В своей предыдущей статье я писал о росте важности автомобильного ПО и использовал концепцию «Разработка-сборка-маркетинг-использование» для того, чтобы показать чем ПО отличается от аппаратной части. Суть той статьи заключается в том, что стратегия использования программных платформ – лучший способ добиться успеха на рынке автомобильного ПО.

Печально известен тот факт, что разработку ПО очень сложно планировать и реализовывать – особенно трудно оценивать времязатраты на создание больших программных продуктов. Такое положение дел тянется уже с 1960-ых годов, все это подробно описано в книге «Мифический человеко-месяц». Это книга Фреда Брукса, она была опубликована в 1975 и дополнена в 1995. Проблемы доведения процесса разработки программных продуктов до конца могут быть сформулированы законом Брукса: если вы не укладываетесь в сроки, дополнительные человеческие ресурсы только увеличат время на разработку.

В этой статье мы рассмотрим текущее состояние рынка платформ автомобильного программного обеспечения. Любая программная платформа полагается на аппаратную, требующуюся для работы программ. Я расскажу о сегментах рынка автомобильного ПО и приведу примеры важных продуктов. Но сначала нам нужно понять что такое программные платформы, а также рассмотреть их преимущества и недостатки.

Обзор платформ

Платформа – это технология, позволяющая создавать похожие между собой продукты, использующие результаты прошлых разработок. В рамках стратегии реализации платформ многие продукты или семейства продуктов могут быть разработаны с гораздо меньшими затратами, чем при разработке каждого продукта по отдельности. В автомобильной промышленности широко используются распространенные шасси с различными двигателями, салонами и форм-факторами. Платформы BEV в настоящее время становятся важной тенденцией в автомобильной промышленности. Кроме того, этот подход очень распространен в компьютерной индустрии – часто можно встретить платформы разных уровней (начиная с процессорных и аппаратных, и заканчивая программными платформами и платформами приложений).

Использование программных платформ стало ключевой стратегией во всех сегментах компьютерной индустрии — от мейнфреймов и миникомпьютеров до персональных компьютеров и планшетных ПК. Программные платформы также являются основой на рынке смартфонов и стали ключевым фактором, за счет которого лидерами рынка стали iOS и Android. Программные платформы также приобретают все большее значение в автомобильной промышленности и становятся особенно важны на развивающемся рынке автомобилей, зависящих от программного обеспечения.

У программных платформ есть и недостатки. Для их реализации требуется написание больших объемов кода, а работают они зачастую медленнее. Также они могут повышать требования к аппаратной части. Впрочем, в большинстве случаев, преимущества перевешивают недостатки.

Программная платформа обычно представляет собой набор из множества программных модулей для реализации определенной функциональности. Впрочем, это могут быть и небольшие программы, которые используются в более крупных платформах. Таким образом, программные платформы могут значительно отличаться по размерам и сложности кода. Ключевой аспект – переиспользование программных модулей для экономии затрат на разработку и обслуживание, а также повышение уровня надежности за счет снижения общего количества ошибок в ПО.

Ключом к использованию и реализации программных платформ являются API, позволяющие создавать модульную структуру блоков и обеспечивать связь между модулями или разными платформами. API конкретных сегментов рынка ПО, в случае успеха, создают формируют экосистему из взаимодополняющих программных модулей, которые с течением времени значительно увеличивают стоимость и возможности использования платформы.

Платформы для автомобильного ПО

Программные платформы на автомобильном рынке быстро растут и оказывают большое влияние на всю индустрию автомобильного ПО, причем ожидается, что в следующем десятилетии тенденция роста сохранится. В таблице ниже приведена сводная информации о состоянии основных программных платформ, используемых в автомобильной промышленности. Существует и множество других платформ – в данной статье они не рассматриваются из-за отсутствия подробностей об их разработке. В следующих разделах приводится обзорная информация о каждой из программных платформ, приведенных в таблице.

Операционные системы

Все автомобильные ECU нуждаются в ПО, которое будет управлять различными аппаратными компонентами, а также в приложениях, которые и будут выполняться блоком управления.

Все автомобильные блоки управления нуждаются в ПО, контролирующем работу разнообразных программ, управляющих аппаратными компонентами и приложениями, на которые рассчитаны все ECU. Консорциум автомобильной промышленности разработал и продолжает расширять возможности платформы AUTOSAR. AUTOSAR представляет собой многоуровневую программную архитектуру со стандартными API-интерфейсами для приложений, исполняемых ECU. Также эта платформа имеет независимый интерфейс, совместимый с большинством микропроцессорных архитектур, используемых в автомобильной промышленности. AUTOSAR – ведущая программная программная платформа в отрасли систем помощи водителю и других традиционных приложениях для ECU. Впрочем, AUTOSAR не может управлять блоками со сложной и обширной кодовой базой так, как это делают информационно-развлекательные системы.

