互联汽车：数字化正在颠覆汽车行业

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Research公司对互联汽车市场的估值在2019年达到726.8亿美元，并预计到2027年其市值将达到2152.3亿美元。随着该市场价值的快速增长，我们观察到新服务的发展越来越以客户为中心，取代了了驾驶体验。

尽管互联汽车技术的发展产生了对连通性解决方案和驾驶辅助系统的需求，但想在这个市场中占有一席之地的公司仍须面对一些重大挑战。

什么是互联汽车？

互联汽车是指可以与汽车外部的其他系统（例如基础设施、其他车辆或家庭/办公室）进行双向通信的车辆。互联汽车属于构成物联网生态设备的扩展环境。除了可以连接到互联网的所有设备之外，还可以远程管理车辆的某些功能。

除此之外，物联网设备是宝贵的数据和信息资源，可促进相关服务的进一步发展。而且，尽管大多数车主将其描述为与汽车配对的移动应用程序，让用户可以检查燃油水平、打开/关闭车门、控制空调，并在某些情况下启动点火装置，但这项技术远不止于此。

V2C——车与云端互联

让我们集中讨论一些实际案例。如果连接了汽车，它也可能具有带导航功能的卫星导航系统，该系统可以在前路出现交通拥堵时警告驾驶员，并建议替代路线。如果前方线路遭遇暴风雨，导航也会警告驾驶员。那它的工作机制是怎么样的？

预警的实现大多归功于V2C——车与云端互联。如果汽车被盗，驾驶员可利用互联汽车正在发送和收集的数据找到它。远程信息处理数据还有助于了解道路上发生事故的原因，可以分析事故发生之前的情况以及可能导致事故发生的原因。即使管理日期的规则正在动态更改，该数据也可以用于预测性维护。

虽然这对于驾驶员来说似乎是一个不错的功能，但它允许汽车制造商为最终用户提供广泛的基于订阅的功能。服务的可用性可能取决于当前的汽车状态-位置、温度和技术可用性。

例如：在冬季，如果汽车配备了加热座椅，并且温度降到了0摄氏度以下，但是此功能的订阅已过期，信息娱乐系统可以建议续费订阅。如果用户这时正好很冷，这种订阅更有吸引力。

V2I——车与基础设施互联

配备了互联汽车技术的车辆不仅仅限于与云通信。这种汽车能够与道路基础设施交换数据和信息，这种功能称为V2I——车与基础设施互联。汽车会处理基础设施组件（路标、车道标志、交通信号灯）的信息，以通过建议决策来提升驾驶体验。在接下来的步骤中，V2I可以为驾驶员提供有关交通拥堵和空闲停车位的信息。

目前，在德国斯图加特，该城市的基础设施为车辆制造商提供实时交通信号灯数据，因此驾驶员不仅可以看到什么灯亮着，而且可以看到他们需要等待多长时间才能再次看到红灯变为绿色。借助无线通信和道路基础设施的数字化，互联汽车技术的这一部分可以快速发展。

V2V——车与车互联

互联汽车技术提供的另一种非常有价值的通信类型是V2V——车与车互联。通过开发一种环境，使众多汽车能够无线交换数据，汽车行业提供了一种新的体验，每辆汽车都可以使用汽车所在网络提供的信息，从而创造更有效的通信，覆盖交通，停车场、替代路线、道路问题，甚至是值得一看的景点。

当一辆汽车在前方几百米急刹车或发生路面打滑，其ABS、ESP或TC系统的使用信息会通知后方汽车，这也会大大提高道路安全性。这不仅具有信息价值，而且还用于自适应巡航控制或旅行辅助系统，并降低了车辆的速度，从而自动提升了旅行者的安全。

V2V通信利用网络和规模效应，连接到网络的用户越多，网络提供的信息就越有用和完整。

互联汽车技术的用例清单受我们的想象力限制，但随着许多团队加入旨在改变我们出行和交流方式的运动而迅速发展起来。互联汽车革命带来了许多变化，并影响了相关行业的用户体验和商业模式。

互联汽车技术如何影响汽车行业的商业模式

互联汽车为包括汽车领域在内的业态环境带来了创新解决方案。原始设备制造商（OEM）有了新的收入来源。现在，车辆允许其用户进入商店并购买可增强客户体验的众多功能和相关服务，例如信息娱乐系统。通过直接向汽车提供售后服务，汽车行业可以通过新渠道获利。此外，这些系统使汽车制造商能够投放广告，从而成为更大的收入来源。

我们观察到，汽车新技术的发展带来了手机市场上的类似变化。当配备操作系统的智能手机成为一种新常态之后，大大增加了新应用程序的数量，这些新应用程序现在使用户可以使用该设备管理众多服务和任务。

但这只是对互联汽车提供的众多商机的介绍。由于数据已成为推动数字经济的新竞争优势，因此，收集和分发有关用户行为和车辆性能的数据被认为具有很高的利润，特别是考虑到保险公司的潜在利益时。

正确使用组装数据可以使OEM深入了解客户行为，从而引导新技术和新产品快速发展，从而改善客户体验，例如预测性维护或车队管理。

互联汽车技术背后的架构

汽车公司利用来自车辆传感器的数据，并允许第三方提供商通过专用API层访问其系统。

系统组成

汽车数字孪生体

数字孪生体是产品、系统或过程的虚拟副本和软件形式。这一概念正在汽车行业得到采用和发展。汽车制造商利用其强大的功能来提高客户满意度、改善车辆和系统的开发方式，并不断创新。

数字孪生体使汽车公司能够从众多传感器中收集各种信息，因为该工具可以捕获车辆产生的操作数据和行为数据。配备了这些传感器的领先汽车企业致力于提高性能和定制用户体验，但同时，它们也必须应对重大挑战。

