7 сентября

Интернет автомобилей: первые шаги к беспилотной езде

Блог компании НПП ИТЭЛМАРазработка робототехникиРазработка для интернета вещейИсследования и прогнозы в ITТранспорт
Перевод
Автор оригинала: Egil Juliussen
image

Технологии беспилотной езды во многом полагаются на сетевое взаимодействие транспортных средств, и управление этим взаимодействием становится важным как никогда.

Ожидается, что технологии беспилотного транспорта окажут значительное влияние на интернет автомобилей, поскольку от беспилотных автомобилей будет поступать значительный объем трафика (а также автомобили будут получать больше данных на вход). На графике, приведенном ниже, представлен мой прогноз того, как беспилотный транспорт повлияет на поток данных в сетевых транспортных средствах. Этот прогноз представляет собой общий обзор отрасли интернета автомобилей, и в нем отражены основные сегменты рынка. Представленный график также затрагивает исключительно основные сценарии использования беспилотного транспорта (даже с учетом того, что временные рамки развертывания этих транспортных средств весьма размыты). Приведенная внизу временная шкала, на мой взгляд, скорее оптимистична.

Для обозначения сценариев использования беспилотного транспорта на графике используются цветовые обозначения. Черным цветом отмечены системы ADAS (включая системы 2 и 3 уровней). Беспилотный транспорт для перевозки товаров отмечен светло-голубым цветом, роботизированные такси – темно-голубым. Зеленым цветом отмечены беспилотные грузовики. Беспилотные транспортные средства с фиксированным маршрутом и персональные беспилотные автомобили отмечены красным цветом. Наконец, желтым цветом в правой части графика выделены некоторые вопросы, связанные со сценариями использования беспилотного транспорта.

В каждой категории представлены два блока – с данными, поступающими в автомобиль, и данными, передаваемыми из автомобиля. В этих блоках представлено множество типов данных, все они будут подробно рассмотрены далее. Как и ожидалось, различные сценарии использования беспилотного транспорта будут равнозначно важны для всей отрасли, поскольку в них используются аналогичные технологии.

Автомобили с ADAS


Функции систем ADAS, расположенных в нижней части графика, уже начинают оказывать влияние на положение дел в отрасли. Для автомобилей с системами ADAS и функционалом 2 и 3 уровня автономности особенно важен фактор кибербезопасности, что повышает емкость рынка интернета автомобилей. Для автомобилей с системами ADAS также становятся все более важными обновления ПО по воздуху – это вызвано тем, что после выхода отчетов от Американской автомобильной ассоциации появилась необходимость значительной доработки этих систем. В настоящее время для систем ADAS выпускаются различные функциональные обновления, и со временем это направление будет только развиваться. Такое развитие отрасли указывает на следующую тенденцию: системы ADAS будут обновляться чаще, чем электронные блоки управления.

Также ожидается, что объем данных, генерируемых автомобилями с системами ADAS будет расти. Автомобилям 2 и 3 уровней необходима дорожная и навигационная информация. Все более важным становятся системы Road Experience Management и Roadbook от Mobileye.

Поскольку существует большая неопределенность в отношении того, как водители используют возможности системы ADAS, важно собирать и анализировать модели использования возможностей систем ADAS. Этот фактор также может повлиять на частоту выпуска обновлений ПО.

В современных системах ADAS, вероятно, появится поддержка V2X (сетевое взаимодействие автомобилей и всех прочих объектов) – даже несмотря на битву между V2X-DSRC и C-V2X, двумя конкурирующими технологиями объединения транспортных средств в сеть. Сроки развертывания этих систем и его темп пока неясны, но V2X наверняка расширит спектр сценариев использования интернета автомобилей.

Беспилотные автомобили для перевозки товаров


Одним из последствий пандемии Covid-19 стал тот факт, что перевозка товаров с помощью беспилотных транспортных средств становится одним из основных сегментов рынка беспилотного транспорта. Существует два вида беспилотного транспорта для перевозки товаров: устройства, перемещающиеся по тротуарам, и автомобили, выезжающие на дороги общего пользования. Поскольку в таких транспортных средствах нет пассажиров, потребность в многих привычных функциях сетевого транспорта отпадает. Впрочем, электронным блокам управления потребуется обширная функциональность сетевого взаимодействия (особенно блокам управления беспилотной ездой).