Все это открыло двери для операционных систем, которые стали использоваться в высокотехнологичной промышленности в применении к автомобильным системам. Операционные системы первыми высокотехнологичными программными платформами, оказавшими большое влияние на автомобильную промышленность. В современных информационно-развлекательных и телематических системах используются высокотехнологичные ОС. Также сложные операционные системы используются в ECU, системы ADAS тоже двигаются в этом направлении.

Некоторые блоки управления имеют повышенные требования к безопасности, и им нужны системы, прошедшие сертификацию (например, по стандарту ISO 26262). В настоящие момент, ни у одной из версий Linux нет таких сертификатов. В таких блоках используют QNX, Green Hills и другие аналогичные операционные системы, имеющие сертификаты безопасности.

Информационно-развлекательная системы – высший уровень развития систем, использующих ОС. На рынке платформ ОС идет битва между QNX и различными версиями Linux – AGL, Android и GENIVI-совместимыми версиями. Android от Google развивается семимильными шагами. Успех Android связан с основанием Открытого автомобильного альянса (OAA) в 2014 году. В настоящее время в этот альянс входят 60 брендов, включая ведущих OEM-производителей вроде Chrysler, Fiat, Ford, GM, Honda, Hyundai, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Renault, Toyota и VW.

В платформу ОС обычно встроены многочисленные программы, относящиеся к так называемому промежуточному программному обеспечению, необходимому для обеспечения разнообразной функциональности. Промежуточное ПО – своего рода программный клей. Это программное обеспечение предоставляет различным приложениям доступ к сервисам, недоступным из ядра ОС. Промежуточное ПО варьируется от утилитарных программ до аппаратных интерфейсов для автомобильных компонентов. HMI и пользовательские интерфейсы также часто относят к промежуточному ПО.

ОС-гипервизор

Гипервизор — это небольшая программная платформа для управления несколькими ОС и их приложениями.

Эту платформу также можно назвать монитором виртуальных машин (VMM). Виртуализация используется в компьютерной индустрии с 1960-х годов и является ключевой технологией для центров обработки данных. Гипервизоры приобретают все большее значение для автомобильного программного обеспечения, поскольку они решают целый ряд проблем и могут быть экономичным решением.

Можно привести два примера, демонстрирующих преимущества гипервизоров. Первый пример: резервный монитор, который должен обязательно быть установлен на всех продаваемых в США автомобилях является компонентом систем с повышенными требованиями к безопасности. Второй пример: дисплей в информационно-развлекательных системах может быть идеальным запасным средством для вывода информации, но при этом в этой схеме не может использоваться ОС Linux, поскольку у нее нет необходимых сертификатов безопасности. Решением может стать гипервизор, интегрирующий Linux с QNX, Green Hills или другими ОС с сертификатами безопасности.

Интеграция кластера приборов и информационно-развлекательной системы – еще один пример ситуации, в которой гипервизор является решением. Также гипервизоры могут применяться в сочетании с специфическими электронными блоками управления.

Телематические системы

Телематические системы имеют встроенные программные платформы, взаимодействующие с SaaS-сервисами, работающими с телематическими данными. В бортовых телематических системах используется операционные системы, и лидером в этом сегменте рынка является QNX (за счет того, что именно QNX используется в OnStar). Ведущие поставщики первого уровня встраивают в телематические системы программное и аппаратное обеспечение. Некоторые из Tier-1 поставщиков информационно-развлекательных систем также являются ведущими поставщиками телематических систем.

Программные платформы для телематических систем на основе SaaS являются собственностью поставщика телематических услуг (TSP) (таких как OnStar, SiriusXM, Verizon Telematics и WirelessCar). OnStar используется только в автомобилях от GM, но у других поставщиков есть целый ряд OEM-клиентов. Система WirelessCar в настоящее время в основном принадлежит VW, и вливание дополнительных ресурсов, вероятно, расширят его позиции на рынке.

Поставщики телематических услуг начинают использовать облачные ресурсы Microsoft, AWS и Google – эти компании внедряют SaaS-платформы для функциональности сетевых автомобилей.

