Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
AdexAdex
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

BMW zaprezentowało strategie rozwoju dla skalowalnych pojazdów autonomicznych

ghost666 26 Maj 2020 18:41 513 0
  • BMW zaprezentowało strategie rozwoju dla skalowalnych pojazdów autonomicznych
    Simon Fürst
    BMW po raz pierwszy zaprezentowało swoją strategię rozwoju pojazdów autonomicznych - od poziomu 1 przez poziom 3 do poziomu 4/5. Prezentacja nowej strategii miała miejsce podczas internetowej imprezy o nazwie The Autonomous, zorganizowanej przez TTTech Auto. Plan ten pokazuje firmę, która traktuje bezpieczeństwo pojazdów jako kwestię priorytetową.

    Biorąc pod uwagę, że większość dostawców pojazdów autonomicznych utrzymuje w tajemnicy architekturę swoich systemów, obserwatorzy branży motoryzacyjnej byli mile zaskoczeni przejrzystością planów BMW. Firma wymieniła i zidentyfikowała zarówno kluczowe elementy składowe, jak i dostawców głównych układów scalonych, które zostaną włączone do produkowanych przez nią pojazdów. Wszystkie te informacje znaleźć można na ilustracji po prawej stronie.

    BMW zaprezentowało strategie rozwoju dla skalowalnych pojazdów autonomicznych
    Rys.1. Skalowalna architektura BMW.
    Phil Magney, założyciel i główny analityk w VSI Labs komentuje: „Widzieliśmy już ciekawostki z BMW i Mobileye, ale jest to najbardziej kompleksowy widok architektury sprzętowej i dokumentacja ścieżki skalowalności. Dodaje też, że "(...)to trochę dziwne, że producent OEM ujawnia tak wiele informacji o swoim systemie sterowania pojazdem autonomicznym”.

    Simon Fürst, główny ekspert w dziedzinie technologii jazdy autonomicznej w BMW Group (na zdjęciu po lewej), omawiał podstawowe założenia platformy autonomicznej dla BMW, jej strategię bezpieczeństwa pojazdu oraz powody, dla których BMW uważa, że nowa norma ISO, jaka ma zostać wdrożona, ma kluczowe znaczenie dla zdefiniowania, opracowania i przetestowania zautomatyzowanego systemu jazdy. Fürst jest przewodniczącym grupy ISO pracującej nad opracowaniem wstępnego raportu technologicznego ISO (DTR) 4804.

    Skalowalność

    Architektura platformy autonomicznej BMW wyjaśnia priorytety projektowe firmy dotyczące tego sektora. Koncentrują się one na skalowalności i możliwości ponownego wykorzystania zarówno oprogramowania, jak i sprzętu. We wszystkich pojazdach osobowych BMW, od obecnych samochodów poziomu 2 do poziomu 4/5, zarówno sprzęt, jak i oprogramowanie są ponownie wykorzystywane w jak największym stopniu, szczególnie w ECU i kamerach. Podstawowa platforma BMW została zbudowana na architekturze AUTOSAR (Automotive Open System Architecture), przy użyciu klasycznych mikrokontrolerów (BMW korzysta z układów Aurix firmy Infineon).

    Wraz ze wzrostem poziomu zautomatyzowanej jazdy i ich funkcji BMW zaspokaja te potrzeby, wdrażając dodatkowe systemy czujników i wysokiej klasy mikroprocesory. Linia bazowa platformy wykorzystuje układy SoC R-CAR firmy Infineon i Renesas w celu zoptymalizowania jej zastosowania w przednich kamerach stereo. W przypadku modeli poziomu 3 BMW dodaje dwa układy Mobileye EyeQ5, dwa procesory Intel Denverton i kolejny układ Aurix. W przypadku pojazdów poziomu 4/5 BMW rozszerza swoją konfigurację do trzech EyeQ5, jednego Xeona z 24 rdzeniami i dodatkowego Aurixa.

    Bezpieczeństwo od samego początku

    „Po pierwsze, podoba mi się podział stosów pojazdów autonomicznych. L1 i L2 jest sklasyfikowany jako ADAS (system wspomagania kierowcy – przyp. red.), natomiast L3, L4 oraz L5 jest sklasyfikowany jako HAD („Wysoce Zautomatyzowana Jazda” – przyp. red.). Wszystko jest przyrostowe. Zgodnie z architekturą proponowaną przez BMW L2 staje się awaryjnym zapasem dla L3” - komentuje Magney. „W tych systemach działają osobne ECU i oba wykorzystują architektury Classic i Adaptive AUTOSAR. Na poziomie HAD polegamy na podwójnych kanałach ASIL-B, więc łącznie poziom bezpieczeństwa systemu jest wyższy niż prosta suma poziomów bezpieczeństwa jego części”.

