ВЫБОР РЕДАКЦИИ

Человеко-машинный интерфейс умных домов и краевой искусственный интеллект

Отсутствие эталонных тестов ADAS – проблема автомобильной промышленности

Датчики и вычислительная мощность ADAS: прогнозы и ожидания

Машинное обучение открывает новые возможности FPGA

Машинное обучение открывает новые возможности FPGA

Экономические аспекты развития технологий искусственного интеллекта

Новые тенденции использования машинного обучения при проектировании и обработке изображений

Пандемия COVID‑19: цифровая трансформация и цепочки поставок Министерства обороны США

О важности понимания всех аспектов проектирования

Руководство электронных фирм – о перспективах 2020 г.: опрос журнала Semiconductor Engineering

Развитие сектора информационных систем краевого искусственного интеллекта

Вопросы обеспечения безопасности Интернета вещей

Работы корпорации OmniVision в области автомобильной безопасности

Проблемы безопасности вычислений и связи

Итоги выставки AutoSens‑2019

Проблемы разработки систем DMS

Arm v9 – новая архитектура фирмы ARM

Платформы и экономика автономных транспортных средств

Комплексное автомобильное ПО: стратегия развития

Комплексное автомобильное ПО: стратегия развития

Выпуск 21 (6720) от 29 октября 2020 г.
РУБРИКА: АВТОМОБИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

В прошлом выпуске было опубликовано начало статьи о проблемах развития автомобильного ПО. Рассмотрены этапы развития аппаратного и программного обеспечения автомобилей, описаны основные программные платформы, используемые в автомобильной промышленности. В продолжении статьи рассматриваются вопросы развития платформ безопасности, ЭБУ кабины и программных платформ ADAS.


Платформы кибербезопасности

Программное обеспечение кибербезопасности предназначено для защиты различных автомобильных систем. В подключенных к сетям автомобилях широко используются шлюзы, в силу чего возникает необходимость в клиентском ПО кибербезопасности и, как правило, встроенном аппаратном обеспечении кибербезопасности. Шлюз также может иметь ПО кибербезопасности для защиты связи через сетевую шину автомобиля, а наиболее важным электронным блокам управления (ЭБУ) нужны собственные встроенные средства клиентского ПО кибербезопасности.

Кибербезопасностью применительно к автомобильной промышленности занимается большое количество фирм. Многие из них – ​недавние стартапы, как, например, Argus (приобретенная компанией Continental), GuardKnox, Karamba, Iredeto, Regulus Cyber, SafeRide Technologies и Trillium Secure. Лидером в области обеспечения автомобильной кибербезопасности считается компания Argus. Популярностью пользуется и продукция фирм Regulus Cyber и SafeRide. Первая предлагает средства защиты от подмены GPS-сигналов, что представляет собой растущую проблему. SafeRide специализируется на защите автомобильных сетей Ethernet.

Не менее, чем клиентское ПО кибербезопасности, важны облачные SaaS-платформы кибербезопасности, обычно называемые операционными центрами кибербезопасности (SOC). Такие платформы можно использовать без встроенного в автомобиль клиентского ПО кибербезопасности автопарков. Одна из лидирующих компаний в автомобильной промышленности, предоставляющих подобные услуги, – ​фирма Upstream Security. Ряд компаний, предлагающих клиентское ПО кибербезопасности, также предлагают SaaS-платформы, взаимодействующие с их автомобильным клиентским ПО или аппаратным обеспечением кибербезопасности.

Аппаратное обеспечение и разнообразные системы обеспечения кибербезопасности автомобиля все чаще представляют собой комплексные решения. Одно из таких решений предлагает корпорация Harman International (Стэмфорд, шт. Коннектикут, США), входящая в группу Samsung (см. рисунок).



Источник: Harman International

Системы кибербезопасности кабины Harman


Платформа ЭБУ области кабины

ЭБУ области кабины объединяет в единую систему функции отображения кабины и информационно-развлекательные функции. Такой ЭБУ может включать в себя несколько дисплеев: дисплей кабины, дисплей центрального стека, дисплей зеркала заднего вида и проекционный дисплей. В информационно-развлекательную систему входит несколько систем, таких как аудиокомпоненты, различные пользовательские интерфейсы (ручки, сенсорный ввод, распознавание речи) и интеграция приложений для смартфонов. В топовые версии, вероятно, будут включены телематические системы. Подобная интеграция нуждается в более мощных программных платформах и создается на основе SoC высокопроизводительных аппаратных платформ. Преимущество интеграции достигается за счет замены нескольких ЭБУ и подсистем на один ЭБУ, что означает экономию затрат на оборудование, меньшее количество деталей, менее сложную цепочку поставок, экономию веса и места.

