Nadchodzi era autonomicznych pojazdów V2X

Vehicle-to-everything (V2X) to termin określający łączność między pojazdami, w tym: pojazd-pojazd (V2V), pojazd-infrastruktura (V2I), pojazd-dom (V2H), pojazd-chmura (V2C), pojazd-piesi (V2P) oraz pojazd-sieć (V2N).

Takie połączenie samochodu „ze wszystkim” pozwala na tworzenie coraz to nowych poziomów autonomii, w odpowiedzi na oczekiwania kierowców dotyczące lepszej nawigacji, spersonalizowanych systemów informacyjno-rozrywkowych (IVI), konserwacji predykcyjnej i aktualizacji OTA (over-the-air).

Według McKinsey, do 2030 roku około 95% nowych pojazdów na świecie będzie w taki sposób połączonych, w porównaniu z około 50% obecnie. Natomiast 45% będzie miało średniozaawansowaną i zaawansowaną łączność obejmującą funkcje dostępu do osobistych profili usług cyfrowych, ekosystemów i platform, wielozmysłowych interakcji dla wszystkich pasażerów oraz inteligentnego podejmowania decyzji w oparciu o dane środowiskowe.

Łączność taka oznacza, że samochody będą działały jako węzły w Internecie rzeczy (IoT) i oprócz bezpiecznego transportu zafunkcjonują jako platforma dostarczania usług, w ramach współzależności między telematyką pokładową łączącą samochód ze światem zewnętrznym, a usługami i oprogramowaniem w chmurze.

Wkraczamy w erę pojazdów definiowanych programowo

Oznacza to, że architektura pojazdu jest definiowana przez oprogramowanie, zamiast przez sprzęt, a cała koncepcja polega na tym, aby traktować samochód elektryczny (EV) jako komputer o wysokiej wydajności (HPC) na kołach, umożliwiający spersonalizowaną, dwukierunkową "rozmowę" między pojazdem a jego producentem i połączenia w całym ekosystemie. 

Funkcje wysoce zautomatyzowanej jazdy

Inteligentny dostęp, wyświetlacze heads-up w rzeczywistości wirtualnej, zapobieganie kradzieży i śledzenie pojazdu, pomoc w nagłych wypadkach, nawigacja i inne informacje dotyczące podróży. Korzystanie z połączonych systemów wspomagania oznacza miliony godzin czasu jazdy zaoszczędzone dzięki połączonym funkcjom parkingowym, miliardy zaoszczędzone na szkodach materialnych i unikaniu wypadków oraz mniejsza liczba osób rannych lub zabitych.

Aby zapewnić wszystkie te funkcje, dzisiejszy samochód może mieć nawet 150 mln linii kodu oprogramowania, rozproszonych pomiędzy 100 elektronicznych jednostek sterujących (ECU) i rosnącą gamę czujników, kamer, radarów i urządzeń do wykrywania i pomiaru odległości (LiDAR). W zależności od poziomu autonomii, samochody samojezdne generują od 8 do 32 terabajtów danych na każde osiem godzin jazdy.

Łączność jest podstawą autonomicznej jazdy

Oznacza to zaawansowaną inżynierię oprogramowania do przetwarzania, zarządzania i dystrybucji ilości danych generowanych przez protokoły detekcji. Wysoce zautomatyzowane pojazdy w celu ułatwienia funkcji V2X wymagają LiDAR-ów, RADAR-ów, czujników ultradźwiękowych i czujników obrazu, a także szeregu podzespołów przetwarzających.

Na powszechną akceptację całkowicie autonomicznych pojazdów poczekamy jeszcze co najmniej kolejną dekadę, ze względu na konieczność zapewnienia w pełni połączonej infrastruktury i rozwoju innych technologii zapewniających bezpieczną eksploatację i funkcjonalności.

Aplikacje pojazdów połączonych generują duże ilości danych pomiędzy samochodem a chmurą i aby wesprzeć wymagania autonomicznych pojazdów w zakresie podejmowania decyzji w czasie rzeczywistym, przetwarzanie brzegowe (w pojazdach i infrastrukturze brzegowej zapewnianej przez V2X) musi ewoluować w całym ekosystemie.

Wdrażane sieci 5G (a zaraz za nimi 6G) zapewniają szeroki zasięg, szybkość i niewielkie opóźnienia. Jednak pojazdy nadal muszą mieć możliwość oceny i obsługi podstawowych funkcji w obrębie samochodu, niezależnie od łączności zewnętrznej. Jeśli połączenie nawigacyjne ulegnie awarii, pojazd nadal musi posiadać wystarczającą wiedzę, aby funkcjonować i zorientować się, gdzie się znajduje i czego potrzebuje.

Na przykład gdy sygnał GNSS (Global Navigation Satellite System) zostanie utracony podczas przejazdu przez tunel, do określenia swojej pozycji samochód wykorzysta dead reckoning w oparciu o czujniki ruchu i inne wewnętrzne kalibracje. Technologia ta uzupełni tradycyjną nawigację GPS lub GNSS poprzez wykorzystanie algorytmów do przetwarzania danych nawigacyjnych (tj. zmian odległości, kierunku i wysokości).

V2X - ekosystem vehicle-to-everything 

Połączone samochody poruszają się jednocześnie po dwóch drogach. Pierwsza jest fizyczna i ziemska, gdzie koła dotykają ziemi, a druga to super autostrada danych budowana dzięki współpracy inwestycji publicznych i prywatnych. Komunikację pojazdów ze sobą oraz innymi podłączonymi elementami infrastruktury inteligentnych miast, jak sygnalizacja świetlna, przejazdy kolejowe itp. umożliwia zaawansowana telematyka i inne protokoły łączności. V2X umożliwi wszystkim pojazdom na drodze lub w jej pobliżu przekazywanie informacji o swojej pozycji i trajektorii, jak również o dostępnych miejscach parkingowych w czasie zbliżonym do rzeczywistego, za pośrednictwem zestawu uzupełniających się usług komunikacyjnych, w tym sieci komórkowej, technologii radiowej krótkiego zasięgu, systemów nadawczych, a także dodatkowych elementów sieciowych, takich jak bezzałogowe statki powietrzne (UAV) i satelity.

