1. No category

OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
OMVÄRLDSBEVAKNING
- MÖJLIGGÖRANDE ELEKTRONIK
& MJUKVARA
TEMA
Arkitektur i smarta fordon och
smarta infrastrukturer
Detta är en omvärldsbevakning som genomförs inom
FFI fokuserande på möjliggörare inom elektronik och
mjukvara. Avsikten är att inspirera produktutveckling
och forskning relaterad till svenskt näringsliv till nya
innovationer.
Temat i denna utgåva av omvärdsbevakningen är
”Arkitektur i smarta fordon och smarta infrastrukturer”.
Denna bevakning är lite mer omfattande än tidigare
bevakningar pga. områdets omfattning.
Vi försöker reda ut hur begreppet ”Smart” kan tolkas,
vilka scenarion man kan förvänta sig inom en 15-20
års period, och hur dessa scenarion påverkar
framtida elektronik och mjukvaruarkitekturer i fordon
och infrastruktur
Som vanligt utgår omvärldsbevakningen från
rapporter och annan publicerad information i vår
omvärld, framförallt utanför Sverige.
Innehåll:
Hot News ...............................................................2
- Noggrann GPS positionering och V2V
- Uppkopplad förarmiljö
- AUTOSAR för funktionssäkerhet på Multicore
Arkitektur i smarta fordon och smarta
infrastrukturer................................................3,4,5,6
- Vad betyder smart?
- Varför är det viktigt?
- Smarta infrastrukturer
- Implikationer för framtida IKT arkitekturer i
transportsystem
- Implikationer på framtida elarkitekturer
- Trender i omvärlden inom el och
mjukvaruarkitektur
- Framtid
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Noggrann GPS positionering och V2V
Hög noggrannhet i absolut och relativ bestämning av fysisk
position genom GPS möjliggör tjänster baserade på V2V
med mindre krav på sensorer vid exempelvis högt
automatiserad körning eller fullt automatiserad körning.
Cohda Wireless och u-blox har annonserat ett samarbete att
tillhandahålla funktionalitet baserad på V2V och hög GPS
noggrannhet för att möjliggöra tjänster i automatiserade
fordon.
HOT
NEWS:
V2V kommunikation med
positionering
Artikel: http://www.automotive-eetimes.com/en/advancedv2x-system-boasts-accurate-satellitepositioning.html?cmp_id=7&news_id=222903990&vID=35
Uppkopplad förarmiljö
Visteon och Renault har tillsammans visat upp det öppna
innovationskonceptet "Next Two" som har user experience
och ecosystem i fokus. Man visar bl.a. koncept för hur både
förare och passagerare kan interagera med automatiserad
körning. HMI är multimodalt med bild, ljud och
röstigenkänning. Systemet har också interaktion med
mobiler och appar.
UX av Renault och Visteon
Film: https://www.youtube.com/watch?v=MntkYWU4sHU
Artikel: http://www.automotive-eetimes.com/en/theconnected-cockpit---a-step-towards-autonomousdriving.html?cmp_id=71&news_id=222903811&page=0
AUTOSAR för funktionssäkerhet på Multicore
Elektrobit har presenterat en nyutvecklad version av sitt OS
som är Autosar kompatibelt. Produktnamn "Tresos Safety
Multicore OS", designad för domänstyrenheter som hanterar
många applikationer med hjälp av flerkärniga processorer.
Operativsystemet kan använda sig av upp till 6 processorer
för att isolera applikationer med olika säkerhetsklassning.
EB Tresos Multicore OS för
domain masters
Artikel: http://www.automotive-eetimes.com/en/ecuoperating-system-to-reduce-complexity-in-thecar.html?cmp_id=7&news_id=222903887&vID=8&page=0
Pressrelease:
http://www.elektrobit.com/index.php?id=4118&
locate=201410%2F1862703
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
TEMA
Arkitektur i smarta fordon
och smarta infrastrukturer
Vad är smart?
