Телематика новое слово в автомобильной электронике

12 января 2012 г. 16:10

ТЕМА НОМЕРА

Телематика — новое слово в автомобильной электронике

Ключевые слова:

Телематика, автомобильная электроника, eCal, навигация, ATOR

Последнее время автомобильный сегмент микроэлектроники является, пожалуй, одним из наиболее динамично развивающихся направлений полупроводниковой промышленности. По оценкам аналитиков, объем продаж полупроводниковых изделий для автомобильных применений в 2007-2008 гт. был на уровне 15-18 млрд долл., что значительно продаж 2002 г. (10,7 млрд долл.).

Нерсесов Денис,

менеджер по развитию бизнеса

NXP Semiconductors

С каждым годом устройство современного автомобиля становится сложнее, в особенной степени это относится к электронной части транспортного средства. Регулярно пересматриваются и появляются новые стандарты качества, экологические нормы, предъявляются более высокие требования к безопасности, комфорту и все эю подразумевает появление в автомобиле дополнительных электронных узлов. Кроме того, к транспортному средству начинают предъявляться абсолютно новые требования, выходящие за традиционные рамки: от современного автомобиля уже требуется больше, чем просто выполнение КЛОССИЧвСХИХ фуНКЦИЙ средства передвижения. В результате в автомобильной электронике появляются принципиально новые направления, самым молодым и наиболее перспективным из которых является телематика.

Концепция автомобильной телематики заключается в использовании компьютерных, сенсорных и телекоммуникационных технологий для удаленного оказания услут в автомобиле. Основными категориями телематических услуг являются навигация, удаленная диагностика, управление автопарком, безопасность, мультимед иа функции, связь и доступ к информации.

Телематика находит основное применение в интеллектуальных системах управления транспортом, которые, в свою очеред ь, вносят значительный вклад в решение транспортных проблем практически все крупных городов мира. Такие системы помогают решить комплекс задач: увеличить среднюю скорость передвижения, уменьшить количество пробок на дорогах, снизить выбросы углекислого газа, а также позволяют увеличить поступления средств в бюджеты государств.

Навигация является основной и наиболее распространенной телематической услугой, которая одной из первых была внедрена в автомобиль. Как правило, это связано с использо-

вонием приемника глобальной системы позиционирования (GPS) и интерактивной картографической базы данных, для предоставления водителю услуги четкого и подробного ведения по маршруту с помощью визуальных и голосовых подеказок о маневрах. Для определения оптимальных маршрутов, позволяющих избегать попадания в пробки, существуют различные методики обмена GPS-данными между центральным сервером и автомобилями по GSM-каналу.

Удаленная диагностика позволяет заблаговременно определять возможные электрические или механкнеские проблемы транспортного средства и тем самым способствует предотвращению поломки автомобиля, а также минимизации рисков, связанных со здоровьем водителя и сохранностью грузов. Передача показаний автомобильных датчиков и других диагностических данных напрямую из автомобиля в сервис-центр позволяет проводить своевременное техническое обслуживание и ремонт транспортного средства без необходимости планировать такие работы. Удаленная диагностика позволяет экономить время и сокращать эксплуатационные расходы. Основным элементом данной концепции является встроенная диагностическая система (OnBoard Diagnoses, OBD), представляющая собой электронные блоки управления и датчики, подключенные к автомобильной шине данных. Диагностическая автомобильная система OBD проводит мониторинг трансмиссии, ходовой части и других важных узлов автомобиля, а также контролирует уровень вьброса Все машины, изготовленные для прсдажи в QUA с 1996 г, были оснащены системами OBD, основной идеей которых было определение неполадок транспортного средства, ведущих к увеличению уровня загрязнения окружающей среды.

Управление автопарком, как одна из важнейших телематических услуг, базируется на определении местоположения транспортных средств и диагностических функциях для удаленного мониторинга и управления транспортом. Управление автопарком направлено на повышение надежности и эффективности

22

логистики, улучшение планирования и доступности услуг, поддерживаемых автопарком: грузоперевозки, аренда автомобилей и пассажирские перевозки.

