Autonome bilers operativsystemer: En guide

En autonom bil er langt mere end blot en mærkeligt formet computer på hjul. Den kan bedre beskrives som et mobilt datacenter, der består af et netværk af computere, som hver især udfører eller er ansvarlige for forskellige opgaver. Naturligvis varierer operativsystemet (OS) på disse computere. I denne artikel vil vi udforske, hvilke biloperativsystemer der er afgørende for at udvikle, implementere og administrere software og hardware i autonome køretøjer. At forstå denne komplekse infrastruktur er nøglen til at forstå fremtiden for transport.

Kompleksitet er nøgleordet

At bygge et autonomt køretøj er en enorm udfordring. At bygge operativsystemet til et autonomt køretøj er endnu mere udfordrende. Processen med at gøre biler smartere og mere sikre er markant sværere end at konstruere nogen af de køretøjer, vi ser på vejene i dag. Det samme gælder for de operativsystemer, der skal styre dem. Valget af et OS er en kritisk beslutning, da det skal kontrollere bilens kernefunktioner og samtidig garantere sikkerheden for passagerer og omgivelserne. At bygge og køre disse systemer kræver ikke kun dybdegående viden, men også enorme mængder specialudviklet software og computerkraft. Hver eneste selvkørende bil bruger hundreder af millioner af kodelinjer, hvilket langt overgår kompleksiteten i selv avancerede kampfly eller sociale medieplatforme.

Bilens mange hjerner: Elektroniske styreenheder (ECU)

En selvkørende bil er et teknologisk monster med flere hjerner. Dette er ikke overraskende, da systemet skal erstatte en menneskelig hjernes evner bag rattet. Disse 'hjerner' kaldes Elektroniske Styreenheder (ECU'er). En ECU kan opfattes som en minicomputer, og de varierer i størrelse, formål og det operativsystem, de kører. Et autonomt køretøj er et mangfoldigt og komplekst miljø, der tillader flere operativsystemer at eksistere side om side. De kan endda køre oven på hinanden på den samme hardware. Hver komponent, fra motoren til vinduesviskerne, og hver bilkontrol, fra styring til bremsning, er under vejledning af en ECU.

Vi kan groft opdele alle ECU'er i autonome køretøjer i to kategorier:

• ECU'er ansvarlige for ADAS (Advanced Driver-Assistance Systems) og styring af bilens operationer som styring, gearskift, bremsning, brændstofforbrug osv. Disse ECU'er styres typisk af forskellige realtidsoperativsystemer (RTOS), hvor timing og pålidelighed er altafgørende.
• ECU'er ansvarlige for A/V-infotainmentsystemer og kørsel af forskellige applikationer. Disse ECU'er kan drives af operativsystemer, der minder mere om dem, vi kender fra en pc. Disse kan være både RTOS og generelle operativsystemer (GPOS).

Lad os nu se nærmere på de førende operativsystemer inden for begge kategorier, som foretrækkes af biludviklere.

Førende operativsystemer til autonome biler

Markedet for biloperativsystemer er i rivende udvikling, og flere store spillere kæmper om at levere fundamentet for fremtidens køretøjer. Her er nogle af de mest fremtrædende platforme.

QNX Neutrino

QNX Neutrino er en anerkendt leder blandt OS-platforme i autonome biler. Det er et realtidsoperativsystem (RTOS), der bruges af bilproducenter til at sikre, at alle processer og handlinger udføres inden for den tidsramme, der er nødvendig for en vellykket og sikker eksekvering. QNX Software Systems, der ejes af BlackBerry, bygger ikke kun OS'et, men også avancerede udviklingsplatforme og driver innovationscentre for autonome køretøjer. Deres fokus er at bygge et forbundet, sikkert, skalerbart og pålideligt softwarefundament. Bilmærker som Ford, VW, BMW og Audi benytter allerede QNX.

Wind River VxWorks

VxWorks er et andet førende RTOS, der overholder den strenge sikkerhedsstandard ISO 26262. Dets skaber, Wind River, er en global leverandør af IoT-software til sikkerhedskritiske domæner, herunder bilindustrien. Dette operativsystem hjælper bilproducenter og OEM'er med at implementere sikre og pålidelige autonome platforme. Blandt brugerne er store navne som Bosch, BMW og Ford.

Green Hills INTEGRITY®

Dette RTOS er en del af Green Hills Platform for ADAS, en komplet løsning til at bygge softwarekomponenter til sikre og skalerbare ADAS-systemer. Green Hills hævder, at produktionsklare ECU'er drevet af INTEGRITY vil strømline udviklingen og testningen af livskritiske autonome applikationer.

Linux og Automotive Grade Linux (AGL)

Linux er en yderst populær OS-platform i autonome biler. Selv for år tilbage kørte computerne i Googles selvkørende biler Linux, og det samme gjaldt prototyper fra VW og GM. Der findes forskellige versioner af Linux, men to af de mest udbredte i bilindustrien er Ubuntu og embedded Linux. Linux i bilindustrien er mere end bare et OS; det er en hel organisationsbaseret fond ved navn Automotive Grade Linux (AGL). AGL arbejder på at forbedre systemernes sikkerhed og udvikle løsninger inden for telematik og kortlægning. Ud over infotainment, hvor Linux allerede er massivt udbredt, forventes realtids-Linux at gøre en stor forskel på de højeste niveauer af autonom kørsel. Mærker som Toyota, Mercedes, Tesla og mange flere er involveret i Linux-baserede løsninger.

