В обществе ведут страстные дебаты о будущем автомобиля, в основном вращающиеся вокруг трансмиссии. Тем не менее, есть большая проблема,
которая будет применяться к каждому транспортному средству в будущем, независимо от движущей силы под капотом. Эта проблема заключается в разработке
Connected Car и связанной с ним инфраструктуры.
Эта связь неизбежна. Каждый прорыв в области технического прогресса, коммерциализируемый от передовой силовой электроники до автономных
интеллектуальных систем, оказывает влияние на транспортный сектор. Добавьте облачные соединения, необходимые для информационно-развлекательных и
навигационных систем автомобиля, и вы получите строительные блоки интеллектуальной транспортной среды.
Автомобиль, подключенный ко всему
Эта возможность подключения простирается от уровня платы до муниципальной инфраструктуры и выражается термином «V2X», что означает «автомобиль, подключенный
ко всему». Следующее поколение автомобилей будет взаимодействовать не только с внутренними датчиками и системами, но и с другими автомобилями и дорогами.
Подмножествами V2X являются: «автомобиль-автомобиль» (V2V); автомобиль-инфраструктура (V2I); автомобиль-сеть (В2В) и автомобиль-пешеход(V2P). Во многих случаях
решения и сервисы будут переплетаться, и конвергенция будет все больше интегрировать функциональность на уровне устройств по мере развития основных технологий.
Правительства и регулирующие органы также признают важность Connected Car. Например, объединенный программный офис интеллектуальной транспортной системы
министерства транспорта США сотрудничает с промышленностью в целях разработки строгих мер контроля для предотвращения вмешательства в подключенное аппаратное
и программное обеспечение транспортных средств совместно с национальной администрацией безопасности дорожного движения, которая будет проверять результаты.
Автомобиль-сеть
В мобильных одноранговых сетях узлы не являются фиксированными, а перемещаются из одного местоположения в другое, как транспортные средства перемещаются из
одного места в другое. Технология V2X использует мобильную специализированную сеть, известную как специализированная автомобильная сеть. В США стандарт V2V
известен как «беспроводной доступ для транспортных средств» (WAVE).
Высокопроизводительные интеллектуальные антенны играют ключевую роль в обеспечении возможности подключения автомобиля. Основные аспекты
информационно-развлекательной, навигационной и V2X-функциональности требуют беспроводной связи того или иного типа. Технология V2X основана на выделенной
связи малого радиуса действия 5,9 ГГц, производной Wi-Fi, специально разработанной для быстро движущихся объектов и позволяющей установить надежную радиосвязь
даже в условиях отсутствия прямой видимости.
В современных автомобилях может быть до 20 или более антенн, а добавление усовершенствованного подключения к автомобилю, совместимого с технологиями связи
следующего поколения, например, 5G, увеличит потребность в высокопроизводительных интеллектуальных антенных решениях. Широкое использование прозрачных
радиочастотных материалов облегчит проблемы при монтаже, и, в конечном итоге, антенны могут быть встроены в корпус самого автомобиля.
Continental - компания, которая удовлетворяет растущую потребность в передовых антеннах и совершенных коммуникационных решениях. Компания больше известна за
счет шин, чем за счет решений для автомобильной техники. Недавно компания приобрела Kathrein Automotive, расширяя собственный портфель и приобретая ценный опыт
в области развития в растущем критическом сегменте рынка.
Kathrein Automotive и Continental совместно разработали два сетевых решения: интеллектуальный антенный модуль и многофункциональный терминал интеллектуальных
устройств. Интеллектуальный антенный модуль заменяет антенны, установленные в транспортном средстве, и становится центральной многоантенной точкой доступа.
Модуль может обмениваться информацией с инфраструктурой через Wi-Fi и подключения переменного тока, другие автомобили по стандарту IEEE 802.11 п, смартфоны,
через BLE и Wi-Fi, сотовые сети (LTE / UMTS), спутниковую навигацию (GNSS) или радиопередачи (AM / FM).
В настоящее время не существует глобального стандарта для связи V2X. В то время как Китай использует технологию Cellular V2X (C-V2X), основанную на мобильной
связи, Европа и США планируют дополнительно внедрить стандарты передачи на основе Wi-Fi (DSRC и ITS-G5) наряду с C-V2X. Множество стандартов может привести к
проблемам связи у автомобилей.
Bosch – компания, занимающаяся этим аспектом, применяет мультистандартный подход к V2X с универсальным блоком подключения. Транспортные средства,
способные использовать все внедренные стандарты передачи, смогут контактировать друг с другом, а также с окружающей средой, независимо от марки автомобиля или
страны. Универсальный центральный блок управления для передачи данных V2X позволяет автомобилям использовать доступные сети Wi-Fi, а в районах без Wi-Fi он может
связываться по сотовым сетям.
ПО Veniam от стартапа Силиконовой долины управляет множеством вариантов связи, постоянно ищет сети и автоматически переключается между доступными сетями.
Автомобиль-автомобиль
Консорциум CAR 2 CAR Communication состоит из ведущих европейских производителей автомобилей, поставщиков оборудования и исследовательских институтов,
работающих над совместными интеллектуальными транспортными системами и услугами (C-ITS). Основная цель – разработка, тестирование и внедрение C-ITS в Европе
с использованием V2V и V2I для ближней связи, чтобы повысить безопасность и эффективность дорожного движения. Цель консорциума – обеспечение совместимости,
охватывающей все классы транспортных средств, независимо от марки или страны.