Uttrycken ”Smart” och ”Intelligent” är svårhanterliga ord där
olika betydelse läggs in i olika sammanhang. Inom AI
forskning (Artificial Intelligence) finns en mängd definitioner
som ofta relateras till, en av dessa är pedagogen Howard
Gardners definition eller snarare beskrivning från 1983 där
intelligens delas upp i sju underkategorier. Dessa är:







Språklig
Logisk – Matematisk
Spatial - Rumslig
Kroppslig – Kinetisk
Musikalisk – Rytmisk
Interpersonell – Social
Intrapersonell - Reflekterande
I denna omvärldsbevakning utgår definitionen av begreppet
”Smart” från Gardners underområden, men något anpassad
för fordon och infrastruktur:







Kommunikationssmart
Logiskt smart
Spatialt smart
Kinetiskt smart
Flödessmart
Interaktionssmart
Självsmart
Med flöde avses förståelse av flöden i såväl omvärld (t.ex.
trafik, energi, ljud) som i det egna systemet (fordonet, gatan,
kvarteret, staden). Självsmart avser uppfattning om det
egna tillståndet
Med utgångspunkt från denna enkla nedbrytning är
omvärldsbevakningen och analysen nedan skriven.
Vad är då ett smart fordon?
Exempel: Ett fordon som helt automatiskt kan köra från en
adress till en annan i vanlig trafik på samma sätt som en
förare gör i en vanlig bil. För att möjliggöra detta behövs stor
mängd funktionalitet.
Vad är en smart infrastruktur?
Exempel: En infrastruktur som automatiskt samlar
information genom egna sensorer, kommunicera med
fordon och användare, förstå flöden av trafik, energi etc. och
genom logiska beslut baserade på erfarenhet påverkar
flöden genom kommunikation till användare.
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Varför är det viktigt?
För att möjliggöra utveckling mot helautomatiserade fordon i
smarta infrastrukturer behöver vi förstå vilka egenskaper ett
fordon kan komma att behöva ha. Merparten av
funktionerna i automatiserade fordon möjliggörs och
realiseras i elektronik och mjukvara. Eftersom en mängd
scenarion finns över framtida utveckling av fordon och
infrastrukturer är det givetvis svårt att avgöra precist. På
samma gång kan man anta att egenskaper för elarkitektur i
ett fordon i allt väsentligt kommer vara samma för flera
möjliga scenarion.
Smarta infrastrukturer
Många studier har tagits fram om framtida transportinfrastrukturer i olika tidsperspektiv. Övergripande
överensstämmelse är att merparten av studierna ser trender
mot elektrifiering och automation för såväl gods som person
transport. Hur och i vilken takt förändring kan komma att ske
varierar däremot stort, likaså vad automation innebär och
när full automation får stort genomslag.
Den nyligen presenterade rapporten ”Re-programming
mobility” – The Digital Transformation of Transportation in
the United States har tagit fram fyra scenarion för
transportsystemets utveckling i amerikanskt kontext.
Rapporten är välskriven och ger intressanta perspektiv på
möjliga utvecklingar. Scenariona tjänar också som bra
grund för att försöka förstå kraven på framtida el-arkitekturer
i fordon.
I artikeln ”A driverless future?” i magasinet ”Thinking
Highways” No. 3 2014 s.4-11 tar man upp både förändringar
i framtidens transportsystem och spekulationer om
betydelsen för kravställningen på mjukvara i fordon. Bl.a.
konstateras de svåra utmaningar som finns i
funktionssäkerhet och felhantering i fullt automatiserade
fordon.
En möjliggörare som lyfts fram i många artiklar är s.k. BRT
system (Bus Rapid Transport), och speciellt då
automatiserade BRT system. Just BRT system passar bra
för automation då ett BRT system är en mer kontrollerad
miljö än allmän trafik. I artikeln ”Bus Corridor Operational
Improvement with Intelligent Transportation System based
on Autonomous Guidance and Precision Docking” beskrivs
hur infrastrukturen kan förses med förhållandevis enkla
sensorer och stödsystem för att uppnå signifikant ökad
transporteffektivitet.
