Connected car

В последние годы ряд автокомпаний (таких как Tesla), начали встраивать в свои автомобили системы помощи водителю, способные следить за полосой движения и обеспечивать работу круиз-контроля. Все эти разработки кажутся большим шагом к созданию беспилотного автомобиля, поскольку транспортное средство с такими системами может проезжать множество миль по магистралям без вмешательства человека. Однако, в новом докладе от ААА (американской автомобильной ассоциации) выделяются ограничения этих систем.

Наиболее драматичный вывод заключается в том, что системы ADAS в новейших автомобилях все еще с трудом избегают столкновений с припаркованными автомобилями. ААА протестировала автомобили BMW, Kia и Subaru, и ни один из них не смог избежать столкновений с макетом автомобиля, частично занимавшим полосу движения.

Исследователи также изучили работу систем ADAS в Cadillac CT6 и Ford Edge, хотя системы этих автомобилей не были включены в тесты с припаркованными автомобилями, так как их системы помощи водителю не срабатывали на тестовом полигоне AAA. Они были включены в другие тесты, проводимые на дорогах общего пользования.

Все водители, участвовавшие в испытаниях, согласились с тем, что сочетание адаптивного круиз контроля и системы контроля полосы не способствует повышению водительского мастерства, сказано в докладе. Транспортные средства достаточно часто совершали ошибки, и для водителей опыт таких поездок был скорее нервным, чем расслабляющим.

Грег Брэннон, соавтор доклада AAA, утверждает, что фундаментальная проблема таких систем заключается в необходимости поддержания бдительности водителя. Оказавшись за рулем машины, способной ехать практически самостоятельно, люди начинают жутко отвлекаться от дороги. Именно поэтому существует большой риск того, что когда (или если) эта система допустит ошибку, водитель будет отвлечен и не сможет быстро взять управление на себя и спасти положение.

Почему системы ADAS продолжают врезаться в припаркованные автомобили?

Вы можете решить, что автомобили с адаптивным круиз-контролем или функцией экстренного торможения будут останавливаться, приближаясь к припаркованным автомобилям и другим препятствиям на проезжей части. Дело в том, что они зачастую этого не делают. Чтобы понять, почему, полезно немного разобраться в принципах работы этих систем.

Большинство ранних систем адаптивного круиз-контроля, продававшихся 10-20 лет назад, были основаны на радарах. И как мы объясняли два года назад, радары имеют ряд важных ограничений:

У радаров низкое угловое разрешение, поэтому такие системы дают лишь приблизительное представление об окружающей среде вокруг автомобиля. Впрочем, радары достаточно хорошо умеют определять скорость движения объектов. Таким образом, ключевой стратегией использования этой технологии стало игнорирование всего, что не движется. Автомобильные радары могут обнаруживать множество неподвижных объектов, расположенных где-то перед автомобилем: это могут быть деревья, припаркованные автомобили, мосты, надземные знаки и так далее.

Эти системы были разработаны для использования на магистралях с контролируемым доступом, и в подавляющем большинстве случаев неподвижные объекты вблизи шоссе будут находиться на обочине дороги (или подвешены над ней), а не непосредственно на пути следования автомобиля. Ранние системы адаптивного круиз-контроля просто не могли отличить большинство объектов, находившихся рядом с дорогой, от меньшинства объектов, находившихся на дороге.

Именно поэтому автомобили были запрограммированы так, чтобы их системы были нацелены на поддержание безопасного расстояния от других движущихся объектов (автомобилей), и на игнорирование стационарных объектов. Инженеры предполагали, что водитель все равно будет обязан следить за дорогой и брать управление на себя, если на проезжей части возникнет препятствие.

Современные системы помощи водителю более сложны, чем ранние разработки, появившиеся на рынке 10 или 20 лет назад. Они больше не основаны на одних только радарах. Многие современные системы основаны на камерах, и, похоже, для обнаружения потенциальных препятствия эти системы пытаются использовать как радары, так и камеры.