Все это значит, что OTA-обновления (равно как и обновления функциональности) будут особенно важны. Беспилотные автомобили для перевозки товаров могут использоваться компаниями-операторами автопарков, транспортные средства которых могут регулярно возвращаться на базу (обычно такая потребность возникает несколько раз в день). В рамках такого сценария использования обновления систем безопасности могут устанавливаться на домашней станции техобслуживания. Технологии беспроводной связи останутся основой сетевого взаимодействия, хотя для некоторых функций может быть использовано и кабельное соединение.

Также для компаний-операторов будет очень важен вопрос обеспечения кибербезопасности.

Операционные данные таких транспортных средств, вероятно, будут иметь наибольшую важность. Именно эти данные могут стать ключом к улучшению ПО и аппаратуры беспилотных автомобилей (посредством всестороннего анализа).

Беспилотные транспортные средства для перевозки товаров будут пользоваться системами навигации с помощью карт и дорожных данных, и эти данные необходимо регулярно обновлять. Таким образом, обновления в дорожных данных будут собираться беспилотными устройства-курьерами, и по мере необходимости эти обновления будут распространяться по всему автопарку.

Для клиентов подобных сервисов решающее значение будут иметь данные о том, какие товары загружены в автомобиль, и когда они будут доставлены.

Беспилотные транспортные средства с фиксированными маршрутами


Пандемия Covid-19 негативно сказалась на беспилотном транспорте с фиксированными (и изменяемыми) маршрутами, поскольку совместное использование таких транспортных средств стало нежелательным. В список возможных сценариев использования беспилотных транспортных средств с фиксированными маршрутами входят поездки по закрытым площадкам и различные автобусные маршруты. Перспективы использования таких автомобилей должны прийти в норму (возможно, понимание этой нормы изменится) в течение года-двух.

Ключевая функциональность транспортных средств с фиксированными маршрутами пересекается с функциональностью устройств для доставки товаров. Электронные блоки управления будут полагаться на стабильное сетевое соединение, а частота выпуска функциональных обновлений заметно вырастет.

Также для каждого из пассажиров такого автомобиля остро встанет вопрос кибербезопасности – потребуются значительные обновления ПО, направленные на повышение надежности различных систем безопасности (в том числе, бортовому ПО будет необходимо тщательно отслеживать любую подозрительную активность).

Операционные данные транспортных средств с фиксированными маршрутами будут иметь наивысший приоритет – они будут использоваться для повышения безопасности и функциональности ПО и аппаратуры этих автомобилей.

Со стороны пользователей беспилотных маршрутных транспортных средств возникнет запрос на доступ к данным о доступности и времени прибытия таких транспортных средств в режиме реального времени. Точность этих данных будет определять пользовательское удовлетворение и частоту использования услуги.

Изменения в дорожных данных также будут собираться и учитываться, но в данном сегменте рынка они не столь важны по причине того, что поездки будут осуществляться по ограниченному числу маршрутов.

Беспилотные грузовики


В результате пандемии Covid-19 возник большой спрос на услуги по перевозке различных грузов. Сложившаяся на рынке ситуация стимулирует инвестиции в область беспилотных грузовиков. Отрасль беспилотных грузоперевозок имеет разделение на различные направления: перевозки между транспортными узлами, грузовые автомобили для закрытых площадок и перевозки по фиксированным маршрутам.

Возможности сетевого взаимодействия исключительно важны для беспилотных грузовиков. ECU таких грузовиков будут требовать стабильной работы беспроводного соединения, а обновления ПО по воздуху и функциональные обновления будут выпускаться достаточно часто.

Кибербезопасность на различных уровнях важна для всех беспилотных транспортных средств – особенно для грузовиков, учитывая ущерб, который может быть нанесен в результате атак хакеров-злоумышленников. Большая часть беспилотных грузовиков будет относиться к автопаркам, обеспечивающим кибербезопасность различными методами – от широкого спектра бортового ПО для отслеживания рабочих процессов до облачных операционных центров.

Для беспилотных грузовиков будут очень важны операционные данные других беспилотных транспортных средств – они могут стать ключом к обеспечению безопасности и функциональности программного и аппаратного обеспечения.