Architektury pojazdów - nie ma "jednego rozmiaru dla wszystkich"

Przetwarzanie stale rosnącej ilość produkowanych danych wymaga wydajnych procesorów i szybkiej komunikacji sieciowej. Pojazdy elektryczne, które kiedyś zawierały do 100 indywidualnych elektronicznych jednostek sterujących (ECU), obecnie ewoluują w kierunku architektury składającej się z kilku wysokowydajnych komputerów (HPC). Konsolidacja funkcji pojazdu umożliwiła konstruktorom uproszczenie konstrukcji pojazdu, zwiększenie wydajności jazdy, zmniejszenie masy pojazdu i kosztów sprzętu oraz stworzenie podstaw dla funkcji następnej generacji, takich jak bezprzewodowe aktualizacje oprogramowania, poprawa bezpieczeństwa i ochrony oraz pełna zdolność do samodzielnej jazdy, czyli wszystkie transformacyjne usługi dostarczane przez pojazd definiowany programowo.

Dzisiejszy samochód podłączony do sieci generuje coraz więcej gigabajtów danych na godzinę. Powoduje to migrację architektur pojazdów z systemów wysoce rozproszonych do opartych na domenach, a w końcu do scentralizowanego systemu kontroli. To z kolei powoduje zmiany w architekturach telematycznych, zwiększając zależność od możliwości przetwarzania danych poza pojazdem (np. AI w chmurze) i wymagając scentralizowanych bramek zarządzających wieloma domenami i możliwościami przetwarzania.

Ponieważ wymagania programowe i sprzętowe pojazdu definiowanego programowo postępują równolegle, zmierzamy w kierunku wysokowydajnych platform obliczeniowych, wykorzystujących scentralizowane i między-domenowe architektury, które są bardziej elastyczne i dają większe możliwości niż te, które mamy obecnie. Pozwoli to na zwinny rozwój oprogramowania (tj. dostarczanie dodatkowych funkcji) aż do momentu wprowadzenia pojazdu na rynek i przez cały cykl jego życia.

Dostosowanie i personalizacja - to ulica dwukierunkowa

Integracja z cyfrowym stylem życia danej osoby staje się ważniejsza niż preferencje dotyczące wyglądu fizycznego samochodu lub czynników związanych z wydajnością mechaniczną. Łączność i technologia oprogramowania umożliwia dosłownie przemieszczanie się tam i z powrotem z "w domu" do "w pojeździe" za pomocą przełącznika oprogramowania.

Jest to punkt zwrotny dla producentów OEM, którzy muszą na nowo zdefiniować doświadczenie użytkownika. Holistyczna integracja zewnętrznych potrzeb kierowcy i pasażerów z ich potrzebami w samochodzie pozwoli na stworzenie silnych powiązań. W miarę jak technologia i oprogramowanie stają się coraz bardziej decydującymi czynnikami, tradycyjni producenci OEM będą się rozwijać we własnym zakresie, albo poprzez długoterminowe partnerstwo lub joint venture z big tech i innymi podmiotami w ramach rozwijającego się ekosystemu motoryzacyjnego.

Podobnie jak dzisiejszy telefon komórkowy, w pełni połączony samochód przyszłości będzie otwartą i elastyczną platformą sprzętową z dowolnym oprogramowaniem pozwalającym na korzystanie z szerokiej gamy usług pokładowych i pozapokładowych. Jest to również potężne narzędzie do generowania przychodów na długo po zakończeniu sprzedaży.

Aktualizacje OTA (Over-The-Air) eliminują uciążliwe wizyty u dealera, umożliwiają dostrojenie i monitorowanie wydajności oraz dostarczają poprawki do oprogramowania bez konieczności wycofywania produktu z rynku. Warto jednak pamiętać, że łączność otwiera również drzwi dla potencjalnych cyberataków. Dostrzegając to ryzyko, dwa największe organy normalizacyjne w branży - SAE International (SAE) i Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) - opracowały pod koniec 2021 roku nową, przełomową globalną normę w branży motoryzacyjnej, ISO/SAE 21434, Pojazdy drogowe - Inżynieria cyberbezpieczeństwa. 

Innowacje stymulowane przez łączność

Przemysł motoryzacyjny, a także szerszy ekosystem mobilności jest zaangażowany w transformację katalizowaną przez pojawienie się pojazdu definiowanego programowo - zmiana ta przyspiesza wraz z budową coraz solidniejszej i rozproszonej infrastruktury komunikacyjnej zapewniającej łączność z samochodem.

Tradycyjni producenci OEM i producenci części zamiennych oraz firmy z branż Big Tech, twórcy oprogramowania i dostawcy usług telekomunikacyjnych przygotowują się nowych wymagań rynku. Produkt staje się platformą, i to prawdopodobnie taką, która będzie oparta na subskrypcji i usługach jako ekosystem z wieloma partnerami i graczami.

Jednak największa wartość coraz bardziej połączonych samochodów polega na zapewnieniu świadomej i inteligentnej infrastruktury mobilności, która sprawi, że podróżowanie będzie łatwiejsze, mniej stresujące, bezpieczniejsze i bardziej zrównoważone dla wszystkich.

Opracowała: Agnieszka Kubasik

Źródło: Jabil