最新数据显示，我国新车的车联网渗透率已经突破50%，智能网联正在成为汽车的标配。随着智能网联汽车的快速普及，车载物联网终端市场迎来爆发式增长。T-BOX、OBU车载单元、DMS驾驶员监测系统等车载终端产品需求旺盛，正在成为物联网领域最具增长潜力的赛道。本文从产品设计的角度，分析这些车载终端产品的技术特点和设计要点。

车联网渗透率突破50%！车载物联网终端迎来市场爆发期

汽车产业正在经历百年未有之大变局，电动化、智能化、网联化、共享化成为行业发展的大趋势。其中，网联化是智能化的基础，也是未来汽车产业竞争的制高点。最新数据显示，我国新车的车联网渗透率已经正式突破50%，这意味着现在卖出的新车，一半以上都具备了联网功能。车联网正在从高端配置变成汽车的标配，车载物联网终端市场也因此迎来了爆发式增长。车载T-BOX、OBU车载单元、DMS驾驶员监测系统，这些过去陌生的专业名词，正在成为汽车行业的热门产品。

车载T-BOX，也就是车载智能终端，是汽车实现联网功能最核心的部件。它就像是汽车的"上网猫"，通过内置的移动通信模组，让汽车接入互联网，实现数据传输。T-BOX是所有车联网功能的基础，远程控制车辆、车辆状态监测、紧急救援、OTA升级这些热门功能，都离不开T-BOX的支持。过去只有高端车型才会配备T-BOX，现在越来越多的中端甚至入门级车型也都开始标配。随着车联网渗透率的快速提升，T-BOX的市场规模也在高速增长，已经成为车载电子领域体量最大的产品之一。

从产品设计的角度来看，T-BOX是一个典型的工业级物联网终端产品，和消费级产品有很大不同。首先它的工作环境非常恶劣，汽车上的温度变化范围从零下几十度到零上几十度，还有强烈的震动、电磁干扰，对产品的可靠性和稳定性要求非常高。T-BOX的设计寿命通常要求达到15年或者20万公里，这是普通消费电子产品完全无法想象的。所以在元器件选型、电路设计、结构设计等各个方面，T-BOX都采用了非常保守和可靠的设计方案，宁可牺牲一点性能，也要保证产品在整个生命周期内稳定可靠地工作。

紧凑的结构设计是T-BOX的另一个重要特点。汽车上的安装空间非常宝贵，T-BOX通常都安装在仪表盘内部或者座椅下方，空间非常有限，这就要求产品的体积必须尽可能小。工程师们需要在有限的体积内，集成移动通信模组、卫星定位模块、CAN总线接口、电源管理模块、备用电池等众多功能模块，同时还要保证良好的散热性能和电磁兼容性。T-BOX的PCB板通常都是高密度的多层板，元器件布局非常紧凑，结构设计的难度非常大。而且不同车型的安装空间和接口都不一样，很多时候需要为特定车型做定制化的结构设计。

电源管理也是T-BOX设计的一大难点。汽车的蓄电池容量有限，T-BOX在车辆熄火之后还需要继续工作，保持在线状态，等待远程指令。如果T-BOX的功耗太高，时间长了就会把汽车电瓶的电耗光，导致车辆无法启动。所以低功耗设计是T-BOX最重要的技术指标之一。工程师们需要精心设计电源管理系统，让T-BOX在大部分时间都处于低功耗的休眠状态，只有在需要的时候才唤醒工作。同时还要优化软件逻辑，减少不必要的唤醒和数据传输，尽可能降低平均功耗。功耗控制得好不好，是衡量一款T-BOX产品设计水平的重要标志。

OBU车载单元是另一个快速增长的车载物联网终端产品。OBU主要用于车路协同V2X通信，也就是车辆和道路基础设施之间、车辆和车辆之间的直接通信。通过OBU，车辆可以实时获取前方红绿灯的状态信息，提前调整车速实现绿波通行；可以收到前方事故或者道路施工的预警信息，提前减速避让；还可以和周围的车辆交换位置和速度信息，实现更高级别的自动驾驶。随着车路协同技术的发展和智慧道路的建设，OBU正在成为越来越多新车的标配，未来的市场空间非常广阔。

