CN111555766A - 一种车载终端系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载终端系统，其包括无线信号收发模块，设置于车顶鲨鱼鳍内；所述无线信号收发模块包含多个天线；处理控制模块，设置于车顶内部且位于所述无线信号收发模块下侧，通过威尔金森功分器与所述无线信号收发模块连接；车机，设置于车内中控台上，通过光纤与所述处理控制模块连接。该发明能解决目前的智能网联汽车的开发成本较高、开发难度较大和周期难以控制问题。

Description

一种车载终端系统

技术领域

本申请涉及车载技术领域，尤其涉及一种车载终端系统。

背景技术

智能网联汽车已成为全球发展趋势，我国正处于汽车大国向汽车强国转型的关键期，其中，智能网联汽车的发展对我国汽车的发展和崛起将起到极其重要的作用。作为智能网联汽车的关键部件的车载终端的研发、设计、应用和普及，将直接影响新时代我国汽车行业的发展和未来。

目前车载终端种类繁多，一辆汽车需要装载很多终端子系统，例如：天线系统、车联网系统、电子不停车收费(Electronic Toll Collection，ETC)系统、车机系统等。由于各个终端系统都是独立开发的，各个终端子系统之间协调起来比较困难，整个车载终端的可靠性受到各终端子系统的影响，导致整个智能网联汽车的开发成本较高、整体开发难度较高和周期难以控制。

发明内容

本说明书公开一种车载终端系统，以解决目前的智能网联汽车的开发成本较高、整体开发难度较高和周期难以控制的问题。

为了解决上述问题，本说明书采用下述技术方案：

一种车载终端系统，包括：

无线信号收发模块，设置于车顶鲨鱼鳍内；所述无线信号收发模块包含多个天线；

处理控制模块，设置于车顶内部且位于所述无线信号收发模块下侧，通过威尔金森功分器与所述无线信号收发模块连接；

车机，设置于车内中控台上，通过光纤与所述处理控制模块连接。

可选的，所述无线信号收发模块包括：电路板；所述多个天线设置于所述电路板上；所述多个天线包括ETC信号收发天线、无线网络信号收发天线、V2X信号收发天线、UWB信号收发天线、移动通信信号收发天线、GNSS信号收发天线以及无线电广播信号收发天线。

可选的，所述电路板上信号频段相近的天线之间的距离不小于预设的距离阈值。

可选的，所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式。

可选的，所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式，包括：

所述V2X信号收发天线设置为垂直极化；所述无线网络信号收发天线设置为水平极化；所述无线电广播信号收发天线设置为垂直极化；所述UWB信号收发天线设置为水平极化；所述移动通信信号收发天线设置为垂直极化；所述ETC信号收发天线设置为水平极化；所述GNSS信号收发天线设置为圆极化。

可选的，所述多个天线中的各天线的邻侧设置有预设频段的吸波材料；所述预设频段为与所述各天线相邻地部署的天线的工作频段。

可选的，所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的电磁波模式。

可选的，所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的电磁波模式，包括：若该天线的电磁波设置为横电波，则与该天线相邻地部署的天线的电磁波设置为横磁波。

可选的，所述无线信号收发模块包括：超宽带天线或多频段天线。

可选的，所述处理控制模块包括：数字信号转换单元、电光信号转换单元、射频信号转换单元和光电信号转换单元。

本说明书采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本说明书实施例公开的车载终端系统，通过处理控制模块、无线信号收发模块和车机实现了一体化集成式的车载终端系统，由于无线信号收发模块可以包含多个天线，通过处理控制模块可以对多个天线收发的信号进行处理，不仅可以实现现有技术中各终端子系统的所具备的功能，还可以实现整体协同开发，降低车载终端系统的开发成本、开发难度和避免开发周期难以控制的问题。

另一方面，通过将无线信号收发模块与处理控制模块分开设计，处理控制模块通过威尔金森功分器连接并位于无线信号收发模块下侧，可以大大缩减收发信号到处理信号的距离，降低信号的路径损耗和信号的时延。通过将核心处理模块部署在车顶内部，可以降低环境对处理控制模块的影响和避免电磁干扰。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的车载终端系统的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的无线信号收发模块的结构示意图；

图3为本说明书实施例提供的威尔金森功分器对各天线的馈电示意图

图4为本说明书实施例提供的的超宽带天线的振幅示意图；

图5为本说明书实施例提供的多频段天线的振幅示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各个实施例公开的技术方案。

