En moderne bil er meget mere end en motor, fire hjul og et elektrisk system. Den indeholder også en lang række radioteknologier, som arbejder i baggrunden, mens vi kører.

Radarsensorer måler afstanden til andre køretøjer. Satellitsignaler hjælper navigationssystemet med at bestemme bilens position. Mobilnetværk forbinder bilen med internettet, og trådløse systemer gør det muligt at låse dørene op uden en traditionel nøgle.

Samtidig udvikles teknologier, hvor biler kan udveksle information direkte med hinanden og med udstyr langs vejene. Det kaldes V2X-kommunikation.

Fælles for disse systemer er, at de anvender elektromagnetiske bølger. Men de fungerer på vidt forskellige måder og har forskellige opgaver.

En moderne bil indeholder mange radiosystemer

Ordet radio får ofte tankerne hen på FM-radio, DAB+ eller kommunikationsradioer. Men radiofrekvenser anvendes til langt mere end tale og underholdning.

En bil kan indeholde flere selvstændige radiosystemer, der arbejder på forskellige frekvenser og benytter forskellige former for signalbehandling.

Nogle systemer udsender signaler, som reflekteres fra omgivelserne. Andre modtager satellitsignaler eller udveksler data med netværk og andre enheder.

Det er vigtigt at skelne mellem disse anvendelser, fordi de ikke alle fungerer som traditionel tovejskommunikation.

Frekvensområderne er vejledende. Den konkrete anvendelse afhænger af køretøjets udstyr, marked og den valgte teknologi.

Bilradar – når bilen måler med radiobølger

En af de vigtigste anvendelser af radioteknologi i moderne biler er radar.

Radar står for Radio Detection and Ranging og bruges til at registrere objekter ved hjælp af radiobølger.

Princippet er, at en radarsensor udsender et elektromagnetisk signal. Når signalet rammer eksempelvis et andet køretøj, bliver en del af energien reflekteret tilbage mod sensoren.

Ved at analysere det modtagne signal kan systemet beregne oplysninger om objektets afstand og relative bevægelse.

Mange moderne bilradarer anvender såkaldt FMCW-teknologi, hvor frekvensen ændres kontrolleret under transmissionen.

Ved at sammenligne det udsendte signal med ekkoet kan radaren beregne afstand og hastighed. Avancerede systemer kan desuden estimere objektets retning.

Hvorfor bruger bilradar frekvenser omkring 77 GHz?

Moderne bilradarer anvender ofte frekvenser i området 76–81 GHz. Det ligger langt over de frekvenser, vi normalt forbinder med VHF- og UHF-kommunikationsradioer.

De høje frekvenser giver mulighed for at konstruere små antenner og kompakte sensorer.

En stor anvendt båndbredde gør det muligt at skelne mellem objekter, som ligger tæt på hinanden i afstand.

Radarsystemer kan derfor placeres diskret i bilens front, hjørner eller bagende.

Den præcise anvendelse afhænger af sensortypen og bilproducentens konstruktion.

Hvad bruger bilen radar til?

Afhængigt af køretøjets udstyr kan radarsensorer indgå i forskellige førerassistentsystemer.

Radar arbejder ofte sammen med kameraer og andre sensorer. Bilen kan dermed kombinere flere forskellige målemetoder.

Radar, kamera og LiDAR – hvad er forskellen?

Selvom radar, kamera og LiDAR alle kan bruges til at undersøge omgivelserne, er deres tekniske principper forskellige.

Radar anvender radiobølger. Kameraer registrerer lys og danner billeder. LiDAR anvender laserlys til at måle afstande.

De forskellige teknologier har hver deres styrker og begrænsninger.

Ingen af teknologierne er perfekte under alle forhold. Eksempelvis kan kraftig nedbør, snavs og andre miljøforhold påvirke sensorerne på forskellige måder.

GPS og Galileo – satellitnavigation er også radioteknik

Når bilens navigationssystem viser positionen på et kort, bygger positionsbestemmelsen ofte på radiosignaler fra satellitter.

Den fælles betegnelse for satellitnavigationssystemer er GNSS – Global Navigation Satellite System.

GNSS omfatter blandt andet det amerikanske GPS og det europæiske Galileo.

Satellitterne udsender radiosignaler med oplysninger om deres position og præcis tid.

Bilens GNSS-modtager analyserer signalerne fra flere satellitter og beregner på den baggrund sin egen position.

Modtageren behøver normalt ikke at sende noget tilbage til satellitterne. Satellitnavigation er derfor grundlæggende en modtagerfunktion.

Hvorfor virker navigation ikke altid i tunneller?

GNSS-signaler er meget svage, når de når frem til Jordens overflade.

Bygninger, tunneller, broer og andre konstruktioner kan blokere eller reflektere signalerne.

Det kan medføre unøjagtig positionsbestemmelse eller helt manglende satellitmodtagelse.

Nogle navigationssystemer kombinerer derfor GNSS med oplysninger fra bilens andre sensorer, eksempelvis hjulhastighed og bevægelsessensorer.