    Dla wielu producentów samochodów podejście „Bezpieczeństwo przede wszystkim” stało się kluczowym tematem, ponieważ popycha wysiłki na rzecz rozwoju autonomicznego sterowania. Ale to, jak producenci samochodów budują systemu autonomiczne, zaprojektowane zgodnie z zasadami bezpieczeństwa, pozostaje kwestią rzadko ujawnianą lub otwarcie dyskutowaną. BMW zdecydowało się jednak na ujawnienie zarówno strategii rozwoju pojazdów autonomicznych, jak i strategię bezpieczeństwa, przede wszystkim w wysoce zautomatyzowanej architekturze jazdy.

    Podejście z nadzorcą

    Jak podczas The Autonomous, wyjaśniał Fürst, BMW postawiło na architekturę podwójnego przetwarzania – system posiada główny i awaryjny komputer - aby zapewnić bezpieczeństwo pojazdom na poziomach L3, L4 i L5. Zgodnie z architekturą z pierwotnym i wtórnym kanałem ASIL, kanał główny oblicza główną trajektorię pojazdu. Drugi kanał służy do nadzorowania kanału głównego. Ilekroć kanał dodatkowy wykrywa, że kanał główny generuje trajektorię, która spowoduje np. wypadek, ostrzega selektor, który przełącza się na trajektorię bezpieczeństwa zapewnianą przez dodatkowy kanał. Fürst potwierdził, że wykorzystano tutaj klasyczne podejście do sprawdzania zgodności: „Tak. Te dwa kanały są stale sprawdzane krzyżowo” - poinformował.

    Warto jednak zauważyć, że główny kanał ASIL sprawdza również krzyżowo kanał dodatkowy. Kiedy kanały nie zgadzają się lub występuje „źle dopasowana” trajektoria”, system przechodzi w tryb awaryjny. Jest on obsługiwane przez kolejny blok przetwarzania, zasilane z osobnego zasilacza. Dzięki temu samochód może kontynuować pracę w trybie awaryjnym, nawet w przypadku poważnej awarii zasilania. Mówiąc wprost, BMW używa stosu poziomu 2 jako rezerwowego dla poziomu 3.

    Ten kanał o obniżonej sprawności, działający na oddzielnym zasilaniu, jest przeznaczony do wykonywania manewru minimalnego ryzyka obliczonego, jako trajektoria rezerwowa. Ten kanał działa niezależnie od systemu głównego. Może sterować nadmiarowym układem hamulcowym lub kierowniczym, ustawiając pojazd w pozycji bezpiecznej. Ale, jak zauważył Fürst, ta redundantna jednostka nie może wykonywać pełni funkcji systemu autonomicznego sterowania, ma ograniczone możliwości - informuje przedstawiciel motoryzacyjnego giganta.

    „Nowoczesny i klasyczny”

    Zapytany o ogólną architekturę platformy BMW, Magney zauważył: „Dla mnie wygląda to na najlepsze z obu światów. Masz architekturę, która jest jednocześnie nowoczesna i klasyczna. System systemów, w którym systemy niższego poziomu stają się rezerwowe dla systemów wyższego poziomu. Masz również połączenie klasycznych algorytmów i systemów AI. Sztuczna inteligencja jest wykorzystywana głównie do percepcji otoczenia, podczas gdy systemy awaryjne oparte są na klasycznych deterministycznych algorytmach”.

    Magney nazywa system BMW „bardzo pragmatycznym z punktu widzenia bezpieczeństwa funkcjonalnego”. Wyjaśnił, że posiadanie wielu ECU jest najlepszym rozwiązaniem, aby zapewnić brak zakłóceń w pracy systemu. Jeśli chodzi o zgodność z normą ISO 26262, dotyczącą bezpieczeństwa funkcjonalnego pojazdu, to opublikowana przez BMW architektura jest w zasadzie najnowocześniejszym dostępnym rozwiązaniem. Co jednak z innymi producentami samochodów? „Działanie BMW jest prawdopodobnie podobne do tego, co robią obecnie inni” - zakłada Magney.

    ASIL B lub ASIL D

    Fürst zauważył, że główną zaletą tego rodzaju konstrukcji systemu jest to, że „główne części systemu mogą być tylko ASIL B. Tylko jego małe części muszą być normowane do ASIL D”. Te drobne systemy obejmują dynamiczny ECU pojazdu (sterowanie ruchem), trajektorię po sterowaniu i kontrolę ruchu w ECU o obniżonej sprawności oraz selektor, do wybierania trajektorii po sterowniku w nominalnym ECU. Zmniejszenie wymagań co do poziomu bezpieczeństwa funkcjonalnego systemu przekłada się na redukcję jego złożoności, a co za tym idzie - kosztów opracowania.

    Zagadka czujników

    Różne czujniki w aucie mierzą wiele parametrów. Jednym z głównych zadań sekcji sensorycznej jest wykrywanie obiektów na drodze, w tym pojazdów osobowych, ciężarówek, motocykli, rowerzystów i pieszych. Krytyczne jest tutaj nie tylko samo wykrywanie obiektów, ale także obliczanie ich trajektorii i rozumienie ile pozostawiają one wolnej przestrzeni dla auta.