Прогресс в области телекоммуникаций, вычислительной техники и сенсорных технологий, привели к развитию целого ряда телематических систем, способствующих управлению автопарком. Основная идея состоит в интеграции данных телематуыеских систем в уже существующие информационные инфраструктуры (сотовая или радиосвязь).

Как правило, система управления автопарком состоит из следующих элементов:

• Телематическое бортовое устройство, расположенное на транспортном средстве. Как правило это навигационное устройство (например GPS/ПЛОНАСС-трекер). Продвинутые системы также включают устройство удаленной диагностики, но иногда контролируются такие параметры как расход топлива, скорость передвижения, показания датчиков открывания дверей, температуры в рефрижераторах (для грузоперевозок) и та

• Телекоммуникационнь« инфраструктуры (GSM, радиосвязь).

• Сервер для приема, хранения, обработки и анализа данных.

• Компьютер диспетчера из центра управления автопарком

Безопасность. Автомобильные телематические системы безопасности сочетают в себе сенсорные и радиочастотные технологии для обнаружения и предотвращения экстренных ситуаций во время вождения. Основная идея состоит в том, что в момент срабатывания аварийного датчика (например, индикатора срабатывания подушки безопасности) бортовое телематическое устройство передает в центр спасения по каналу сотовой связи сигнал, содержащий GPS-координаты транегортного средства, попавшего в аварию. Такая концепция в Европе имеет название eCall (Emergency Cal/ Экстренный вызов).

Идея программы eCall впервые возникла в Европе в начале 2000х. Ежегодно в Европе случается около 1,4 млн. ДТП, в результате чего гибнет около 40 тысяч и 1,7 млн. людей по-

T-Comm #2-2011

А

Y

ТЕМА НОМЕРА

лучают увечья. При наличии точных координат места аварии время реагирования службы сло-сения может быть сокращено на 40-50%. Таким образом, предполагается, что eCal будет способствовать спасению 2500 тысяч жизней в год а также оказанию своевременной медицинской помощи д есяткам тысяч пострадавших. Кроме того, вследствие ускоренной подачи слецтранслорта к местам аварий и, соответственно, быстрой расчистки аварийных участков, будет сокращаться количество пробок, а также будет снижаться общий расход топлива и количество выбросов С02.

С экономической точки зрения программа eCal также ю*еет очень большое значение. Дорожные происшествия ежегодно приносят Европе убытков на сумму свыше 160 млрд Евро. Однако если бы все машины были оснащены системами еСаН, то имелась бы возможность экономии порядка 26 млрд Евро в год

Телематика очень тесно связана с концепцией ADAS (Advanced Driver Assistance Systems/ Усовершенствованная Система Помощи Водителю), которая, в свою очередь включает в себя следующие системы:

• Адаптивный круиз-контроль.

• Система предотвращения столкновений.

• Система ночного видения.

• Автоматическая парковка.

• Системы чтения разметок и дорожных знаков.

• Адаптивное освещение

Последнее время все более актуальными становятся задачи проектирования гибридных/ электромобилей. Как известно, основным "больным местом" электромобиля является его аккумулятор. Существуют такие проблемы как ограниченная емкость, а также относительно быстрая изнашиваемость аккумулятора электромобиля. Телематические устройства помогут решать такие задачи как:

• мониторинг состояния и износа батареи и заблаговременное извещение автовладельца и производителя о предстоящей замене.

• заблаговременное предупреждение водителя о приближении к полной разрядке аккумулятора и оперативная навигация к ближайшим пунктам заправки батареи.

Телематические устройства найдут свое применение и в таких областях, как страхование. Согласно исследованиям девять из десяти людей предпочли бы платить взносы за страхование своих автомобилей от поломок в зависимости от пробега этих автомобилей. По этой причине в 2005 г. в Великобритании была создана программа Pay-As-You-Drive, по которой размер взносов зависит от интенсивности использования транспортного средства

Примером современного многофункционального телемат^еского устройства является недавно разработанное компанией NXP Semiconductors первое семейство бортовой автомобильной телематической платформы (Automotive Telematics On board unit Platform), названное ATOP 2.5G. Это "plug and pla/' устройство имеет в своем составе:

• GSM/GPRS модем.