Для отслеживания трендов обеспечения безопасности на протяжении многих лет потребуются дополнительные данные и анализ работы парков беспилотных грузовиков. Такой подход необходим во всех сценариях использования беспилотного транспорта, но его реализация особенно важна в случае с устройствами, призванными заменить транспортные средства, управляемые человеком. Все эти данные необходимы для того, чтобы доказать безопасность беспилотных транспортных средств по сравнению с управляемыми человеком – данные позволят оценить различные численные метрики, проанализировать условия езды и прочие аналогичные данные.

Данные о грузах и состоянии грузовиков имеют большую важность уже сейчас, но в цепочках поставок будущего (основанных на беспилотном транспорте) они будут иметь решающее значение. В будущем вырастут требования как к подробности этих данных, так и к частоте их обновления.

Роботакси


Большинство испытаний роботизированного такси проводились в самом начале пандемии Covid-19, в дальнейшем возникли задержки и отмены тестов. Почти во всех испытаниях роботакси принимал участие водитель-человек, следивший за безопасностью работы системы. Порядка 5% тестовых поездок, проводимых Waymo в Финиксе проводились без водителя. Законы штата Калифорния допускают тестовые поездки без водителя, но в таком случае необходимо использование удаленного управления. Китайские власти также начинают разрешать использование беспилотных транспортных средств без водителя в некоторых регионах страны.

Роботакси выдвигает куда более весомые требования к работе беспроводного подключения, по сравнению с беспилотными транспортными средствами, о которых шла речь ранее. Как и в других областях отрасли, электронные блоки, отвечающие за управление транспортным средством нуждаются в высокоскоростном беспроводном подключении для частой установки обновлений и расширения функциональности ПО.

Также роботизированные такси нуждаются в обширных возможностях обеспечения кибербезопасности. Большая часть роботакси будут являться частями автопарков, занимающихся продажей поездок, и в этих транспортных средствах будут присутствовать встроенные аппаратные и программные средства защиты. Облачные операционные центры будут отслеживать, анализировать и сравнивать операции сетевого взаимодействия с целью находить необычные паттерны, чтобы проводить расследования и принимать меры в случае необходимости.

Ожидается, что роботакси будет предлагать своим пассажирам широкий спектр контента – в том числе видеоконтента, который ранее не могли потреблять водители обычных автомобилей. Это явление часто называют «пассажирской экономикой» – оно отмечает тот факт, что водитель также стал пассажиром и имеет возможность потреблять видеоконтент. При использовании видео требования к пропускному каналу значительно вырастают, и работа над этим вопросом начнется в области роботакси уже после начала развертывания сервисов.

image

Roadbook от Mobileye представляет собой дорожную карту с разметкой полос (Источник: Mobileye)

Операционные данные будут особенно важны для работы роботакси – они могут быть получены из массивов разнообразных данных, возникающих в процессе работы автопарков. Анализ этих данных может стать ключом к обеспечению безопасности и функциональности аппаратного и программного обеспечения роботакси.

Дополнительные сведения и анализ работы автопарков будут использоваться для совершенствования систем безопасности роботакси на протяжении десятилетий. Такие данные и их анализ потребуются для того, чтобы доказать, что роботакси будет более безопасно, чем существующие таксомоторные компании с водителями-людьми. Важно определить условия вождения, наиболее подходящие для работы роботизированного такси. Если индустрии удастся определить какие данные стоит отслеживать и как ими пользоваться, появится возможность сформулировать промышленные стандарты для анализа и сравнения результатов (равно как и сами результаты, которые позволят продвинуть безопасность беспилотного транспорта в глобальной перспективе).

Тестовые автомобили уже собирают дорожную информацию и сведения об изменениях дорожных условий, и по мере продолжения развертывания сервисов эти процессы будут продолжаться и набирать обороты.

Пассажирская экономика, в свою очередь, увеличит потребность в получении статистических данных о потреблении контента в роботакси. Ключевой вопрос заключается в том, какими настройками конфиденциальности сможет управлять пользователь.

Персональные беспилотные транспортные средства


Персональные беспилотные транспортные средства 4 уровня появятся очень нескоро, а перспективы их развития и развертывания очень размыты. Лучший сценарий выглядит следующим образом: персональные беспилотные транспортные средства будут использовать программные платформы, используемые в автопарках роботакси и смогут предоставлять аналогичные услуги для личного использования. Таким образом, персональные беспилотные транспортные средства будут нуждаться в тех же технологиях интернета автомобилей, что и роботакси.