请参考图1，本说明书实施例提供的一种车载终端系统的结构示意图，所提供的车载终端系统可以应用于各种车辆中。所提供的车载终端系统，可以包括：

无线信号收发模块101，设置于车顶鲨鱼鳍内；其中，无线信号收发模块可以包含多个天线；

处理控制模块102，设置于车顶内部且位于无线信号收发模块下侧，通过威尔金森功分器与无线信号收发模块连接；

车机103，设置于车内中控台上，通过光纤与处理控制模块连接。

在本说明书一个或多个实施例中，所述多个天线可以包括ETC信号收发天线、无线网络信号收发天线、车用无线通信(vehicle to X，V2X)信号收发天线、无线载波通信(Ultra Wide Band，UWB)信号收发天线、移动通信信号收发天线、全球导航卫星系统定位(Global Navigation Satellite System，GNSS)信号收发天线以及无线电广播信号(AM/FM调频调幅信号)收发天线。当然，也可以根据实际需求包含其它类型的天线，对此本申请不做限制。

在本说明书一个或多个实施例中，为了便于一体化处理各天线收发的无线信号，所述多个天线可以设置于电路板上，所述电路板可以包含于所述无线信号收发模块中。如图2所示的可以是一种包含多个天线的电路板示意图。其中，图2中所示的WiFi或蓝牙(Bluetooth，BT)可以是无线网络信号收发天线，5G天线阵列可以是移动通信信号收发天线，AM/FM调幅调频可以是无线电广播信号收发天线。

可以理解的是，无线信号收发模块除各天线和电路板，为了更加有效的收发信号，还可以包含其它器件，例如，低噪声放大器、滤波器、射频器件等。通过低噪声放大器可以放大微弱信号。通过滤波器可以对特定频率的电磁波进行有效滤除，以得到有效信号。通过射频器件可以将信号辐射到空间中。

在实际应用中，通过威尔金森功分器还可以对各天线进行馈电，基于如图2所示的包含多个天线的电路板示意图，如图3所示的可以是威尔金森功分器对各天线的馈电示意图。

在实际应用中，为了提高无线信号收发模块的可扩展性，还可以在电路板上设置预留天线，通过预留天线可以根据需求接收其它类型的无线信号，该其它类型的无线信号可以是除所述多个天线可接收信号以外的其它信号。

在本说明书提供的一个或多个实施例中，如上所述，车机通过光纤与处理控制模块连接，为了实现通过光纤传输信号，处理控制模块可以包括：数字信号转换单元、电光信号转换单元、射频信号转换单元和光电信号转换单元。

处理控制模块的信号处理流程，可以包括：通过数字信号转换单元，可以将通过无线信号收发模块接收的第一射频信号转换为第一数字信号；通过电信号转换单元将第一数字信号转换为第一光信号；将第一光信号通过光纤传输给车机；相应的，还可以接收车机通过光纤传输的第二光信号；通过光电信号转换单元，将第二光信号转换为第二数字信号；通过射频信号转换单元，将第二数字信号转换成第二射频信号；将第二射频信号通过威尔金森功分器传输给无线信号收发模块。

在实际应用中，处理控制模块在实现对信号进行处理时，除上述数字信号转换单元、电光信号转换单元、射频信号转换单元和光电信号转换单元等各信号转换单元，还可以包括：集成电路板、总线接口转换模块、eSIM卡模块等，其中，集成电路板中可以包含微处理器、芯片、I/O接口、存储阵列等。在实际应用中，可以将各信号转换单元、总线接口转换模块、eSIM卡模块等通过I/O接口与集成电路板有线连接，当然也可以将各信号转换单元、总线接口转换模块、eSIM卡模块等集成于集成电路板上，对于具体实现形式本申请不做限制。

在本说明书一个或多个实施例中，车机可以包括：微处理器、图形处理器、触摸显示屏、人机界面系统、多媒体影音娱乐系统等。通过设置于车内中控台上的车机，可以实现人机交互。

可以理解的是，本说明书一个或多个实施例中提供的车载终端系统可以应用于各种车辆中，例如，智能网联汽车。

在本说明书实施例中，通过处理控制模块、无线信号收发模块和车机实现了一体化集成式的车载终端系统，由于无线信号收发模块包含多个天线，通过处理控制模块可以对多个天线收发的信号进行处理，不仅可以实现现有技术中各终端子系统的所具备的功能，还可以实现整体协同开发，降低车载终端系统的开发成本、整体开发难度和避免开发周期难以控制的问题。