• GPS-модуль.

• Память SRAM и Flash.

• Интерфейсный микроконтроллер на базе ARM7 с широким набором интерфейсов (CAN, USB, UART, GPIO, SIM и та).

• Основной Base Band процессор на базе ARM9, отвечающий за всю обработку данных.

• Контроллер безопасности данных семейства SmartMX.

• RFID-интерфейс на основе стандартов NFC.

На базе этой платформы можно реализовать все вышеописанные приложения телематики, а благодаря своей гибкости, данное решение приспособлено к реализации абсолютно новых, пока еще не сформулированных задач.

Благодаря установке в автомобилях бортового блока, изготовленного на базе платформы ATOP 25G больше нет необход имости устанавливать пункты сбора платежей на дорогах или выставлять автовладельцам счета за пользование дорогами, или собирать cnei**-альные дорожные налоги. Бортовой блок — это компактное устройство, которое может быть установлено, например, на приборной панели автомобиля. В целях аутентичности NXP предлагает использование наклейки (стикера), клеящейся на лобовом стекле автомобиля и оснащенной RFID-чипом для коммуникации с устройством внутри автомобиля. Наклейка уникальна и изготавливается индивидуально для каждого автомобиля. В ее памяти содержится краткая информация об автомобиле: регистрационные номера, марка, год выпуска и та При наличии необходимого оборудования (порто-

тивный RFID-редер), эти данные можно быстро считывать в случае, например, проверки дорожной полицией (милицией). Метка изготовлена таким образом, что при попытке отклеить ее от лобового стекла вся информация из памяти стирается. Эта система может быть установлена на любом автомобиле, независимо от страны или года выпуска. Идея состоит в том, что определенный бортовой блок запрограммирован на работу только при наличии связи с конкретной RFID-меткой.

Расстояние, которое прошел конкретный автомобиль, фиксируется через спутник (GPS-модулем), и информация передается в ответственное правительственное агентство по GSM-каналу. Время от времени владелец авто будет получать выписку со своего счета с подробной информацией о своих поездках. Благодаря этому водитель сможет проанализировать свои маршруты и выбрать наиболее удобные и недорогие, поскольку он получает полную информацию о загрузке дорог в часы пик и стоимости пользования платными дорогами. Для правительственных агентств эта информация не менее важна, поскольку позволяет проводить мониторинг транспортных потоков и частично разгрузить дороги.

ATOP также обеспечивает дополнительную безопасность водителя, на его базе полностью реализуема функция европейского Экстренного Звонка (еСаИ), а также, благодаря гибкости аппаратной и программной части, возможна реализация других систем схожих с eCal. Платформа NXP разработана таким образом, чтобы каждая страна мота применять это устройство в соответствии со своими стандартами и сроками.

Компания NXP также рассматривает возможность адаптации всей системы для России, в том числе, за счет интеграции ГЛОНАСС. Планируется, что следующее поколение ATOP 35G будет иметь поддержку ГЛОНАСС Однако уже сегодня в силу чрезвычайной гибкости текущей версии ATOP 2.5G платформа пол-

T-Comm #2-2011

23

л

ТЕМА НОМЕРА

Компании NXP и ARM расширяют стратегическое лицензионное соглашение о микроконтроллерах

Компании NXP Semiconductors и ARM обьяви-пи о расширении стратегического сотрудничества и о подписании долгосрочного лицензионного соглашения об использовании процессоров ARM серии Cortex™-M в микроконтроллерах NXP В рамках этого соглашения компании NXP и ARM будут вести совместные разработки, направленные на расширение плана выпуска микроконтроллеров с более высокой производительностью и энергоэффективностъю.

