح، قد نعتبر أن وراء كل هذا "مركزاً عصبياً" صغيراً يعمل بصمت، ويربط العالم الذكي من مركبة إلى مركبة، ومن مركبة إلى بنية تحتية، ومن مركبة إلى بنية تحتية، ومن مركبة إلى اتصالات سحابية.