其中，通过将无线信号收发模块与处理控制模块分开设计，处理控制模块通过威尔金森功分器连接并位于无线信号收发模块下侧，可以大大缩减收发信号到处理信号的距离，降低信号的路径损耗和信号的时延。通过威尔金森功分器还可以对各天线进行馈电。将核心处理模块部署在车顶内部，可以降低环境对处理控制模块的影响和避免电磁干扰。通过光纤连接车机和处理控制模块可以实现高速大容量的信号传输。

在本说明书一个或多个实施例中，由于无线信号收发模块可以包含多个天线，多个天线之间可能产生信号互扰的问题。为了避免信号互扰的问题，可以采用多种实施方式。本说明书实施例中提供以下几种具体实施方式：

具体实施方式一

在实际应用中，考虑到信号频段相近的天线之间的信号互扰问题较为突出，在本说明书实施例中，对于信号频段相近的天线之间可以采用间隔部署，具体来说，可以包括：采用电路板上信号频段相近的天线之间的距离不小于预设的距离阈值的方式，部署电路板上信号频段相近的天线。其中，所述的预设的距离阈值，可以是基于实验得出的信号之间的互扰程度与天线之间的距离的对应关系确定的。比如，假设能够容忍的信号之间的互扰程度，是天线之间的距离不小于d时产生的，那么，可以将d作为所述距离阈值。

可以理解的是，信号频段相近的天线之间的距离是在电路板可允许的长度和宽度的范围内。

其中，预设的距离阈值可以根据电路板的长度和宽度，以及电路板上天线的数量确定设定。

为了便于理解本说明书实施例中的电路板上信号频段相近的天线之间的距离大于预设的距离阈值的方式，这里结合图2所示的一种多个天线在电路板上的布局方式做举例说明。其中，电路板可以是如图2中所示的不规则形状，可以理解的是，该不规则形状的电路板可以是为了满足车顶鲨鱼鳍的设计。假设该电路板沿指定方向(比如水平方向或竖直方向等)的长度为150mm，考虑到电路板上各天线自身还占据空间位置——假设信号频段相近的两个天线共计占据20mm。若距离阈值为40mm，则可以设定电路板上部署天线的距离的取值范围可以为(40mm，130mm]。其中，该取值范围的下限为所述的距离阈值40mm，上限则等于：所述的沿指定方向的长度-两个天线共计占据的20mm。

在一种极端情况下，电路板上信号频段相近的天线之间的距离，可设置为电路板上允许部署的最大间隔距离。比如，继续沿用上例，电路板上部署天线的距离可以为所述取值范围的右端点值，即130mm，该值130mm即允许部署的最大间隔距离。对于可允许部署天线的最大间隔距离，可以根据实际情况，基于电路板沿指定方向的长度以及天线所占据的空间来确定，对此本说明书不做限制。

由于图2所示的电路板上包含8个天线，若假设每行(沿水平方向)部署4个天线，每列(沿竖直方向)部署2个天线可以实现将8个天线均匀的部署在电路板上，但考虑到为满足车顶鲨鱼鳍的设计，电路板的一端较窄，较窄的一端不能满足一列部署2个天线时，则可以多设计一列，即，设计5列天线，其中，2列可以各包含1个天线，其余3列可以各包含2个天线。

可以理解的是，5列天线，列与列之间共计存在4个间隔，若继续沿用前例，假设如图2所示，沿水平方向允许部署的最大间隔距离为130mm，每个间隔可以设置为25mm。那么由于UWB信号收发天线和无线电广播信号收发天线可以是信号频段相近的天线，UWB信号收发天线和无线电广播信号收发天线之间的距离可以是25mm；GNSS信号收发天线与移动通信信号收发天线可以是信号频段相近的天线，GNSS信号收发天线与移动通信信号收发天线之间可以是3个间隔的距离加上2个天线占据的大小，即3×25+20＝95mm；ECT信号收发天线与V2X信号收发天线可以是信号频段相近的天线，ECT信号收发天线与V2X信号收发天线之间的距离可以是4个间隔的距离加上3个天线占据的大小，即4×25+30＝130mm。