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Telefontornet i Stockholm
1890 – IKT arkitekturen har
förändras...
Implikationer för framtida IKT arkitekturer i
transportsystem
Många IKT arkitekturer i infrastrukturen finns sedan lång tid
tillbaka, i många fall rudimentära sådana som trafikljus och
centraliserad styrning av dessa, övervakningskameror
mätning av temperatur i vägbanor osv. Vidare har vi mobil
kommunikationsinfrastruktur i form av GSM/3G/LTE som
täcker stora delar av den fysiska väginfrastrukturen. Vidare
kan fordon till fordon kommunikation och fordon till
infrastruktur kommunikation förväntas komma i framtiden
vilket möjliggör flera nya funktioner. Likaså kommer
framtidens mobilnät att ge bättre realtidsegenskaper. Många
komponenter finns och kommer att finnas på plats, men vad
som också behövs är ett sätt att låta information flöda
mellan enheter som kommer och försvinner i infrastrukturen.
Infrastrukturen är i sig ett stort system av system även utan
fordonen, och komplexiteten ökar givetvis än mer när man
inkluderar fordon, mobiltelefoner och andra enheter som
kommer att vara del av transportinfrastrukturen. För att
möjliggöra innovation behövs standardisering och
säkerhetsmekanismer, intrångsskydd på flera nivåer i
systemet, men också stor dynamik och anpassning till
varierande kvalitetsnivå på tillgängliga tjänster i systemet.
Tjänsterna som tillhandahålls måste i slutändan vara helt
robusta i sitt beteende även om nivån på tjänsterna kan
variera.
Infrastrukturen kommer alltså bestå av en stor mängd
samverkande system men med vissa designprinciper.
-Kvalitétsbedömning av egna och andras tjänster och
funktioner
- Samma information kan kommuniceras över många olika
kanaler (RDS, V2X, 3G/4G...)
- Tjänstekoncept behövs på flera ställen i infrastrukturen för
att möjliggöra lokala tjänster med låga fördröjningar från
nod-nod och mer centralt placerade för strategisk styrning
och övervakning av flöden etc.
- Flexibilitet i tjänstekoncepten är viktigt för långsiktighet och
framgång, den tekniska plattformen bör därför ha en cloud
liknande arkitektur, troligen med möjlighet att skapa virtuella
maskiner.
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Implikationer på framtida elarkitekturer
Framtidens elarkitektur?
Elarkitekturen behöver kunna realisera en stor mängd
funktioner som i detalj är svåra att förutse nu, och också vid
den tidpunkt då fordonet utvecklas eller tillverkas. En viktig
egenskap är alltså att enkelt kunna lägga
till/ändra/anpassa/ta bort funktionalitet. Kommunikation med
omvärlden är en annan viktig del. Kommunikation kan ske
på flera olika sätt; olika infrastrukturer har olika egenskaper,
t.ex. mobilnät och V2X. Kommunikation är ett område med
snabb förändringstakt och utvecklingen av mobil
kommunikation, WiFi etc. kan förväntas fortsätta vara i
snabb förändring under överskådlig framtid. Närmast
kommer ny funktionalitet i 4G (LTE) som innebär bl.a.
betydligt bättre realtidsegenskaper för device-device
kommunikation.
Ny funktionalitet implementeras nästan enbart i mjukvara.
Eftersom hårvaruarkitekturen med stor säkerhet kommer
variera mycket mellan olika tillverkare, generationer och
årsmodeller blir integration, test och verifiering mycket
komplext. En annan möjlighet är givetvis att per specifik
bilmodell testa och verifiera all funktionalitet, men det
innebär ett dyrt och svårhanterligt arbete som dessutom i
praktiken omöjliggör utveckling av andra än OEM. För att
minska komplexitet och arbetsmängd i test och verifiering är
en vidare användning av s.k. sandbox koncept i kombination
med olika typer av skyddsmekanismer såsom data
hanterare, hypervisors, virtuella maskiner och överskott på
processorer är möjliggörare för att kunna hantera olika typer
av såväl systematiska som icke systematiska fel i realtid.