И действительно, системы в современных автомобилях, похоже, справляются с этим лучше, чем прежние разработки. В тесте, проведенном ААА, лучше всего себя показала система, используемая в Subaru Outback 2020 года. ААА провела три тестовые поездки на Outback со стартовой скоростью 30 миль в час. Автомобиль остановился в двух из трех тестовых поездок. В ходе третьей попытки автомобиль врезался в манекен, но перед этим все же замедлился.

В ходе того же испытания BMW X7 2019 года остановилась лишь в одной из трех попыток, а Kia Telluride 2020 года врезалась в манекен во время всех трех заездов на скорости 30 миль в час. Оба автомобиля несколько замедлились перед столкновением во время других тестовых прогонов.

Другими словами, все три машины отчасти способны распознавать неизбежные столкновения и, по крайней мере, смягчать их. Эта способность представляет собой улучшение возможностей ранних систем, основанных на радарах. Впрочем, ни одна из этих систем не оказалась достаточно продвинутой, чтобы избежать столкновения с припаркованным автомобилем.

С припаркованными машинами мучается не только автопилот в Tesla

Tesla Model S едет по шоссе в Кремниевой Долине

Все это дает поклонникам Tesla (их машины стянули на себя внимание СМИ из-за ошибок систем ADAS) ряд аргументов в пользу своих автомобилей. Как минимум три владельца Tesla погибли из-за того, что автомобили под управлением автопилота врезались в бетонный разделитель полос (один из случаев) и выезжали со своей полосы (два других случая). Также несколько автомобилей Tesla врезались в полицейские и пожарные машины. Тесты, проведенные ААА, показали, что такие проблемы возникают не только у автомобилей Tesla.

Я спросил Грега Брэннона из AAA, знает ли он о ДТП, возникших из-за ошибок систем ADAS, используемых в автомобилях других марок и он ответил, что он не в курсе. Неясно, почему. Возможно, Tesla и их автопилот просто дольше находятся на рынке. Или, возможно, ДТП с участием автомобилей Tesla получили более широкое освещение в СМИ, а аварии с участием других автомобилей других марок просто не попали в общее поле зрения. Брэннон отметил, что Национальный совет по транспортной безопасности расследовал несколько смертельных аварий с участием автомобилей Tesla под управлением автопилота. И судя по всему, агентство не проводило расследований аварий, связанных с использованием технологий ADAS других автопроизводителей.

Положение дел может измениться в ближайшие годы, так как и другие компании продают все больше и больше автомобилей с возможностями, предоставляемыми системой автопилота от Tesla. Все эти новые модели автомобилей, похоже, будут иметь те же ограничения, что и автомобили от Tesla.

Производительность на шоссе

Тесты с припаркованным автомобилем продемонстрировали сбои систем ADAS наиболее показательно. Но этим сценарием тесты ААА не ограничились. На своем закрытом полигоне ААА проверяла смогут ли автомобили Subaru, BMW и Kia обеспечить контроль и удержание полосы, а также реагировать на торможение автомобиля, находящегося впереди. У всех трех машин в таком тестовом сценарии возникли определенные трудности. Напомним, что автомобили от GM и Ford имели ограничения по зоне функционирования, из-за которых их системы ADAS даже не включались.

Исследователи также проверили качество работы различных систем пяти автомобилей на дорогах общего пользования. Пробег тестовых поездок превысил 800 миль, и водителям BMW, Kia и Subaru приходилось брать управление на себя десятки раз зачастую из-за того, что машины начинали покидать свою полосу.

Система Super Cruise в автомобилях от Cadillac справлялась иначе. Водители этих автомобилей брали на себя управление всего восемь раз за 800 миль из-за опасений, что автомобиль не контролирует полосу движения должным образом. Тем не менее, система вела себя скорее консервативно в плане внезапных отключений. В рамках тестов было зафиксировано 37 случаев ошибочного или неожиданного отключения систем.

