Infotainment in evoluzione

Il mercato dell’Infotainment (cioè dei sistemi di informazione e intrattenimento di bordo) è uno dei segmenti dell’automobile che ha subito le maggiori evoluzioni negli ultimi decenni. I confini dei sistemi di Infotainment si è stanno sempre più espandendo. In passato la loro funzione era fondamentalmente aiutare il guidatore fornendo Informazioni, per esempio con trasmissioni radiofoniche Am/Fm, sistemi di navigazione, messaggi sulla situazione del traffico, e inoltre offrire contenuti di intrattenimento come musica compressa o comunicazioni telefoniche in viva voce. Oggi sono diventati una vera e propria centralina digitale complessa, che può accedere a diverse fonti di informazione ed è collegata alla rete mobile e agli smartphone. La connettività è indubbiamente il mega-trend che più caratterizzerà i sistemi di infotainment del futuro. L’automobile sarà sempre più connessa e tre sono gli elementi base dello sviluppo: l’elettronica di consumo, Internet, la comunicazione tra veicoli e con l’infrastruttura stradale. Sono molte le tecnologie i cui progressi offrono agli utenti una esperienza di Infotainment sempre più avanzata: l’elaborazione digitale dei segnali per le trasmissioni radiofoniche analogiche Am/Fm, gli standard per la radio digitale come Dab+, HDRadio, SiriusXM Sdars, con una eccellente qualità audio e servizi dati digitali, i sistemi di posizionamento e navigazione satellitare multi-costellazione Global Navigation Satellite Systems (Gps, Glonass, Beidou2) che offrono una precisione notevole anche in ambienti in cui il segnale è debole come in aree urbane ad alta densità di edifici, l’accesso a banda larga alla rete mobile per la ricerca della destinazione, il collegamento con lo smartphone per accedere ai contenuti digitali in streaming, un riconoscimento vocale sempre più avanzato che garantisce l’interazione sicura e naturale tra i sistemi di bordo e il guidatore. E poi, ancora, una migliore visualizzazione delle informazioni su schermi sempre più grandi e colorati, fino alle più recenti tecnologie per display head-up che riducono gli elementi di distrazione alla guida. Tutte queste funzioni sono degli ottimi esempi di questa fantastica evoluzione tecnologica.

Architettura di sistema e problematiche tecniche
Tuttavia, la rapidità dell’evoluzione e la varietà delle funzioni citate in precedenza obbliga gli Oem a ripensare alla architettura dei sistemi di Infotainment. Tradizionalmente, la centralina elettronica montata nel cruscotto era il punto focale utilizzato per controllare tutte queste funzioni. La crescente densità di componenti elettronici sta però creando una serie di problematiche tecniche poiché è necessario tenere conto dello spazio disponibile, della complessità della scheda a circuito stampato, della dissipazione termica e delle connessioni meccaniche. Questi vincoli fisici si sommano alle criticità a cui devono rispondere i fornitori di sistemi di Infotainment che devono essere in grado di padroneggiare tecnologie diverse, sempre più influenzate dalla evoluzione del mercato dell’elettronica di consumo e da giganti come Google e Apple. La complessità tecnica di sviluppare e verificare la corretta funzionalità di un sistema di operare su scala globale, la necessità di doversi confrontare con il mercato in rapidissima evoluzione della telefonia cellulare, richiede elevati investimenti in hardware, acquisizione di know-how per il collaudo e lo sviluppo del software. Il ritorno di questi investimenti non è per nulla garantito e stenta a giustificare disponibilità interna di risorse di ingegneria e progettazione presso le società di sistemi di Infotainment: è necessario potersi avvalere di un vero e proprio eco-sistema.
Tutte queste limitazioni hanno portato i produttori di automobili, inizialmente soprattutto quelli di modelli più sofisticati, a progettare architetture di sistema distribuite in cui le diverse funzioni sono implementate in differenti nodi interconnessi tra loro. Si è assistito alla separazione della centralina di controllo dall’unità telematica e si sta andando verso la realizzazione di unità isolate di sintonizzazione, che assumono forme diverse (schede, unità di antenna, antenne intelligenti) e rispondono alla esigenza di disporre di ricevitori universali, gestiti e garantiti da un numero ridotto di fornitori specializzati, di primo o secondo livello (tier-one o tier-two).