Одним из первых лидеров по поставкам ЭБУ области кабины была фирма Visteon, за ней появилась фирма Aptiv. Многие другие ведущие поставщики уровня 1, такие как Bosch, Continental, Harman, Marelli и Panasonic, также готовы не только представить свои разработки, но и начать их массовое производство.

Программные платформы ЭБУ области кабины в основном создаются на программных платформах информационно-развлекательного обеспечения. Программными платформами могут быть операционные системы, ПО радиообновления (OTA), средства обеспечения кибербезопасности, виртуальные персональные помощники (Virtual Personal Assistant, VPA), прикладные программы смартфонов и т. п. Эти ОС, по определению, должны обслуживать критически важные системы, что требует сертификации по стандарту ISO 26262. В случае использования версий Linux понадобится гипервизор плюс еще одна сертифицированная ОС.

Сейчас сегмент ЭБУ области кабины находится на ранней стадии роста – ​первое массовое производство этих изделий началось лишь в 2017 г. Потенциал программных платформ и соответствующих «систем-на-кристалле» (SoC) значителен, и после 2025 г. этот рынок может достигнуть уровня десятков миллионов единиц.


Программные платформы ADAS

Перспективные системы помощи водителю (ADAS) включают в себя множество функций и охватывают четыре из шести уровней автоматизации транспортных средств, разработанных Обществом автомобильных инженеров (SAE): уровень 0 (L0), уровень 1 (L1), уровень 2 (L2) и уровень 3 (L3). Средства L0 не преду-сматривают автоматизации и исполняют функции предупреждения, такие как помощь при парковке, управление в слепых зонах, предупреждение о выезде с полосы движения (LDW), предупреждение о столкновении и мониторинг водителя. Они доступны на большинстве автомобилей, продаваемых во многих странах. Средства L1 обеспечивают помощь водителю с ограниченным контролем над автомобилем. Три основные функции – ​это адаптивный круиз-контроль (ACC), центрирование полосы движения и полуавтоматическая парковка. Средства L2 обеспечивают частичную автоматизацию, но водитель всегда должен следить за дорожной ситуацией. Примеры L2 – ​помощь в пробке и ограниченный автопилот. Уровень 3 – ​это, в основном, продвинутые автопилоты для определенных условий, таких как движение по шоссе, в городских районах с низкой установленной скоростью, самостоятельная парковка. Водитель может отключиться от функций движения, но должен быть готов к повторному включению в течение нескольких секунд по запросу системы L3.

Все функции ADAS определяются программным обеспечением, которое получает данные от камеры, радара и ультразвуковых датчиков. В продаже уже появляются недорогие лидары для функций L2 и L3.

Совершенствование мер государственного и международного регулирования – ​важный фактор роста продаж ADAS. Например, ООН уже утвердила широкие стандарты безопасности, внедряющиеся многими региональными организациями в рамках программ оценки новых автомобилей. Европейские организации придерживаются агрессивного графика.

ЭБУ области ADAS впервые появляются на уровнях интеграции L0–L1. Сейчас основное внимание уделяется ЭБУ области ADAS для функций интеграции L2–L3, которые предусматривают наличие нескольких SoC и широких программных платформ.


Программные платформы автономных транспортных средств

Программные платформы автономных транспортных средств (АА) будут довольно сложными и поддерживающими множество функций. Вероятно, самой сложной платформой с большим кодовым пространством окажется программное обеспечение виртуального драйвера. Программное обеспечение для слияния датчиков – ​еще одна важная AА-платформа, которая будет тесно связана с ПО виртуального драйвера; она включает в себя программное обеспечение искусственного интеллекта. Разработкой, тестированием и улучшением функциональности объединенных датчиков, частей платформы или лежащих в ее основе алгоритмов занимается множество фирм. Большинство компаний, занимающихся разработкой программного обеспечения виртуальных драйверов, также разрабатывают программные платформы слияния датчиков.

Программному обеспечению AА потребуется продвинутая операционная система для управления всем ПО и обширным набором аппаратного обеспечения, включая большое количество датчиков. В настоящее время в качестве ОС автономных транспортных средств позиционируется операционная система QNX – ​ее в таком качестве уже выбрала корпорация nVidia и ряд других поставщиков.

Важно помнить, что большинство OEM-производителей захотят иметь собственную версию программной платформы AА. Это стандартная операционная процедура в автомобильной промышленности, которая, вероятно, будет продолжена в области программных платформ автономных транспортных средств. Вопрос о том, будут ли (и если да, то в какой степени) поставщики первого уровня вовлечены в создание программных платформ AА, адаптированных для OEM-производителей, остается открытым.