Иногда водители-испытатели были застигнуты врасплох, и им приходилось полностью брать на себя управление в критических ситуациях, о возникновении которых не было никаких оповещений, говорится в отчете AAA.

Super Cruise отличается от большинства других систем помощи водителю, потому в ней используется направленная на водителя камера, контролирующая, что водители следят за дорогой (В Subaru есть похожая система под названием DriverFocus, но Брэннон сказал, что водители не заметили практически никаких признаков использования камеры). Камера в автомобилях Cadillac отслеживала направление взгляда водителя и пыталась оценить, обращает ли водитель внимание на дорогу. AAA обнаружила, что эта система далека от совершенства; в ряде случаев Super Cruise передавала управление водителю, потому что ошибочно полагала, что водитель отвлекся.

Все это говорит о том, что нужно обсудить подход Cadillac, который мы уже похвалили. Система Super Cruise подходит к принятию решений консервативно, и при первых же признаках неприятностей передает управления обратно водителю. Такая схема работы не только минимизирует шансы того, что система допустит ошибку, но и призывает водителей более внимательно следить за работой собственного автомобиля.

Постоянный контроль и участие в управлении

В то же время, AAA обнаружила, что водитель Kia Telluride может убирать руки с руля на целых две минуты. Хуже того, индикаторы на приборной панели было легко пропустить из-за незаметности иконок, а это создает риск того, что водитель может запутаться работает ADAS или нет.

Система Subaru Outback часто выдавала предупреждение о выезде за пределы полосы и выключалась в этот же момент. Иногда это происходило на крутом повороте, что может создавать повышенный риск аварии, если водитель не успеет быстро взять управление в свои руки.

В конце концов, ни одна из этих систем не получила восторженных отзывов от испытателей из ААА. Водители сообщили, что эти системы иногда могут ощутимо увеличивать нагрузку на водителя, поскольку во многих случаях требуется постоянный контроль и участие в управлении.

Такое положение дел может стать фундаментальной проблемой при существующем подходе к технологиям ADAS. Предполагается, что эти системы должны брать основную часть управления автомобилем на себя, но водитель должен следить за работой системы и быть уверенным, что она не допускает никаких ошибок. Проблема в том, что наш мозг не привык к настолько монотонной работе. Следить за работой системы, работающей корректно на протяжении 99% времени использования иногда сложнее (уж точно не легче), чем просто вести машину самостоятельно. И следить за такой систем настолько сложно именно потому, что у нашего мозга появляется множество возможностей на что-либо отвлечься.

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

---

Читать еще полезные статьи:

• Бесплатные онлайн-курсы по Automotive, Aerospace, робототехнике и инженерии (50+)
• [Прогноз] Транспорт будущего (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный горизонты)
• Лучшие материалы по взлому автомобилей с DEF CON 2018-2019 года
• [Прогноз] Motornet сеть обмена данными для роботизированного транспорта
• Компании потратили 16 миллиардов долларов на беспилотные автомобили, чтобы захватить рынок в 8 триллионов
• Камеры или лазеры
• Автономные автомобили на open source
• McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
• Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
• Программный код в автомобиле
• В современном автомобиле строк кода больше чем

Первые автомобили с подключением к сети появились в США уже более 20 лет назад, и способов связать автомобили между собой и пользовательскими данными намного больше, чем вы можете себе представить.

Трудно поверить, что автомобили с подключением к сети появились в США более 20 лет назад. Компания General Motors считалась пионером, когда в конце 1996 года она представила свою первую телематическую систему. Ford тоже был в игре, но быстро отказался от своей разработки. Система GM OnStar стала передовой и сохраняет этот титул по сей день в США общая сумма продаж системы OnStar составляет 50 миллионов штук. OnStar была самой важной телематической системой своего времени, и она заставила многих конкурентов GM выйти на рынок автомобилей, подключенных к сети.