Många kommunikationsprotokoll i alla lager från
fysiska lager till applikationslager
Robust och tillförlitlig arkitektur som kan hantera
såväl icke systematiska som systematiska fel i
applikationer
Säkerhetskoncept garanteras av arkitekturen
Sensorkoncept som skapar redundans genom sensor
fusion
Förutom utmaningarna i elektronik och mjukvara blir
utmaningarna mycket stora i utvecklingsmetodik, framförallt
då test och integration. Å ena sidan behövs snabba och inte
alltför kostsamma utvecklingscykler och å andra sidan är
funktionssäkerhet och robusthet absoluta nödvändigheter i
stora delar av systemet.
För att möjliggöra väsentligt förbättrad utvecklingsmetodik
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
behövs nya sätt att arbeta med integration och testning. Se
förra omvärldbevakningen för mer information om detta.
Trender i omvärlden inom el och mjukvaruarkitektur
Elarkitektur och mjukvaruarkitektur är ofta kärnan i en
OEM:s verksamhet inom el och mjukvara. Strategiskt rätta
val här är mycket viktiga för att som OEM fortsatt vara
kokurrenskraftig och för att snabbt kunna föra ut ny
teknologi på marknaden. Av bl.a. denna anledning finns få
artiklar och nyheter presenterade relaterade till el- och
mjukvaruarkitektur i fordon, speciellt kommande sådana.
Några undantag finns dock och ett av de mest intressanta är
det s.k. RACE projektet.
Robust and reliant Automotive Computing Environment
for future eCars - RACE
Det tyska RACE projektkonsortiet består av flera välkända
leverantörer, institut och universitet. Notera dock att ingen
OEM deltar i konsortiet, vilket kan förklara viss öppenhet i
resultaten då detta annars är känsligt. Innehållsmässigt är
dock ett mycket intressant projekt som i stora drag handlar
om att gå mot målet att få en mer flexibel och mer hanterbar
el och mjukvaruarkitekturarkitektur som adresserar såväl
funktionssäkerhet som snabb utveckling av ny funktionalitet.
Arkitekturen i RACE projektet är en centraliserad arkitektur
med färre men mer kraftfulla noder, liknande flygindustrins
IMA (Integrated Modular Avionics) konceptet.
RACE projektet finns presenterat på en hemsida, och flera
papers relaterade till RACE projektet har publicerats. Nedan
följer en översikt.
Web – hemsida, pressmeddelanden etc.:
RACE projektets hemsida:
http://www.projekt-race.de/en/news/index.php
Pressmeddelane om RACE från Siemens
http://www.siemens.com/innovation/en/news/2012/
e_inno_1207_1.htm
Artikel från Green Car Congress:
http://www.greencarcongress.com/2014/09/20140917race.html
Fortiss egen sida om RACE projektet:
http://www.fortiss.org/forschung/projekte/race/
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Presentationer:
Presentation om projektet, arkitekturen och safety aspekter
http://www6.in.tum.de/pub/Main/
TeachingWs20123chtzeitsysteme/
2014-01-21-Echtzeit-Siemens.pdf
Presentation om RACE i samanhanget av framtidens
transportsystem:
http://www.uni-stuttgart.de/fovus/NfM/presentations/
NfM2012_Spiegelberg_Future_of_Mobility.pdf
Testning med TDL beskrivningar i RACE:
http://ucaat.etsi.org/2014/presentations/
S1P1%20TDL_RACE2.pdf
Artiklar:
Övergripande artikel om RACE projektet och arkitekturen
som utvecklas:
http://www.hi-techonline.com/fileadmin/user_upload/data/ausgaben/en/
0113_en/rolling-robots.pdf
Papers:
A Formal Model for Constraint-Based Deployment
Calculation and Analysisfor Fault-Tolerant Systems
https://www4.in.tum.de/~schaetz/papers/SEFM2014.pdf
Deployment Calculation and Analysis for a Fail-Operational
Automotive Platform
http://arxiv.org/pdf/1404.7763v2.pdf
CHROMOSOME: A Run-Time Environment for Plug & PlayCapable Embedded Real-Time Systems