需要注意的是，图2所示的多个天线的布局方式是本说明书提供的一种具体实施方式，并不代表本说明书提供的全部实施方式，对于各天线在电路板上具体位置可以根据实际需求确定，例如，图2中ECT信号收发天线与V2X信号收发天线还可以调换位置，即，ECT信号收发天线在左侧，V2X信号收发天线在右侧，或者，预设的距离阈值可以为50mm等。

在方式一中，通过采用电路板上信号频段相近的天线之间的距离不小于预设的距离阈值的方式，可以避免信号频段相近的天线之间产生的信号互扰问题。

具体实施方式二

在实际应用中，虽然上述方式一中信号频段相近的天线之间的距离不小于预设的距离阈值的方式，可以在一定程度上避免信号互扰的问题，但在电路板上可部署天线的空间有限的情况下，物理位置相邻的天线之间也可能产生信号互扰问题，例如，图2中ETC信号收发天线和移动通信信号收发天线可以是物理位置相邻的天线。

在上述方式一的基础上，为了进一步避免信号互相干扰的问题，在本说明书一个或多个实施例中，电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式。

在一种实施方式中，电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式，可以包括：V2X信号收发天线设置为垂直极化；无线网络信号收发天线设置为水平极化；无线电广播信号收发天线设置为垂直极化；UWB信号收发天线设置为水平极化；移动通信信号收发天线设置为垂直极化；ETC信号收发天线设置为水平极化；GNSS信号收发天线设置为圆极化。

需要注意的是，上述一种实施方式中的设置天线极化方式的方案，是本说明书实施例提供的一种具体实施方式，并不代表本说明书全部实施方式。本领域技术人员在上述一种实施方式的启示下，还可做出很多形式，例如，V2X信号收发天线可以设置为水平极化；无线网络信号收发天线可以设置为垂直极化等，均属于本说明书的保护之内。

在方式二中，通过对电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式，可以进一步避免相邻地部署的天线之间可能产生的信号互扰问题。

具体实施方式三

在采用上述方式一或方式二的基础上，还可以在多个天线中的各天线的邻侧设置有预设频段的吸波材料。其中，这里的邻侧可以包括上侧、下侧、左侧和右侧。可以理解的是，吸波材料的设置位置可以根据实际情况设置，例如，图2中所示的一种吸波材料的设置方式，吸波材料可以设置在ETC信号收发天线的下侧和左侧，可以理解的是，由于ETC信号收发天线的上侧和右侧没有相邻天线，为了节约成本可以不设置吸波材料。

在实际应用中，预设频段为与各天线相邻地部署的天线的工作频段。可以理解的是，通过在各天线的邻侧设置相邻天线的工作频段的吸波材料，可以吸收相邻天线的电磁波，同时不会对各天线收发信号产生影响，可以进一步避免信号互扰问题。

在实际应用中，为了便于针对不同频段在各天线的邻侧设置吸波材料，吸波材料可以具体采用涂层型吸波材料，对于涂层的厚度和材料的类型，可以根据该吸波材料所要吸收的频段确定，例如，涂层厚度为2.5mm的尖晶石铁氧体材料，可吸收频率在9GHz的电磁波；涂层厚度为1.7mm～2.5mm的铁氧体加氯丁橡胶材料，可以吸收频段为5GHz～10GHz的电磁波。

在方式三中，通过各天线的邻侧设置有预设频段的吸波材料，可以进一步避免相邻地部署的天线之间可能产生的信号互扰问题。

具体实施方式四

在实际应用中，若通过上述方式二或方式三，还可能不能解决相邻地部署的天线之间信号互扰的问题时，在本说明书实施例中，可以对电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的电磁波模式。

在一种实施方式中，电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的电磁波模式，可以包括：若该天线的电磁波设置为横电波，则与该天线相邻地部署的天线的电磁波设置为横磁波。例如，移动通信信号收发天线和ETC信号收发天线可以是在电路板上相邻地部署的天线，若设置移动通信信号收发天线的电磁波为横电波，则ETC信号收发天线可以设置为横电波。

通过方式四可以使得相邻地部署的天线之间采用不同的电磁波模式，对于相邻地部署的天线之间，也可以进一步避免信号互扰的问题。

需要注意的是，在解决信号互扰的问题时，可以仅采用方式一，或方式一和方式二，或方式一和方式三，当然也可以同时采用上述方式一至方式四等方案，通过对方式一、方式二、方式三和方式四进行排列组合得到的方案均属于本发明的保护范围内。