Nokia и KDDI успешно продемонстрировали использование LTE в Японии для экономичного подключения автомобилей с низкой задержкой. Демонстрация,
представленная как первая для использования LTE, реализовала усовершенствованный стандарт Multimedia Broadcast Multicast Service (eMBMS) в двух
подключенных автомобильных приложениях, демонстрируя способность сотовой технологии обеспечивать связь между транспортными средствами следующего поколения.
В концепции, разработанной для подключения транспортных средств, сетевой инфраструктуры, дорожных светофоров, радаров и других функций, использовались
неинтегрированные системы, работающие с датчиками с помощью мультидоступного Edge Computing Nokia (MEC). Это платформа, которая значительно снижает сетевую
задержку. Точка доступа eMBMS отправляет данные многим пользователям одновременно, что позволяет обмениваться информацией в режиме реального времени с несколькими
транспортными средствами.
Автомобиль-инфраструктура
Также важно, чтобы транспортные средства связывались с дорогой и устройствами на ней. V2I и V2N не только улучшат поток движения, но и повысят безопасность
транспортных средств и пешеходов. Neavia Technologies разработала подвижные светофоры V2I для. Обеспечивая расширенные возможности для предупреждения и
управления, светофоры имеют блок связи 802.11 п. и всенаправленную антенну для диапазона 5,8-5,9 ГГц. Светофор с зеленым, оранжевым и красным сигналами
соответствует стандартам ETSI для стандартов GeoNet, BTP и SAE по фазе и времени сигнала, и имеет аккумуляторную батарею, обеспечивающую непрерывную работу
в течение недели.
Станция Neavia V2I, станция придорожной интеллектуальной транспортной системы (ITS) для связи V2V и V2I, также работает в полосах 5,9 ГГц в соответствии со
стандартами ETSI. Инструмент для разработки и тестирования новых приложений может быть оснащен различными программными стеками. Также предоставляется ПО для
дистанционного управления, а набор интерфейсов позволяет станции обмениваться данными с существующими датчиками или светофорами.
Промышленная материнская плата Axiomtek IMB523 на базе ATX, подходящая для использования в транспортной инфраструктуре, использует процессоры 8-го поколения
Intel Core i7 / i5 / i3, Coffee Lake Pentium и Celeron с набором микросхем Intel Q370. Материнская плата ATX имеет четыре 288-контактных модуля D
IMM DDR4-2666 / 2400 с объемом памяти до 64 ГБ, и может быть расширена за счет одного слота PCIe x16, двух слотов PCIe x4, четырех слотов PCI и одного
слота PCI Express Mini Card. Материнская плата использует Intel HD Graphics, обеспечивая быстрое ускорение видео; поддерживает функцию тройного просмотра
с DisplayPort, DVI-D, HDMI или VGA с разрешением до 4K2K; а также имеет два порта USB 3.1 Gen 2 и четыре порта USB 3.1 Gen 1.
Автомобиль-пешеход
V2P-коммуникации исходят из систем V2X. Системы помощи развернуты для транспортных средств, муниципальной инфраструктуры и пешеходов, и все они
взаимодействуют для обеспечения оптимальной функциональности. Эти системы будут предупреждать водителей и/или пешеходов о возможных столкновениях в
«слепых зонах», таких как парковка, а также помогать при пересечении перекрестков и поворотах.
Самый простой и очевидный интерфейс V2P для пешеходов – смартфоны. Можно создать множество приложений, чтобы воспользоваться любым уровнем интеллектуальной
инфраструктуры. Пример функциональности V2P, которую можно использовать с помощью приложения, – автоматическое оповещение по телефону о перекрестке или сигнале
светофора для слепых пешеходов; или сигнал, предупреждающий операторов транзитного автобуса, что на дороге находятся пешеходы или пассажиры, ожидающие остановки.
Безопасность
Интегрированная облачная среда интеллектуального вождения должна быть максимально безопасной и надежной, что требует безопасной эксплуатации. Одним из способов
обеспечения легитимности пользователей в сети является использование технологии тегирования и децентрализованной базы данных, такой как блокчейн.
Компании, которые работают над внедрением технологии блокчейн в автомобиль, – Infineon Technologies и стартап XAIN. Компании будут разрабатывать решения
и проводить тесты, а их первый демонстратор покажет, как права доступа для приложений, таких как совместное использование автомобилей, могут быть обработаны
с помощью приложения для смартфонов.
Потенциальные приложения для блокчейна включают в себя не только вход без ключа для совместного использования автомобилей, но и услуги по требованию,
автоматизированные платежи за проезд и парковку, защиту услуг и автоматизированную поддержку вождения. Микроконтроллеры второго поколения AURIX от
Infineon уже сегодня могут обеспечить поддержку функциональности блокчейна в автомобилях. Встроенный аппаратный модуль защиты EVITA, соответствующий
высочайшему уровню безопасности, состоит из специальных вычислительных и запоминающих устройств в микроконтроллере. Устройство выполняет криптографические
операции, защищенные собственным выделенным межсетевым экраном.
Микроконтроллеры AURIX имеют защищенную память для цифрового ключа, используемого для идентификации в блокчейне, и могут выполнять операции блокчейна,
такие как хеширование или цифровая подпись. Сертифицированные контроллеры безопасности, такие как OPTIGA Trusted Platform Module (TPM) 2.0, позволяют достичь
более высоких уровней безопасности.
Движение вперед
Автоматизация автомобиля – само собой разумеющееся дело, единственные реальные вопросы – интеграция. Интеллектуальные транспортные системы и
технология «автомобиль, подключенный ко всему» обеспечат автономию транспортных средств и безопасное, надежное взаимодействие транспортных средств и людей.
Правильная системная интеграция поможет достичь этой цели максимально быстро и эффективно.