Android Automotive OS

Google sparer ikke på ressourcerne for at tage føringen inden for styring af infotainmentsystemer i autonome køretøjer. Tech-giganten planlægger at gøre dette med en udvidet version af Android Auto. Systemet giver adgang til Google Play-økosystemet og kan integreres med systemniveau-operationer via en avanceret Google Assistant. Det er også meget tilpasseligt, hvilket gør det attraktivt for bilproducenter. Volvo, Audi og Renault-Nissan-Mitsubishi-alliancen er blandt dem, der har indgået partnerskab med Google.

Andre vigtige spillere

• NVIDIA DRIVE™ OS: Selvom NVIDIA primært er kendt for sine GPU'er, som er kernen i mange autonome køretøjers processorkraft, har de også udviklet DRIVE OS, en skalerbar AI-platform til autonom kørsel.
• Apple CarPlay: Selvom det i øjeblikket primært er et infotainmentsystem, arbejder Apple på et hemmeligt selvkørende projekt kaldet 'Titan', som sandsynligvis vil inkludere deres eget dedikerede operativsystem.
• ROS (Robotic Operating System): ROS er ikke et OS i sig selv, men en open-source softwareplatform og et sæt værktøjer til robotprogrammering. Det hjælper med at få de mange forskellige ECU'er til at kommunikere og fungere som en enkelt enhed. Dets største udfordring er sikkerhed.

Sammenligning af populære platforme

For at give et bedre overblik er her en tabel, der sammenligner nogle af de nævnte systemer:

To veje frem: Proprietær vs. Open Source

Bilproducenter og OEM'er står over for et strategisk valg. Skal de fortsætte med at arbejde på deres egne, uafhængige og proprietære operativsystemer, eller skal de vælge et standardiseret open-source operativsystem, der kan bruges på tværs af forskellige producenter og modeller?

Den første mulighed medfører komplikationer som kompatibilitetsproblemer, fortrolighedsaftaler og manglende standardisering. Situationen kan blive endnu mere kompleks, da teknologivirksomheder uden for bilindustrien fortsætter deres ekspansion ind på markedet med løsninger inden for augmented reality, virtuelle assistenter og AI-tjenester.

Den anden mulighed virker mere levedygtig – især for OEM'er, da de ofte mangler den nødvendige kapacitet til at udvikle deres egne operativsystemer fra bunden. For dem er partnerskab og samarbejde vejen frem. Dette repræsenterer dog et enormt kulturskifte for en så konkurrencepræget industri. I årtier har producenterne stræbt efter at bevare fuld kontrol over deres branding og teknologier, og det vil ikke være let at ændre. Sikkerhedsudfordringer er en af de primære årsager til denne tøven.

Konklusion: Et marked i forandring

Man kan næppe kalde markedet for biloperativsystemer for etableret. Men det vokser og bliver stærkere dag for dag. Bilindustrien har modtaget store indsprøjtninger af penge og teknologi til at udvikle operativsystemer til både forbundne biler og fuldt autonome biler. Konkurrencen mellem industriens aktører intensiveres: tech-giganter, OEM'er, leverandører og startups forsøger alle at bygge operativsystemet til fremtidens bil. Uanset hvilken tilgang bilproducenterne vælger, vil deres beslutning forme fremtiden for softwareudvikling i bilindustrien, og vi kan kun håbe, at forandringen bliver til det bedre.

Ofte stillede spørgsmål (FAQ)

Hvad er et operativsystem til en selvkørende bil?

Det er den grundlæggende software, der styrer al hardware og software i bilen. Fordi en bil har mange forskellige opgaver – fra sikkerhedskritiske funktioner som bremsning til underholdning – bruger den ofte flere specialiserede operativsystemer, der arbejder sammen.

Hvorfor har en bil brug for flere operativsystemer?

En bil har brug for forskellige systemer til forskellige opgaver. Et realtidsoperativsystem (RTOS) er nødvendigt for funktioner, hvor timing er altafgørende (f.eks. airbag-udløsning). Et generelt operativsystem (GPOS) som Android er bedre egnet til komplekse brugergrænseflader som infotainment-skærmen.

Hvilket operativsystem bruger Tesla?

Tesla bruger en stærkt modificeret version af Linux (specifikt Ubuntu) til sit infotainmentsystem og andre funktioner. Deres Autopilot-system kører på specialiseret hardware, ofte med processorer fra firmaer som NVIDIA, og benytter et dybt integreret software-økosystem, der også er Linux-baseret.

Er operativsystemer i selvkørende biler sikre?

Sikkerhed er den absolut højeste prioritet. Systemer som QNX og VxWorks er bygget med strenge sikkerhedsstandarder (f.eks. ISO 26262) for at minimere risikoen for fejl. Derudover arbejder hele industrien intenst på cybersikkerhed for at beskytte bilerne mod hacking og uautoriseret adgang. Det er en konstant kamp, men fundamentet er bygget til at være ekstremt robust.