Впрочем, в настоящее время технологическим лидером является Tesla. Их автомобили активно используют системы сетевого взаимодействия, значительно опережающие разработки других OEM-производителей. Tesla может обновлять свое ПО, собирать и анализировать огромные массивы пользовательских данных и обрабатывать их с помощью мощных аналитических систем, что позволяет компании выпускать обновления, устанавливаемые по воздуху (OTA) на регулярной основе работа всех этих технологий обеспечивается за счет передовой системной архитектуры. Большинство OEM-производителей разрабатывают собственные версии этих продуктов, но до технологий Tesla им еще далеко.

Телематические системы были разработаны для удовлетворения потребностей автопроизводителей и владельцев транспортных средств. Существуют и другие технологии и отрасли промышленности, которые могут пользоваться автомобильными данными, а также зарабатывать на передаче различных данных и контента в автомобили. Эти стороны рынка уже внесли значительные изменения в положение дел на рынке подключенных транспортных средств, и со временем этих изменений будет все больше.

Чтобы более четко описать нынешнее положение дел на рынке сетевого транспорта и показать его тренды, я отвечу на приведенные ниже вопросы.

• Кто и что может участвовать в сетевом взаимодействии? Краткий ответ: ПО, аппаратура, данные, контент, события, люди.
• Какими могут быть способы объединения в сеть? Краткий ответ: встроенные модемы, смартфоны, Wi-Fi, Bluetooth.
• Какая инфраструктура объединяет автомобильные данные и клиентов?
• Что из себя представляет инфраструктура, соединяющая сторонние данные и контент с автомобилями и их пользователями?
• Какие данные об автомобилях могут быть полезны пользователям и представителям других областей промышленности?
• Какие данные и контент нужны электронным системам и людям в машинах?
• Существуют ли технологические проблемы, замедляющие процесс интеграции автомобилей в сетевую инфраструктуру?
• Какие на рынке имеются бизнес-модели? Какие из них только появляются?
• Каковы долгосрочные рыночные перспективы автомобилей с подключением к сети?
• Каковы перспективы долгосрочного влияния технологий беспилотных автомобилей на автомобили с подключением к сети?

Индустрия сетевых транспортных средств развивается в разных направлениях. Появляются новые сегменты рынка, что приводит к росту сложности его структуры. Мне очень нравится составлять общую картину сложные промышленных областей. Если перефразировать пословицу в наш компьютерный век одна картинка стоит 1024 слов.

Автомобили с подключением к сети: общая картина

Следующий рисунок представляет собой упрощенную схему индустрии сетевых автомобилей. Сегодня методов взаимодействия и связей гораздо больше, и их количество постоянно растет.

В левой части схемы собраны компоненты, расположенные в автомобиле. В ней представлены два основных компонента: различная электроника, собранная в ECU (электронный блок управления) и действия, выполняемые транспортным средством, подключенным к сети. ECU генерирует большую часть данных об автомобилях, популярных среди клиентов. Также блоки управления получают все данные, предназначенные для автомобиля. поскольку во многих новых моделях имеется поддержка обновлений по воздуху.

Водитель подключенного транспортного средства важен для индустрии, поскольку он не только производит данные, важные для различных областей рынка, но и является потребителем музыки и различного контента, а также пользователем систем электронной коммерции. Пассажиры таких автомобилей не менее важны, поскольку они могут подключать к электронной системе автомобиля свои мобильные устройства, но для простоты схемы они объединены с водителем.

Описанные выше сегменты связываются с внешним миром посредством беспроводных устройств, расположенных на схеме слева внизу.

