Samochód przyszłości będzie superkomputerem na kołach
FraunhoferNowoczesne samochody są naszpikowane elektroniką i dużą liczbą elektrycznych przewodów. Jednak zarządzanie wieloma komputerami jest skomplikowane, dodatkowo przewody zwiększają masę pojazdów. W ramach wspólnego projektu CeCaS naukowcy z Instytutu Fraunhofer pracują nad systemem, w którym centralna jednostka komputerowa zarządzałaby wszystkimi komponentami elektronicznymi.
Podzespoły samochodu są kontrolowane przez jeden główny komputer, a nie przez dziesiątki skomplikowanych, wzajemnie powiązanych jednostek. Aktualizacje są przeprowadzane za pośrednictwem bezprzewodowej sieci WLAN bez konieczności wizyty w warsztacie, a aktywacja i odblokowanie dodatkowych funkcji jest wykonywane w zależności od potrzeb. Jest to wizja, nad którą Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS pracuje wraz z partnerami projektu z branży motoryzacyjnej w ramach wspólnego projektu CeCaS (Central Car Server Supercomputing for Automotive).
Celem projektu jest fundamentalna modernizacja samochodowej architektury przetwarzania danych i dostosowanie jej do wysokich wymagań zautomatyzowanych i połączonych w sieć pojazdów. W przyszłości samochód stanie się superkomputerem na kołach. Komponenty będą mogły komunikować się ze sobą w czasie rzeczywistym. Niemiecki rząd wspiera projekt w ramach inicjatywy „Elektronika i metody rozwoju oprogramowania dla cyfryzacji automobilności (MANNHEIM)”.
Istnieje duże zapotrzebowanie na nową technologię przetwarzania danych w samochodach. Trendy takie jak automatyzacja i tworzenie sieci powodują eksplozję liczby danych w samochodach. Producenci pojazdów poszukują zatem rozwiązań umożliwiających standaryzację technologii pojazdów, zarządzanie wszystkimi komponentami za pośrednictwem centralnej jednostki, optymalizację komunikacji między poszczególnymi systemami i osiągnięcie wymaganej mocy obliczeniowej w czasie rzeczywistym.
Ethernet w czasie rzeczywistym dla motoryzacji
Naukowcy z Instytutu Fraunhofer w Dreźnie koncentrują się na Time Sensitive Networking (TSN) w ramach CeCaS. W tym celu zespół kontynuuje prace nad wypróbowanymi i przetestowanymi blokami funkcyjnymi dla półprzewodników, znanymi jako rdzenie IP. Ma to na celu uczynienie technologii sieciowej opartej na Ethernecie zdolną do pracy w czasie rzeczywistym oraz zapewnienie jej solidnego i wysoce niezawodnego działania w każdej sytuacji.
TSN osiąga połączenie możliwości czasu rzeczywistego i niezawodności dzięki takim środkom, jak jednolity czas systemowy dla wszystkich istotnych jednostek sterujących, inteligentnie zorganizowane procedury kolejkowania i priorytetyzacja zadań – wyjaśnia dr Frank Deicke, szef działu komunikacji danych i obliczeń w Fraunhofer IPMS.
W związku z tym polecenia kierowane do układu hamulcowego mają logicznie wyższy priorytet niż polecenia sterujące układem klimatyzacji. Pomimo ogromnej liczby danych generowanych przez pojazd w każdej sekundzie, z których większość musi być przetwarzana w czasie rzeczywistym, systemy CeCaS są trwałe i wysoce niezawodne.
Ethernet ma również inne zalety w projekcie CeCaS.
Ethernet ma tę podstawową zaletę, że jest bardzo elastyczny, a jednocześnie wysoce konfigurowalny. W połączeniu z naszymi rdzeniami IP technologię tę można łatwo dostosować do różnych rozmiarów pojazdów, kategorii wydajności i funkcji – mówi Deicke.
Mniej przewodów to mniejsza waga
Koncepcje konstrukcyjne, takie jak te w projekcie CeCaS, oferują dodatkowe korzyści. W idealnej sytuacji samochód nie musi być już oddawany do warsztatu w celu przeprowadzenia aktualizacji. Prawie jak notebook lub komputer stacjonarny, pojazd jest aktualizowany za pośrednictwem bezprzewodowej sieci WLAN.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
W razie potrzeby można również dodać nowe funkcje – mówi Frank Deicke.
Ponadto scentralizowane zarządzanie pozwala na zastosowanie mniejszej liczby przewodów, co zmniejsza zapotrzebowanie na materiały i koszty produkcji, a także sprawia, że pojazd jest znacznie lżejszy.
W swoich pracach projektowych eksperci Fraunhofer korzystają z wieloletniego doświadczenia w dziedzinie programowania chipów, technologii sieciowych oraz projektowania sprzętu i oprogramowania.
Od zarządzania domenami do zarządzania strefami
Architektura komputerowa projektu CeCaS dla samochodu przyszłości jest radykalnym odejściem od obecnego projektu: od zorientowanego na domenę sterowania komponentami do zarządzania strefowego, w którym kilka wysokowydajnych jednostek sterujących kontroluje wiele modułów jednocześnie. Obejmuje to systemy o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa, takie jak silnik, skrzynia biegów i hamulce, a także kamery pokładowe, systemy wspomagania parkowania, czujniki temperatury i odległości, silniki do elektrycznie sterowanych szyb i regulacji siedzeń lub klimatyzację i rozrywkę pokładową.
Projekt, który jest dotowany przez niemiecki rząd, jest ważnym elementem dla przemysłu motoryzacyjnego, nie tylko w celu zapewnienia jeszcze większej wydajności pojazdów i oszczędności kosztów. Jest to również ważny wkład w utrzymanie i dalsze rozszerzanie technologicznej niezależności niemieckich producentów samochodów.
Źródło: Fraunhofer