Пассажирская экономика в персональных беспилотных автомобилях будет более продвинутой, чем в роботакси, поскольку пассажиры будут проводить в таких автомобилях больше времени, что приведет к более обширному потреблению контента и росту нагрузки на каналы беспроводной связи.

Другие вопросы отрасли беспилотного транспорта


На рынке беспилотного транспорта есть ряд задач, отмеченных в желтых блоках на рисунке. Все эти задачи связаны с возможностями беспроводного подключения в беспилотных транспортных средствах.

Удаленное управление – технология, которая может применяться в ряде случаев. Ее суть в том, что транспортное средство будет удаленно управляться оператором, который будет видеть то, что видят сенсоры транспортного средства. Эта технология может кратковременно использоваться в определенных условиях (или как запасной вариант при возникновении каких-либо проблем с ПО). Удаленное управление требует значительной пропускной способности беспроводного подключения для передачи информации с датчиков оператору.

Беспроводные подключения критически важны для всех транспортных средств, из-за чего возникает ключевой вопрос. Необходим ли некоторым беспилотным транспортным средствам резервный канал для обеспечения связи в любой момент времени? Существует и аналогичный вопрос – нужно ли системе кибербезопасности собственное беспроводное подключение для повышения уровня безопасности? Я считаю, что утвердительно можно ответить на второй вопрос. Дополнительный беспроводной канал при необходимости может быть использован как резервный канал связи для передачи данных.

Почти все автомобили, продаваемые в США, имеют «черный ящик», записывающий ключевую информацию c ECU в случае аварии. Впрочем, восстанавливать такие данные трудно и дорого. Я считаю, что данные об аварии с участием беспилотных автомобилей должны храниться в «черном ящике», а также немедленно передаваться нейтральной стороне для хранения и анализа. Такие данные могут передаваться по существующим беспроводным соединениям.

V2X продолжает свой путь в автомобильную индустрии несмотря на противостояние между V2X-DSRC и C-V2X. Беспилотные транспортные средства не требуют поддержки V2X, хотя у этой технологии очень многообещающие возможности интеграции и преимущества. V2X станет еще одним каналом беспроводной связи с транспортными средствами (и другими объектами) по мере развертывания технологии в течение 3-5 лет.

Также любое транспортное средство может использовать данные о потоках трафика, извлекая из них пользу, причем все эти преимущества будут еще более значительны при условии использования V2X. Существует ли возможность (или вероятность) того, что беспилотные транспортные средства смогут взаимодействовать с системами управления дорожными потоками – хотя бы на местном или региональном уровне? Если это возможно, будет ли такая технология внедрена через 10, 15 лет или в будущем?

Наконец, рассмотрим еще пару вопросов, позволяющих расширить сферу интернета автомобилей. Первый вопрос – когда появятся стандарты беспилотного транспорта, сколько их будет, и каких уровней они будут касаться?

Умные города используют данные из автомобилей, подключенных к сети, но большие массивы данных из различных сценариев использования беспилотного транспорта будут еще более полезны. Они позволят извлекать результаты, которые повысят производительность всего городского транспорта. Какие объемы данных для этого необходимы и когда будет организовано это взаимодействие?

Беспилотный транспорт генерирует огромные объемы данных – особенно благодаря датчикам в лидарах, радарах и камерах. Большая часть данных с датчиков недолговечна и никогда не покидает автомобиль. Возникает вопрос: какая часть данных с датчиков будет отправляться автомобилем в облако? Я считаю, что очень небольшая, но общий объем этих данных все равно будет велик.

Таким образом, возникает еще один вопрос. Хранение данных часто используется в качестве компромисса с беспроводной передачей из-за проблем со стоимостью. Память устройств, хранящих данные, очищается после подключение к проводной или беспроводной сети. Я думаю, что встроенная память в беспилотных автомобилях будет использоваться для временного хранения большей части данных, поступающих с датчиков.

Подписывайтесь на каналы:
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения




image

О компании ИТЭЛМА
Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Читать еще полезные статьи:

Теги:Automotiveитэлмакомпоненты для автопроизводителейэлектроника для автотранспортаADASConnected Carsconnectivity
Хабы: Блог компании НПП ИТЭЛМА Разработка робототехники Разработка для интернета вещей Исследования и прогнозы в IT Транспорт
+3
1,1k 9
Комментировать
Лучшие публикации за сутки