На сет однини ий дань компания NXP, отгрузившая уже свыше одного миллиарда устройств на базе процессоров ARM, имеет обширный портфель продукции, в который ВХОДИТ более 250 микроконтроллеров с процессорами ARM В настоящее время NXP является единственным партнером компании ARM, поставляюаим на рьмок микроконтроллеры на базе процессоров Codex-MO, Cortex-МЗ и Cortex-M4. Кроме того, NXP — единственный крупный поставщик микроконтроллеров, который включил в свои планы выпуска продукцию исключительно на базе 32-разряда ых процессоров ARM

В портфеле мисроконтроллеров NXP на базе процессоров серий Cortex-МО, Cortex-М3 и Cortex-M4 представлен уникальный набор разлитых функций, периферийных устройств и объемов памяти. Серия LPC1100 на базе энергоэффективного процессора Cortex-МО отличается самой низкой в отрасли потребляемой мощностью в активном состоянии и миниатюр*«ми размерами

ностъю приспособлена для подключения к ней внешнего модуля ППОНАСС-приемника.

В начале 2010 г. в городе Эйндховен (Нидерланды) успешно завершился пилотный проект тестирования сбора дорожных платежей. Проект проходил при участии нескольких компаний, крупнейшими из которых были NXP Semiconductors (поддержка аппаратной части, ATOP) и IBM (информационная поддержка, ПО, серверы, бэк-офис). Схема работы проекта представлена на рисунке. Помимо непосредственной технической схемы реализации решения, справа приведены фрагменты специализированной веб-страницы, где участники проекта имели возможность анализировать свои маршруты и смотреть выписки по своим (виртуальным) счетам.

Тестирование, длившееся 6 месяцев, показало, что технологическое решение способно стимулировать изменение водительских предпочтений и способствовать сокращению числа дорожных пробок и оздоровлению окружающей среды. Пилотный проект проводился в целях предоставления голландскому правительству вариантов решения проблемы перегруженности автодорог в Нидерландах.

Испытания показали отличные результаты: при правильном стимулировании 70% водителей изменили свои предпочтения и отказались от передвижения в часы пик, доказав тем самым, что внедрение систем дорожных пошлин положительным образом сказывается на водительских предпочтениях населения и позволяет нормализовать дорожное движение.

В испытаниях принимало участия 200 человек, включая мэра города Эйндховен и других видных политических деятелей. Было пройдено свыше 200 тыс километров и система в целом доказала свою высокую надежность. Технологическое решение готово для взимания пошлин с автовладельцев в соответствии с типом дороги, временем суток и экологическими характеристиками автомобиля и может эффективно осуществлять обратную связь с водителями, влияя тем самым на их водительские предпочтения — ежедневно помогая им экономил» свои деньги и при-

ниматъ более эффективные и "экологичные" решения на дороге. Кроме тою, испытания в Эйндховене показали, что технология NXP готова к внедрению в рамках любой крупномасштабной программы регулирования дорожного движения.

Основные результаты пилотного проекта:

• 70% участников дорожного движения изменили свои водительские предпочтения (вождение вне часов пик, пользование недорогими дорогами);

• стоимость передвижения за километр снижена на 16%;

• четкая система стимулирования имеет критическое значение в вопросе изменения водительских предпочтений.

Было установлено, что большое значение имеют.

• удобство использования;

• надежность;

• защита данных;

• конфиденциальность;

• визуализация информации (наличие графического дисплея);

• точность и регулярное обновление карт.

По протозам экспертов полноценное внедрение подобной системы сбора дорожных платежей позволит добиться следующих результатов:

• 58% — сокращение задержек дорожного движения вследствие пробок;

• 15% — сокращение общего километража, пройденного за год

• 10% — сокращение выбросов С02;

• 6% — прирост пассажиро-километров в общественном транспорте;

• свыше 50% нидерландских семей станут платить за пользование автотранспортом меньше, чем они платят сейчас в рамках уплаты налога на автотранспортные средства и налога на покупку автомобиля.

Новая система взимания дорожных пошлин будет введена в Нидерландах с 2012 г. для грузового автотранспорта и с 2013 г. — для легковых автомобилей. Планируется, что полностью программа должна быть реализована к 2016 г.

Telematics — a new word in automotive electronics Nersesov Denis

Recently, automobile segment in microelectronics is, perhaps, one of the fastest growing areas of the semiconductor industry. Analysts estimate hat sales of semiconductor products for automotive applications in 2007-2008 were at the level of 15-18 billion dollars, significantly higher than sales in 2002 (10,7 billion dollars).

24

T-Comm #2-201

Ж