具体实施方式五

在实际应用中，考虑到无线信号收发模块中可能会包含较多天线，为了尽可能包含较多天线而要避免信号互扰的问题，可以考虑通过增大电路板的长度和宽度来实现，但由于车顶鲨鱼鳍的空间有限，一味增大电路板的长度和宽度可能将不能与车顶鲨鱼鳍的设计尺寸匹配，在本说明书一个或多个实施例中，当无线信号收发模块中包含的天线数量较多，并且通过采用上述方式一至方式四可能不能避免信号互扰的问题时，可以在无线信号收发模块中设置超宽带天线或多频段天线。

通过采用至少一个超宽带天线或多频段天线，可以覆盖不同天线的工作频段，通过结合功分器、合路器、滤波器、低噪声放大器等器件，可以实现不同天线的功能。如图4所示的可以是一种超宽带天线在不同S参数下的振幅图，如图5所示的可以是一种多频段天线在不同S参数下的振幅图，其中S21和S11为S参数。在实际应用中，可以根据需求采用不同S参数下的超宽带天线或多频带天线，从而可以覆盖不同天线的工作频段，并有效减少天线数量，实现避免信号互扰问题。

可以理解的是，超宽带天线和多频段天线可以单独使用，也可以结合使用。选用何种S参数下超宽带天线和多频段天线，需要根据实际需要工作频段设定，对于天线具备的其它特性，如极化、前后比等参数也可以根据实际需要的工作频段设定。

在本说明书一个或多个实施例中，对各天线在电路板上集成形式不做限制，考虑到电路板的集成和车顶鲨鱼鳍内高度限制等问题，各天线可以采用微带或贴片形式设置于电路板上。

在本说明书实施例中，通过采用上述方式一、方式二、方式三、方式四、方式五中的方案，可以有效避免信号互扰的问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例所述的方法。

本说明书上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

上面结合附图对本说明书的实施例进行了描述，但是本说明书并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本说明书宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本说明书的保护之内。

Claims (10)

1.一种车载终端系统，其特征在于，包括：

无线信号收发模块，设置于车顶鲨鱼鳍内；所述无线信号收发模块包含多个天线；

处理控制模块，设置于车顶内部且位于所述无线信号收发模块下侧，通过威尔金森功分器与所述无线信号收发模块连接；

车机，设置于车内中控台上，通过光纤与所述处理控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的车载终端系统，其特征在于，所述无线信号收发模块包括：电路板；所述多个天线设置于所述电路板上；所述多个天线包括ETC信号收发天线、无线网络信号收发天线、V2X信号收发天线、UWB信号收发天线、移动通信信号收发天线、GNSS信号收发天线以及无线电广播信号收发天线。

3.根据权利要求2所述的车载终端系统，其特征在于，

所述电路板上信号频段相近的天线之间的距离不小于预设的距离阈值。

4.根据权利要求3所述的车载终端系统，其特征在于，

所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式。

5.根据权利要求4所述的车载终端系统，其特征在于，所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的天线极化方式，包括：

所述V2X信号收发天线设置为垂直极化；所述无线网络信号收发天线设置为水平极化；所述无线电广播信号收发天线设置为垂直极化；所述UWB信号收发天线设置为水平极化；所述移动通信信号收发天线设置为垂直极化；所述ETC信号收发天线设置为水平极化；所述GNSS信号收发天线设置为圆极化。

6.根据权利要求4所述的车载终端系统，其特征在于，

所述多个天线中的各天线的邻侧设置有预设频段的吸波材料；所述预设频段为与所述各天线相邻地部署的天线的工作频段。

7.根据权利要求6所述的车载终端系统，其特征在于，

所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的电磁波模式。

8.根据权利要求7所述的车载终端系统，其特征在于，所述电路板上相邻地部署的天线，分别设置有不同的电磁波模式，包括：

若该天线的电磁波设置为横电波，则与该天线相邻地部署的天线的电磁波设置为横磁波。

9.根据权利要求1所述的车载终端系统，其特征在于，所述无线信号收发模块包括：

超宽带天线或多频段天线。

10.根据权利要求1所述的车载终端系统，其特征在于，所述处理控制模块包括：数字信号转换单元、电光信号转换单元、射频信号转换单元和光电信号转换单元。

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