Наиболее распространенным средством подключения является встроенный модем, который вот уже почти 25 лет является ключевым компонентом телематических систем. Также стоит отметить рост распространенности и производительности смартфонов, ставших ядром функциональности современных систем телематики. Многие телематические системы могут подключаться как к модему, так и к смартфону. Apple и Google предоставляют ПО для интеграции смартфонов, и многие OEM-производители используют это ПО, делая его частью своих телематических и информационно-развлекательных систем. Смартфон водителя также может использоваться как элемент сетевого взаимодействия вне телематической системы. Такое его применение может отвлекать водителя куда сильнее, даже если смартфоном можно пользоваться без рук.

Беспроводные технологии короткого радиуса действия (такие как Wi-Fi и Bluetooth) также используются для автомобильных соединений в основном для связи между телематической системой и смартфоном/планшетом. Обновления ПО по воздуху часто осуществляются через домашнюю беспроводную сеть водителей.

V2X (связь между автомобилями и всеми прочими объектами) включает в себя связь между транспортными средствами (V2V), связь между транспортными средствами и транспортной инфраструктурой (V2I) и связь между транспортными средствами и пешеходами (V2P). К сожалению, между автомобильной и сотовой промышленностью идет борьба. Автомобильная промышленность разработала протокол V2X, который использует технологию DSRC на основе стандартов IEEE 802.11p. Сотовая промышленность разработала стандарт C-V2X, который несколько дублирует DSRC, но основан на 4G и 5G технологиях. Война идет как на технологическом, так и на политическом поле, и аргументы сторон иногда огорчают. Вполне вероятно, что C-V2X выиграет эту битву, поскольку на этот протокол перешли некоторые автопроизводители. В частности, китайские компании решили использовать C-V2X и тестируют его развертывание с 5G.

Передача данных в автомобиль и из него осуществляется в основном через сотовую сеть с использованием нескольких сегментов Сегмент поставщика телематических услуг (TSP), вероятно, является основным, и как правило он связан с одним или несколькими конкретными OEM-производителями.

Многие приложения для смартфонов от различных компаний (и этих компаний становится все больше) обмениваются с автомобилями большими массивами данных и контента. Сторонние компании и фирмы послепродажного обслуживания также подключаются к автомобильным системам и/или взаимодействуют с водителем. Пионерами в использовании послепродажных устройств были страховые компании они использовали сканеры OBD2 для получения информации, которая поможет оценить риски езды своих клиентов. Этот сегмент страхового рынка User Based Insurance (UBI, страхование на основе данных о качестве вождения).

Красным цветом показана схема передачи данных об автомобиле клиенту через компанию-агрегатор. Контент, передаваемый в машину выделен на схеме синим цветом. Оба эти сегмента значительно упрощены в контексте потока данных и количества работающих над ними компаний на схеме указаны лишь некоторые из них. В следующих абзацах мы рассмотрим структуру этих сегментов монетизации (в том числе, обсудим перспективы ведущих компаний на рынке)

Автомобильные данные

Данные, поступающие от автомобиля, в первую очередь, предназначены для помощи OEM-производителям автомобилей. Ежемесячная дистанционная диагностика (или дистанционная диагностика по требованию) была основным источником телематических данных для OEM-производителей и поставщиков первого уровня на протяжении почти двух десятилетий. Основная польза этих процессов заключается, прежде всего, в снижении стоимости, за счет чего гарантийное обслуживание становилось более дешевым. Также у производителей появилась возможность быстро находить проблемы и исправлять их на ранних этапах производственного цикла, что повышает надежность транспортных средств и репутацию производителя.

Эти же причины делают удаленную диагностику наиболее ценной услугой для автовладельцев. Удаленная диагностика позволяет выявлять проблемы с техническим состоянием автомобиля до того, как они станут серьезными и потребуют дорогостоящего ремонта (при условии, что владелец автомобиля разберется с этими проблемами на раннем этапе). На вторичном рынке подключенный автомобиль с хорошей историей удаленной диагностики, как правило, будет стоить дороже.