På den måde kan systemet fortsætte med at estimere bilens position, selvom satellitsignalerne kortvarigt forsvinder.

Mobilnetværket forbinder bilen med omverdenen

Mange moderne biler har en indbygget mobilforbindelse, som kan bruges til forskellige digitale tjenester.

Det kan eksempelvis være trafikoplysninger, fjernbetjening fra en mobilapp, softwareopdateringer og kommunikation med bilproducentens serversystemer.

Forbindelsen kan være baseret på LTE eller 5G, afhængigt af bilens udstyr og de tilgængelige mobilnetværk.

Det betyder ikke, at bilen bruger de samme frekvenser eller radioprotokoller som en almindelig kommunikationsradio.

Mobilnetværk anvender deres egne standarder, modulationsformer og netværksprotokoller.

eCall – bilen kan automatisk ringe 112

Et særligt eksempel på radiokommunikation i moderne biler er eCall.

eCall er et nødkaldssystem, som kan kontakte alarmcentralen automatisk ved en alvorlig trafikulykke.

Systemet kan også aktiveres manuelt i biler med den relevante funktion.

Når eCall aktiveres, oprettes en forbindelse til alarmcentralen via mobilkommunikation.

Samtidig kan systemet overføre et begrænset datasæt med blandt andet køretøjets position, tidspunkt og identifikation.

Det gør det muligt for redningstjenesten at få vigtige oplysninger, også hvis føreren ikke selv kan forklare, hvor ulykken er sket.

Hvad sker der teknisk ved et eCall?

Et eCall-system kombinerer flere teknologier, som vi normalt betragter som selvstændige radiosystemer.

Bilens sensorer kan registrere en alvorlig hændelse. GNSS-systemet leverer positionsoplysninger, og mobilkommunikationen bruges til kontakten med alarmcentralen.

Det viser, hvordan radioteknologi kan indgå i et større sikkerhedssystem.

Hvad er V2X-kommunikation?

En af de mest interessante udviklinger inden for radiokommunikation i bilindustrien er V2X – Vehicle-to-Everything.

Begrebet dækker over teknologier, hvor køretøjer kan udveksle information med andre køretøjer, vejinfrastruktur eller andre relevante trafikanter og systemer.

Formålet er blandt andet at forbedre trafiksikkerheden og give køretøjerne flere oplysninger om forhold, som deres egne sensorer ikke nødvendigvis kan registrere.

V2X er en fællesbetegnelse og ikke én bestemt radiostandard.

Hvordan kan V2X forbedre trafiksikkerheden?

En bils egne radarer og kameraer kan kun registrere forhold, som sensorerne har mulighed for at måle.

En lastbil, en bygning eller et vejsving kan skjule trafikanter og andre forhindringer.

Med V2X kan et køretøj i princippet modtage oplysninger fra andre køretøjer eller fra vejinfrastrukturen.

Eksempelvis kan et køretøj, der nærmer sig et farligt område, modtage en advarsel, før dets egne sensorer kan registrere situationen.

Hvilke frekvenser anvender V2X?

Direkte kommunikation mellem køretøjer er blandt andet blevet udviklet omkring frekvensområdet 5,9 GHz.

I Europa er dette frekvensområde relevant for intelligente transportsystemer, også kaldet ITS.

To teknologifamilier er særligt interessante:

ITS-G5 er baseret på teknologi fra IEEE 802.11-familien og er udviklet til direkte kommunikation mellem køretøjer og vejinfrastruktur.

Cellular V2X (C-V2X) anvender teknologi fra mobilkommunikationens standardfamilie. Afhængigt af den konkrete løsning kan kommunikationen foregå direkte mellem enheder eller gennem et mobilnetværk.

Direkte V2X-kommunikation kræver derfor ikke nødvendigvis, at informationerne først passerer gennem en mobilmast.

Kan alle moderne biler kommunikere med hinanden?

Nej. Selvom en bil har radar, GPS, internetforbindelse og avancerede førerassistentsystemer, betyder det ikke automatisk, at den understøtter direkte V2X-kommunikation.

For at systemerne kan udveksle brugbare oplysninger, skal de blandt andet understøtte kompatible radioteknologier, kommunikationsprotokoller og relevante sikkerhedsmekanismer.

Udbredelsen afhænger desuden af bilproducenter, infrastruktur, standardisering og regionale forhold.

Derfor er det vigtigt at skelne mellem V2X som teknologisk mulighed og funktioner, der faktisk er installeret og aktiveret i et bestemt køretøj.

Hvorfor er antenner vigtige i moderne biler?

Selvom meget af radioteknologien er skjult, er antenner fortsat en afgørende del af systemerne.

En moderne bil kan indeholde antenner til blandt andet FM, DAB+, GNSS, mobilkommunikation, Wi-Fi og Bluetooth.

Nogle antenner er samlet i en antenneenhed på taget, mens andre er integreret i ruder, spoilere eller andre dele af karrosseriet.