    Chociaż system pojazdu autonomicznego oferuje pewne mechanizmy monitorowania drogi w oparciu o obraz komputerowy, może także wykorzystywać inne dane – np. z radarów i lidarów do wykrywania krzywizny drogi i obiektów na niej. System może również wykorzystywać dane z innych pojazdów. Może użyć mapy, aby wygenerować trajektorię dla samochodu w celu dokonania jego lokalizacji w świecie. Lokalizacja pojazdu jest ważna, by system orientował się, gdzie jest pojazd w odniesieniu do szerszej mapy, i aby poprawnie obliczyć trasę z punktu A do B. Podłączenie czujników nie jest jednak takie proste, jak się wydaje. Poziomy danych, które one oferują wahają się od surowych danych do danych wysokiego poziomu. Na przykład nieprzetworzone dane pochodzące z radaru, lidaru czy kamery wideo diametralnie różnią się wyglądem. Przez to, że różne algorytmy muszą być stosowane do różnych danych pochodzących z takich czujników, system komplikuje się jeszcze bardziej. Finalnie jednakże celem jest znalezienie „sprytnego sposobu połączenia różnych danych w celu uzyskania pewnej nadmiarowości w ocenie świata przez czujniki” - wyjaśnia Fürst.

    Poproszony o zdefiniowanie tego „sprytnego sposobu” Fürst odparł: „W obszarze fuzji sensorów powstaje obecnie wiele prac naukowych”. Przemysł nadal musi pogłębić swoją wiedzę na temat tego, w jaki sposób różne algorytmy powinny mieć zastosowanie do różnych czujników. Magney zauważa z kolei, że może nie istnieć nic, co mogłoby hamować fuzję sensorów „poza wieloma sposobami wykorzystania danych. Masz do czynienia ze światem statycznym i dynamicznym, a to wymaga różnych procesów i różnych czujników”.

    Po co nowy standard ISO?

    Istnieje wiele standardów bezpieczeństwa pojazdów, ale ten, który Fürst pomaga obecnie zdefiniować, DTR 4804, jest postrzegany jako pierwszy krok w kierunku standaryzacji ISO, specjalnie dla pojazdów autonomicznych. W ubiegłym roku 11 liderów branży motoryzacyjnej (Aptiv, Audi, Baidu, BMW, Continental, Daimler, Fiat Chrysler Automobiles, HERE, Infineon, Intel oraz Volkswagen) zebrali się, aby opublikować dokument o nazwie SaFAD (Safety First for Automated Driving – „Po pierwsze bezpieczeństwo w pojazdach autonomicznych”). Grupa naciska teraz na SaFAD jako podstawę dla ISO DTR 4804. Fürst powiedział, że grupa zorganizowała spotkanie inauguracyjne w lutym w Paryżu. Rozszerzona grupa obejmuje obecnie Toyotę, Nissana, Denso, Mazdę, Valeo i inne firmy z sektora motoryzacyjnego. Planuje ona opublikować raport techniczny ze swoich prac do końca lipca tego roku.

    Fürst przyznał, że miną dwa do trzech lat, zanim projekt ten stanie się normą ISO. Ale od samego początku branża ma okazję opracować najnowocześniejszy system w celu spełnienia standardów bezpieczeństwa w pojazdach autonomicznych.

    Są jednakże i głosy, które uważają zakres nowego standardu ISO za „zbyt szeroki” albo „zbyt ogólny”. Fürsta, zapytany dlaczego uważa ten standard za tak ważny i o konsekwencje jego nieopracowania powiedział: „Jeśli nie będziemy mieć nowego standardu, każdy producent samochodów będzie miał swój własny (...) Różni producenci OEM, różni dostawcy technologii etc. opracują pojazdy o innym poziomie bezpieczeństwa". Dodał również, że celem wprowadzania nowej normy dla bezpieczeństwa pojazdów autonomicznych jest „zminimalizowanie ogólnego ryzyka”.

    „Norma bezpieczeństwa nie powinna faworyzować jednego modelu pojazdu nad drugim. Konsumenci nie mogą mieć jednego samochodu, który jest bezpieczniejszy niż inne. Każdy samochód musi być bezpieczny” - mówi Fürst. Ponadto, w momencie, gdy producenci samochodów będą chcieli zaktualizować obecną generację czujników, potrzebują wspólnego interfejsu, który ułatwi to przejście. Podobnie, jeśli struktura danych jest znormalizowana – „pomaga nam to znacznie poprawić fuzję sensorów, jako nowy poziom klasyfikacji i przetwarzania wstępnego zaczynają pojawiać się dane” - komentuje przedstawiciel BMW. Uważa on, że kluczowy jest ustandaryzowany interfejs i struktura danych.

    Źródło: https://www.eetimes.com/unveiled-bmws-scalable-av-architecture/

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9877 postów o ocenie 8102, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • AdexAdex