Информационно-развлекательные системы

Высокотехнологичные информационно-развлекательные системы – самые сложные автомобильные системы в серийном производстве. Обычно в них встроены сложные системы отображения со звуковыми и навигационными системами, а также целым рядом различных приложений.

Существуют системы с возможностью возможности подключения к телематическим системам, кластерам приборов и HUD. Информационно-развлекательные системы также имеют обширный пользовательский интерфейс для управления и взаимодействия с водителем или пассажиром. Во многих информационно-развлекательных системах реализовано подключение к программной платформе для использования смартфонов и различных приложений в связке с виртуальными личными ассистентами (VPA), описанными далее. Информационно-развлекательные системы также активно используют технологии установки обновлений по воздуху и ПО для кибербезопасности, о чем также пойдет речь в следующих разделах.

Таким образом, в связке с информационно-развлекательной системой могут использоваться несколько разных программных платформ. Ключевой программной платформой в данной схеме является ОС, поскольку именно она косвенно управляет всем ПО, связанным с информационно-развлекательной системой. В этих системах основную долю рынка занимают различные ОС из группы Linux, в частности все более важной становится Android. Впрочем, выбор ОС для информационно-развлекательной системы сильно варьируется в зависимости от OEM-производителя.

Также во многих информационно-развлекательных платформах используются навигационные программные системы – примерно в 25% (доля зависит от страны). Навигационные программные платформы, как правило, поставляются компаниями, специализирующимися на навигации в автомобильной и других промышленностях. Tier-1 Поставщики также могут поставлять навигационное программное обеспечение.

В большинстве современных информационно-развлекательных систем используются дисплеи, и средний размер дисплея растет с каждым годом. В настоящее время дисплеи встроены примерно в 60% информационно-развлекательных систем. В некоторых высококлассных системах используются даже графические ускорители для повышения производительности вывода на дисплей.

Интеграция смартфонов и мобильных приложений

В настоящее время смартфон стал неотъемлемой частью жизни водителя. Многие водители хотят использовать приложения из своих смартфонов в информационно-развлекательных системах для того, чтобы меньше отвлекаться не девайс. Некоторые OEM-производители разработали платформы для интеграции мобильных приложений в информационно-развлекательные системы. Впрочем, популярность CarPlay от Apple и Android Auto затмила всех остальных. Многие информационно-развлекательные системы поддерживают как CarPlay, так и Android Auto, чтобы иметь возможность взаимодействовать с большинством современных смартфонов. Baidu CarLife используется в основном в Китае, и там у этой системы очень сильные позиции, поскольку Android Auto в Китае недоступна.

Популярность CarPlay и Android Auto вызвана двумя основными факторами: знакомым пользовательским интерфейсом и большим количеством специфических для автомобилей приложений для обеих платформ. Впрочем, приложения для iOS и Android не работают как приложения для CarPlay или Android сами по себе. Эти приложения должны быть модифицированы для работы с определенной платформой. Наиболее популярными являются приложения с картами, данными о парковках и трафике, музыкой, подкастами, аудиокнигами, новостями, сообщениями и календарем.

С CarPlay работают более 500 моделей автомобилей от 65 разных автопроизводителей. Android Auto работает в примерно сопоставимом количестве автомобилей от 60 автопроизводителей.

Виртуальные личные ассистенты

Голосовые ассистенты, они же виртуальные личные ассистенты (VPA) хорошо зарекомендовали себя в автомобильной промышленности. Многие водители используют голосовых ассистентов в своих смартфонах или в домашних устройствах. OEM-производители пробовали создавать своих ассистентов, но высокотехнологичные платформы с голосовыми ассистентами взяли верх. Ведущими разработчиками голосовых ассистентов являются те же компании, что лидируют и на рынке умных домов и смартфонов: Amazon и их Alexa, Google и их ассистент, Apple и Siri. Достижения в области ИИ и технологий распознавания голоса сформировали спрос на голосовых ассистентов, поскольку они помогают водителям меньше отвлекаться.

Существует два способа использования голосовых ассистентов в автомобиле: через интеграцию мобильных приложения в CarPlay или Android Auto или через отдельную программную платформу с ассистентом в рамках автомобильной информационно-развлекательной системы. Лидером в области интегрированных ассистентов является Alexa, ассистент от Android держит крепкое второе место. Siri от Apple в основном используется в CarPlay, поскольку Apple является лидером на рынке интеграции смартфонов. Alexa и ассистент от Google также используются для интеграции мобильных приложений.

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…