Автомобили могут производить и другие данные, потенциально полезные для различных отраслей и компаний. Автомобильные OEM-производители не имели опыта на рынке для долгосрочной работы над подобными проектами. Компаниям, занимающимся обработкой автомобильных данных (таким как Otonomo) потребовалось значительное время для создания бизнес-моделей и облачных платформ, позволивших им выйти на этот рынок. Послепродажные агрегаторы (такие как Verisk) также расширили спектр возможностей, открываемых автомобильными данными (сюда же можно отнести и рынок страхования).

Компании, занимающиеся обработкой автомобильных данных меняют свою бизнес-модель и переходят на взаимовыгодное сотрудничество с автомобильными OEM-производителями. Теперь OEM-производители предоставляют данные об автомобилях компаниям-агрегаторам, а взамен получают долю от доходов, приносимых этими данными. Такой подход расширяет потенциал взаимодействия с клиентами и доступность автомобильных данных. Далее я раскрою тему рынка автомобильных данных и технологий этого рынка более подробно.

Автомобильный контент

Возможности поставки контента в автомобиль не освещаются так же подробно, как данные, генерируемые автомобилями. Впрочем, на этом рынке ведутся активные разработки, открывающие новые возможности. Наиболее многообещающей технологией для OEM-производителей является технология обновления ПО по воздуху. Такая бизнес модель позволяет значительно снижать стоимость обслуживания автомобиля, поскольку удаленное обновление ПО значительно дешевле, чем перепрошивка у дилера. Статистика показывает, что большинство автовладельцев обновляют ПО своих транспортных средств дома, а не в дилерских салонах.

Обновления функционального программного обеспечения, добавляющие новые возможности блоку управления также могут стать новым источником прибыли для автомобильной промышленности. Первопроходцем в этой области стала компания Tesla, и теперь многие OEM-производители упорно работают над собственными системами для функционального обновления ПО. Современные автомобильные архитектуры электронных систем, использующие CAN-шины, не имеют гибкости в плане обновлений функциональности. Широко развернутые системные архитектуры, основанные на использовании сети, обновлять намного проще.

В настоящее время появляется множество других возможностей доставки контента в автомобили (особенно это касается контента, предназначенного для водителя). Музыка всегда была ведущим компонентом информационно-развлекательных систем в автомобилях, и сейчас она переходит в формат потокового воспроизведения через смартфон. Обновления карт, информация о пробках и данные о парковках важность всех этих данных также непрерывно растет.

Также появляется новый рыночный сегмент для водителей его называют рынком услуг (по аналогии с новаторским продуктом Marketplace Service от GM). По сути, этот сервис представляет собой платформу для рекламы и электронной коммерции, который подключается к телематической системе и минимизирует количество факторов, отвлекающих водителя. Для того, чтобы работать с этой платформой, ритейлерам будет необходимо зарегистрироваться и сотрудничать с GM. Такая бизнес-модель дает водителю возможность с легкостью заказывать различные товары во время своих повседневных поездок, а GM будет получать с этих покупок определенную комиссию. Частью этой системы также будут являться промоакции и различные купоны.

Доставка товаров растущий бизнес, и подключенные автомобили также приходят на этот рынок. Багажники многих сетевых автомобилей могут открываться через телематическую систему с помощью одноразовых кодов. и эта возможность может быть использована для доставки товаров прямо в автомобиль. Таким образом может быть организована доставка интернет-заказов или различных продуктов из розничных магазинов.

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

---

Читать еще полезные статьи:

• Бесплатные онлайн-курсы по Automotive, Aerospace, робототехнике и инженерии (50+)
• [Прогноз] Транспорт будущего (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный горизонты)
• Лучшие материалы по взлому автомобилей с DEF CON 2018-2019 года
• [Прогноз] Motornet сеть обмена данными для роботизированного транспорта
• Компании потратили 16 миллиардов долларов на беспилотные автомобили, чтобы захватить рынок в 8 триллионов
• Камеры или лазеры
• Автономные автомобили на open source
• McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
• Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
• Программный код в автомобиле
• В современном автомобиле строк кода больше чем