Стоимостные перспективы автомобильного ПО

Оценка затрат на программное обеспечение для автомобилей – ​сложная и нетривиальная задача. Провести такую оценку не легче, чем оценить затраты на ПО в любой другой отрасли. Рассмотрим общий случай: сколько будет стоить разработка полностью нового ПО для автомобиля? Предположительно, его общий объем составит 100 млн строк кода, и теперь нам нужно узнать средние затраты на разработку одной строчки. Есть много данных по программному обеспечению для различных сегментов. По одной из оценок, стоимость встроенного ПО составляет от 15 до 40 долл. за строку кода (в английском первоисточнике автор утверждает, что ему были предоставлены данные 2010 г.). За эти деньги заказчик получает надежный, хорошо разработанный код, подходящий для отраслевых приложений, что применимо к автомобильной промышленности. Таким образом, разработка 100 млн строк кода для систем автомобильного класса будет стоить 4 млрд долл. Исходя из этого очевидно, что существующие автомобильные программные платформы желательно повторно использовать и обновлять везде и всегда, где и когда это возможно.

Следующий раздел затрат на программное обеспечение касается лицензионных отчислений на каждое клиентское ПО, относимых на годовые продажи автомобилей. Лицензионные платежи за клиентское ПО обычно составляют несколько долларов или меньше. Стоимость программного обеспечения для операционной системы, такой как QNX, варьируется от сумм менее 10 долл. за телематические системы до 15 долл. с лишним за информационно-развлекательные системы. Сюда не входят расходы на обслуживание и обновление ПО, которые обычно обсуждаются отдельно в рамках проекта разработки программного обеспечения.

Стоимость разработки автомобильного ПО зависит от сегмента ЭБУ. Информационно-развлекательное программное обеспечение широко распространено и необходимо для большинства новых моделей. Разработка высококачественной информационно-развлекательная системы для новой модели будет стоить около 20 млн долл. за программное обеспечение и примерно столько же за аппаратное обеспечение. Типичное время разработки составляет 2–3 года, включая все этапы тестирования и верификации.

А как насчет стоимости программного обеспечения АА? В этом вопросе пока существует множество непроясненных моментов, однако венчурные инвестиции в программное обеспечение AА уже превысили 20 млрд долл., хотя пока не все они потрачены.

Предполагается, что АА будет включать в себя несколько программных платформ, предусматривающих роялти при продаже и плату за услуги SaaS на весь срок службы. Авторское вознаграждение за программное обеспечение АА составит намного большую сумму, чем текущие роялти на обычное ПО, – ​вероятно, в диапазоне 150–300 долл. на автономное транспортное средство. Однако реальной отдачей от программного обеспечения АА станут ежемесячные платежи за SaaS, которые будут получены от всех АА, находящихся в пути в любое время. Ежегодные сборы за SaaS автономного автомобиля могут быть аналогичны начальному авторскому вознаграждению.


Заключение

OEM-производители, способные использовать программные платформы и опыт сторонних производителей, комбинируя их со своими собственными разработками, в долгосрочной перспективе станут победителями в области быстро развивающихся программно-управляемых автомобилей. При этом надо учитывать, что многие инновации исходят от высокотехнологичных компаний-разработчиков программного обеспечения.

OEM-производители хотят добиться большего уровня программного управления, поскольку оно определяет реализацию большинства функций автомобилей и то, как пользователи взаимодействуют с автомобилями. В то же время OEM-производителям приходится полагаться на множество модульных программных платформ и инноваций, предоставляемых поставщиками программного обеспечения.

Бизнес-модель автомобильного ПО смещается в сторону услуг и отношений на основе SaaS. Это хорошо для поставщиков программного обеспечения, поскольку их доходы, пропорциональные количеству автомобилей в эксплуатации, могут на порядок превышать годовые продажи. Однако OEM-производители нуждаются в экономии общих затрат на программное обеспечение за счет его повышенной надежности. Также OEM-производители ожидают обновляемых функций программного обеспечения, которые будут приносить больший доход в течение всего срока службы ПО – ​как это уже делает корпорация Tesla [1, 2].


1. Juliussen Egil. Complex Automotive Software: What’s Your Strategy? EE Times magazine, September 3, 2020: https://www.eetimes.com/complex-automotive-software-whats-your-strategy/# 

2. Juliussen Egil. Automotive Software Platforms: Current Status. EE Times magazine, August 25, 2020: https://www.eetimes.com/automotive-software-platforms-current-status/


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 23(6747) от 25 ноября 2021 г. г.
Выпуск 18(6742) от 16 сентября 2021 г. г.
Выпуск 17(6741) от 02 сентября 2021 г. г.