http://sigbed.seas.upenn.edu/archives/201410/apres20140_s1_4_Buckl.pdf
Data-centric distribution technology in ARINC-653 systems
http://orff.uc3m.es/bitstream/handle/10016/19691/
data_REACTION_2014.pdf?sequence=1
Model-Driven Tailoring and Assembly of Service Oriented
Cyber-Physical-Systems
http://mediatum.ub.tum.de/doc/1223837/1223837.pdf
Patent:
Patent relaterade till författare och publicerade deltagare i
RACE projektet:
Method and Device for Allocating and Executing an
Application in a Distributed System - EP 2430849 B1
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Method for communicating between a number of first
services and a number of second services -US
20120059868 A1
Method for monitoring an event-controlled function and
monitoring apparatus for carrying out an event-controlled
function - WO 2014131608 A1
Method for operating a communications network and
network arrangement - EP 2783487 A1
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]
OMVÄRLDSBEVAKNING
Januari 2015
Framtid
Flera scenarion är möjliga för smarta fordon i smarta
infrastrukturer. Troligt är att vi kommer fortsätta ha en
blandad trafikmiljö där dagens blandning av personbilar med
varierande egenskaper blandas med tunga fordon,
spårbunden trafik och ibland arbetsmaskiner. Dessutom
gående, cyklister, motorcyklar osv. Blandningen
kompletteras med en ökande mängd fordon med varierande
grad av automation. Man kan också anta att blandningen av
elektrifierad drivlina, automation och kanske nya
affärsmodeller förändrar såväl användande som egenskaper
hos fordonen.
Eilert Johansson
på SICS Swedish
ICT bidrog med
sakkunskaper och
textproduktion för
Systems of
Systems temat!
Mängden funktioner kan förväntas fortsätta vara stor och
ökande. Integration, test och verifiering kommer också
fortsätta vara en utmaning, och därmed vara kritiskt för
ledtider i utvecklingen och vara en betydande kostnad i
utvecklingsarbetet. Beroende på vilka volymer ett
fordon/modell/arkitektur produceras i hamnar man i olika
slutsatser på kostnad för utvecklingsarbete mot
hårdvarukostnad i produktion. Troligt är dock att trenden
mot färre kraftfulla noder såsom RACE projektet ovan
beskriver kommer gälla oavsett hur fordonsmarknaden
utvecklas. Detta påverkar i sin tur organisation, arbetssätt
och affärsmodeller med underleverantörer. Eftersom det är
en stor sak att förändra organisation och arbetssätt, vilket
dessutom tar lång tid, bör man givetvis noggrant undersöka
och planera en sådan förändring. Å andra sidan är det troligt
att de organisationer som redan påbörjat
förändringsprocessen eller som gör det inom kort är väl
rustade för framtidens utmaningar och därmed kommer vara
vinnare på framtidens marknad.
Arkitektur i smarta infrastrukturer är än svårare att påverka
och kanske också att förutspå då den i praktiken är
sammanflätad av IKT (Informations och Kommunikations
Teknik) utvecklingen i stort i form av IoT (Internet of Things)
och utveckling av specifika teknologiområden som
mobilkommunikation. Här handlar det mycket om att
etablera standarder för kvalitétsbedömning av data i realtid,
tidsstämplad data och att lokalt hantera snabba
realtidsförlopp då data snabbt blir gammal och operativt
ointressant, medan vissa data kan förbli användbara för
såväl taktisk som strategisk planering.
Denna omvärldsbevakning produceras av SICS Swedish ICT som en del av FFI satsningen Möjliggörande Elektronik
och Mjukvara i delprogrammet Fordonsutveckling. Se http://www.vinnova.se/sv/ffi/FFI---Fordonsutveckling/
För mer information kontakta Eilert Johansson, SICS Swedish ICT. [email protected]