OBU的技术特点是通信技术复杂，对实时性和可靠性要求极高。车路协同通信关系到行车安全，如果信息传输延迟或者出错，可能会造成严重的交通事故。所以OBU通常采用专门的V2X通信技术，保证通信的低延迟和高可靠性。除了V2X通信模块，OBU通常还集成了高精度定位模块，能够实现厘米级的定位精度。有的OBU还集成了安全加密模块，对通信数据进行加密和认证，防止黑客攻击和数据篡改。这些技术的集成，让OBU的技术含量非常高，设计难度也很大。

DMS驾驶员监测系统是近年来增长最快的车载智能终端产品之一。随着辅助驾驶功能的普及，如何监测驾驶员的状态，确保驾驶员在使用辅助驾驶的时候保持注意力，成为一个非常重要的安全问题。DMS系统通过车内的摄像头，实时监测驾驶员的面部表情、眼球运动、眨眼频率等特征，判断驾驶员是否处于疲劳状态，是否分心玩手机或者打瞌睡。如果发现驾驶员状态异常，系统就会发出警报提醒驾驶员。如果驾驶员没有反应，系统还会自动减速甚至停车，避免发生事故。现在很多国家和地区已经出台法规，要求新车必须配备DMS系统，这大大加速了DMS的普及。

DMS产品的设计难点主要在光学和算法两个方面。车内的光线环境变化非常大，从强烈的阳光直射到完全黑暗的夜晚，摄像头都必须能够清晰地拍摄到驾驶员的面部。这就要求DMS的光学系统要有非常大的动态范围，能够适应不同的光照条件。很多DMS产品都采用了红外摄像头加红外补光灯的方案，不管外界光线如何，都能够清晰地拍摄到驾驶员的面部特征。算法方面，驾驶员状态监测需要非常复杂的计算机视觉和人工智能算法，需要大量的数据训练，才能在各种复杂情况下都能准确判断驾驶员的状态，同时减少误报。

除了上面提到的这几种，还有很多其他类型的车载物联网终端也在快速发展。比如用于车队管理的车载定位终端，用于网约车和出租车的车载视频终端，用于商用车的胎压监测系统，用于新能源汽车的电池管理系统BMS等等。汽车正在变成一个装在轮子上的智能终端，车上的智能设备和传感器越来越多，车载物联网终端市场的未来发展空间不可限量。

车载物联网终端的产品设计理念和消费电子产品有很大不同。消费电子产品追求的是炫酷的外观、强大的性能、丰富的功能，而车载产品追求的第一目标永远是安全可靠。因为汽车是一个高速运动的交通工具，车上任何一个电子部件的故障，都可能导致严重的安全事故。所以在车载产品的设计流程中，可靠性测试和安全认证是非常重要的环节。高低温测试、震动测试、跌落测试、电磁兼容测试，每一项都必须严格通过，产品才能装车使用。

另一个特点是车载产品的生命周期非常长。一部手机用户可能用两三年就换了，而一辆车用户通常会开五到十年甚至更久。所以车载产品的设计必须考虑到很长时间内的兼容性和可维护性。同时汽车行业的开发周期也很长，一款新车型从立项到量产往往需要好几年时间，配套的车载终端开发周期也很长。这就要求车载终端的设计要有一定的前瞻性，能够预见到未来几年技术的发展，保证产品在几年后上市的时候不会过时。

汽车电动化和智能化的浪潮，正在给车载电子行业带来前所未有的发展机遇。过去汽车电子主要掌握在国际Tier1巨头手中，国产厂商很难进入。现在随着中国新能源汽车产业的崛起，以及车联网技术的快速发展，国产车载电子厂商迎来了难得的发展机遇。越来越多的国产车载终端产品开始进入主流车企的供应链，市场份额不断提升。相信在不久的将来，中国厂商会在车载物联网终端领域占据领先地位。