Placeringen er vigtig, fordi bilens metaldele kan påvirke signalernes udbredelse.

Forskellige frekvenser stiller desuden forskellige krav til antennens konstruktion.

Hvorfor kan mobilforbindelsen være dårlig inde i bilen?

Bilens karrosseri kan påvirke radiomodtagelsen, fordi metaldele kan skærme eller reflektere elektromagnetiske bølger.

En mobiltelefon inde i kabinen kan derfor under visse forhold have dårligere forbindelse end en antenne, der er placeret udvendigt.

Det er en af grundene til, at indbyggede kommunikationssystemer ofte anvender antenner, som er konstrueret og placeret specifikt til bilens radiosystem.

Den konkrete forskel afhænger dog af bilens konstruktion, frekvens, mobilnetværk og omgivelser.

Bluetooth og Wi-Fi – de små radiosystemer i kabinen

Ud over de store sikkerheds- og kommunikationssystemer indeholder moderne biler også mere velkendte trådløse teknologier.

Bluetooth bruges eksempelvis til håndfri telefoni, musikoverførsel og forbindelse til forskellige enheder.

Wi-Fi kan bruges til lokale dataforbindelser, softwarefunktioner og kommunikation mellem bilens systemer og andre enheder.

Bluetooth og almindelig Wi-Fi anvender radiobølger, men er optimeret til andre opgaver end eksempelvis bilradar og GNSS.

Her bliver rækkevidde, datahastighed, strømforbrug og kompatibilitet væsentlige designhensyn.

Nøglefri adgang – radioen erstatter den mekaniske nøgle

Mange biler kan låses op og startes uden at indsætte en fysisk nøgle i en lås.

Det sker ved hjælp af elektroniske identifikationssystemer og trådløs kommunikation mellem bilen og nøglen eller en anden godkendt enhed.

Den præcise teknologi varierer mellem bilmodeller.

Nogle løsninger kombinerer lavfrekvente signaler og radioforbindelser til identifikation, mens nyere systemer også kan anvende teknologier som Bluetooth og Ultra-Wideband (UWB).

UWB kan blandt andet bruges til præcis afstandsmåling mellem enheder.

Udfordringer ved bilens mange radiosystemer

Når flere radiosystemer arbejder i samme køretøj, stiller det krav til konstruktion og installation.

Systemerne skal kunne fungere uden at skabe uacceptable forstyrrelser for hinanden.

Det handler blandt andet om antenneplacering, filtrering, elektromagnetisk kompatibilitet og korrekt afskærmning af elektronik.

Desuden skal software og hardware være tilstrækkeligt pålidelige til de opgaver, systemerne anvendes til.

En fejl i bilens musikstreaming har naturligvis andre konsekvenser end en fejl i et sikkerhedsrelateret system.

Fremtidens biler får endnu mere radioteknologi

Udviklingen peger mod mere avanceret integration mellem sensorer, kommunikationssystemer og software.

Bedre radarsystemer kan give mere detaljerede målinger af omgivelserne.

GNSS kan kombineres med andre positionssensorer for at forbedre navigationen.

Mobilnetværk kan understøtte flere digitale tjenester, mens V2X-teknologi kan åbne mulighed for, at køretøjer udveksler trafikinformation mere direkte.

Der forskes desuden i, hvordan kunstig intelligens og avanceret signalbehandling kan hjælpe med at fortolke information fra flere sensorer samtidigt.

Men det er vigtigt at skelne mellem teknologier, som allerede er almindelige i biler, og løsninger, der stadig er under udvikling eller kun anvendes i udvalgte systemer.

Fra kommunikationsradio til intelligent køretøj

Selvom radioteknologien i moderne biler virker meget forskellig fra en traditionel kommunikationsradio, er grundprincipperne ofte genkendelige.

En radiosender udsender elektromagnetisk energi. En antenne sørger for, at signalet kan udbrede sig, og en modtager behandler den energi, som bliver opfanget.

Frekvens, modulation, båndbredde, antenneforhold og signalbehandling er stadig centrale begreber.

Forskellen er, at radioteknologien i bilen anvendes til langt flere opgaver end almindelig talekommunikation.

Konklusion: Radiobølger er blevet en vigtig del af bilen

Radioteknologien har fået en langt større rolle i bilindustrien end blot at levere musik fra FM- eller DAB+-radioen.

I dag bruges radiobølger til afstandsmåling, satellitnavigation, nødkald, mobilkommunikation og trådløs betjening.

Med V2X udvikles desuden muligheder for, at køretøjer kan udveksle oplysninger om trafikken og deres omgivelser.

Det er endnu et eksempel på, hvor alsidig radioteknologien er blevet.

Fra en enkel radiosender til avancerede radarsensorer og intelligente kommunikationsnetværk bygger teknologien stadig på de samme grundlæggende principper: frekvenser, antenner, elektromagnetiske bølger og behandling af radiosignaler.