首先，从车辆获取数据是有问题的。内置硬件的车辆具有特定的限制，这导致提供软件的能力不高。与软件不同，硬件一旦交付就无法轻易适应不断变化的条件，并且至少要这样运行数年。

此外，尽管汽车制造商愿意提供以客户为中心的体验，但仍然必须保护其用户免受多种威胁。为了保护车辆免遭拒绝服务攻击，车辆可以限制请求数量。

总体而言，这是个好主意，但当多个应用程序试图从车辆中获取数据时，例如在租赁领域，可能会产生可怕的影响。数字孪生体可以轻松解决这个复杂的问题。它可以通过简单地在云中收集所有实时车辆数据来向所有应用程序公开数据，而无需它们连接到车辆。

通过使用NoSQL数据库（例如MongoDB或Cassandra）和可靠的通信层，可以实现此模式。数字孪生体可以通过两种可能的方式实现，即单向和双向。

单向数字孪生体仅保存从车辆接收的值，如果发生冲突，它将根据事件时间戳解决问题。但是，这并不意味着导致冲突的事件会被丢弃或丢失，通常每个事件都会发送到数据平台。数据平台这一概念对数据分析很有用，在实施复杂的用例（如分析驾驶员习惯）时变得非常方便。

双向数字孪生体设计基于当前状态和所需状态的概念。车辆正在将当前状态报告给平台，另一方面，平台正在尝试将车辆中的状态更改为所需值。在这种情况下，如果发生冲突，时间戳很重要，因为云中的某些操作可能不会在每种状态下都应用于车辆，例如，车辆行驶时无法禁用发动机。

但是，实现开发数字孪生体的目标可能很棘手，因为这完全取决于原始设备制造商和提供的API。有时它没有提供足够的属性或不提供实时更新。在这种情况下，该模式甚至可能无法实现。

API

首先，设计互联汽车API与为任何其他后端系统设计API并无不同。它应该从对某个领域（在这种情况下是汽车领域）的深入分析开始。然后，应该记录用户故事，并且开发团队基于此应该能够找到通用的部分和需求，从而能够确定最合适的通信协议。有很多可能的解决方案可供选择。

有几种可靠且面向高流量的消息代理，例如Kafka或托管解决方案AWS Kinesis。但是，基于HTTP的最简单解决方案与服务器发送事件或WebSockets一起使用时，也可以处理最复杂的情况。在设计用于移动应用程序的API时，我们还应考虑实现推送通知，以改善用户体验。

在IoT生态系统中设计API时，不能过分依赖与边缘设备的连接。存在许多连接挑战，例如，较弱的蜂窝范围。无法保证何时会下达对汽车的命令，以及汽车是否会在几毫秒内根本没有响应。这里最好的一个模式就是提供异步API。

无论是在车辆与云之间的连接器，还是与车辆的API提供程序进行通信的系统，在哪一层构建软件都没有关系。异步API允许限制资源消耗并避免使系统处于未知状态的超时。最好包含一个连接器，该逻辑可以处理所有连接缺陷。精心设计和开发的连接器应负责重试、限制、批处理以及对请求和响应进行缓存。

OEM现在正在实施统一的API概念，使客户能够通过云端与汽车进行通信，其质量水平与使用直接连接（例如使用Wi-Fi）时相同。这意味着开发人员认为直接与汽车通信或使用云进行通信没有区别。

值得注意的是：统一的API与数字孪生体概念很好配合使用，因为第三方应用程序能够与云中的服务连接，而不是直接与车内软件组件进行通信，从而减少与车辆的通信。

互联汽车技术的下一步发展

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一旦解决了挑战，互联汽车便为汽车制造商和相关行业提供了建立互惠合作关系的机会，新收入来源甚至创造全新商业模式的机会的出现。空中通信（OTA）使得交付的可能性得以实现，它可以向已售出的汽车发送修理、更新和升级的指令，提供新的获利渠道，并维持客户关系。

如前所述，全球互联汽车市场预计到2027年将达到2152.3亿美元。为了获得该市场的股份，汽车公司得下决心调整其流程和运营。在影响互联汽车技术发展的关键因素中，我们可以指出一些关键因素。汽车的平均使用年限约为10年。

今天，汽车制造商就互联汽车做出决策，此决策将从现在起两到四年内投入生产。为了使蜂窝连接策略在12到15年内保持相关性，OEM、远程信息处理控制单元供应商和服务提供商需要共同应对重大挑战和假设。

汽车制造商必须可靠，经济高效且最重要的是在现场安全地管理软件，不仅是补丁修复，而还要不断升级和增强功能。OTA更新的可用性减轻了经销商和认证维修中心的负担，但由于无法突破关键功能，因此需要更好、更广泛的测试。

蜂窝解决方案需要足够灵活，以在车辆使用年限内与新兴网络技术兼容，例如5G将成为未来几年的行业标准。所选解决方案必须在销售和驾驶车辆的所有国家和市场中提供可靠、无缝、不间断的覆盖范围。

解决方案开发人员必须提供可扩展的、具有成本效益的方式来开发可升级的软件，这些软件可以在技术、硬件和芯片组之间通用部署。必须将重点放在自动测试云平台端和车辆端的更改上。

随着互联车辆的激增，汽车行业将需要适应并转变为日益依赖技术。OEM和一级制造商必须与技术专家合作，才能在软件定义的汽车时代蓬勃发展。

由于连通性需要原始设备制造商以外的技能和能力，因此汽车制造商必须是软件开发人员。开放平台环境将极大地鼓励外部开发人员设计用于车辆连接平台的应用程序。

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