L’impatto dell’Hmi
La tendenza verso una architettura sempre più distribuita dipende anche da un elemento fondamentale, l’interfaccia utente, che deve essere sempre più in grado di mettere a disposizione dell’utente l’informazione giusta al momento giusto, con un livello adeguato di dettaglio, soddisfacendo le sue aspettative ma senza distrarlo dalla guida. Il cliente finale, soprattutto le generazioni più giovani, vuole poter godere di una esperienza “digitale” anche a bordo della sua automobile. La famosa frase “Non voglio fare a meno della mia vita digitale, anche quando sono in macchina” esige una interfaccia uomo macchina (Human Machine Interface, Hmi) e un aspetto grafico adeguati alla evoluzione del mercato dell’elettronica di consumo. È un problema sempre più pressante per i produttori di automobili che sono decisamente restii a trasferire il controllo della interfaccia uomo macchina di bordo ai grandi marchi dell’elettronica di consumo come Google o Apple, con tecnologie mutuate del mondo degli smartphone. La Hmi del Sistema di Infotainment è diventato un importante fattore di differenziazione per i produttori di automobili che desiderano proporre ai propri clienti un aspetto e un ‘look & feel’ unico e distintivo che caratterizzi tutti i modelli della propria gamma di autovetture. Per questo gli Oem si stanno sempre più prendendo carico direttamente dello sviluppo della propria interfaccia Hmi. I sistemi di Infotainment, quindi, stanno evolvendo da vere proprie scatole “nere” chiuse e non modificabili controllate dai fornitori di primo livello dell’industria automobilistica verso sistemi aperti in cui il produttore di automobili può introdurre la propria interfaccia Hmi, implementata grazie a un ecosistema dedicato di Oem costituito da diverse società indipendenti e supportato direttamente dai fornitori di componenti al silicio come i più avanzati SoC Gpu. Quanto più è necessario garantire prestazioni grafiche avanzate, tanto più deve essere intensa la collaborazione tra Oem e fornitore di silicio. Quindi, il ruolo del fornitore (tier-one) di sistemi di Infotainment si trasforma da sviluppatore di sistemi a integratore di sistemi basati su componenti hardware e software pre-selezionati dal produttore automobilistico. Questo è vero soprattutto per i modelli più ricchi e sofisticati. È facile comprendere come questa tendenza nella realizzazione delle interfacce Hmi, con una evoluzione difficilmente prevedibile, abbia un impatto sulle società di sistemi di Infotainment e sulla loro struttura dei costi: a livello di Oem, Tier-one, fornitori di software ma anche produttori di chip di silicio. I costi di sviluppo necessari sono indubbiamente molto elevati e limitano di conseguenza il numero di possibili fornitori di silicio al servizio dell’industria dell’automobile. Una possibile conseguenza già riconosciuta dal mercato è il ricorso a dispositivi SoC (System-on-Chip) Hmi nati originariamente per il mercato dell’elettronica di consumo e poi successivamente qualificati per l’utilizzo in automobile e opportunamente integrati in un apposito modulo.

Si rinnovano anche i sistemi di Infotainment di base
Per garantire al consumatore un’esperienza adeguata a costi abbordabili, sta prendendo piede una nuova classe di sistemi di Infotainment di base: le autoradio o i Display Audio (DA) che si collegano allo smartphone o al dispositivo mobile dell’utente. Tecnologie come Mirrorlink, Apple CarPlay o Android Projected Mode trasformano uno smartphone in una piattaforma per applicazioni per l’automobile e permettono di visualizzare una “copia” dell’interfaccia utente della applicazione smartphone sullo schermo a colori montato nel cruscotto della vettura. Le “app” risiedono e girano sullo smartphone. In questo modo si diminuiscono notevolmente le esigenze di prestazioni grafiche del SoC. Tuttavia queste tecnologie di “mirroring” richiedono la presenza, a bordo della vettura, di una CPU che abbia la capacità di eseguire la decodifica video e una potenza di calcolo adeguata per la trasmissione dei dati compressi, oltre a interfacce ad alta velocità come Usb, Wi-Fi. Questi requisiti richiedono una nuova classe di processori applicativi System-On-Chip a costi competitivi. Per affrontare il problema di rispondere adeguatamente alla domanda dei consumatori che desiderano sistemi di Infotainment di base, a costi contenuti, si sta assistendo ad un’ulteriore semplificazione radicale dell’interfaccia Hmi con l’introduzione di autoradio senza display. L’interfaccia presente a bordo per utilizzare l’autoradio si riduce a pochi pulsanti sul volante. L’interfaccia utente e l’applicazione grafica sono ospitate sul dispositivo mobile collegato tramite Bluetooth o Usb che permette di ascoltare la radio, brani musicali, eseguire telefonate in viva voce eccetera. La app di infotainment verrà in ogni caso resa disponibile dal produttore dell’automobile, che in questo modo mantiene il controllo della sua Hmi.

Connettività sicura
Oltre alle applicazione già citate, la “automobile connessa” è ricca anche di sistemi telematici che svolgono le funzioni necessarie per un vero servizio Its (Intelligent Transportation System, sistema intelligenti di trasporto): effettuano chiamate di emergenza, si occupano del pagamento automatico del pedaggio autostradale o addirittura fungono da “scatola nera” ai fini assicurativi. Queste applicazioni condividono molte tecnologie e funzioni tipiche di un tradizionale Sistema di Infotainment, per esempio la localizzazione satellitare Gnss, l’accesso tramite rete mobile ai server di backend, connessioni Bluetooth e Wi-Fi, interfacce Usb, ricevitori radio per servizi dati digitali, accesso alla rete del veicolo, ecc. Hanno però requisiti molto più rigidi per quanto riguarda la sicurezza dei dati, la protezione della privacy, l’interoperabilità e gli standard poiché sono strettamente dipendenti dai modelli economici e dalle norme legislative. Questi aspetti avranno un ruolo sempre più importante nelle nostre società che si trovano ad affrontare sfide crescenti dal punto di vista ambientale, economico e demografico. La richiesta di una mobilità sempre maggiore, con servizi più stabili, più facili da utilizzare e più sicuri cresce ovunque nelle grandi città e nelle megalopoli.

Collaborazione con Autotalks per V2X
L’automobile connessa o “Connected Car” sarà un elemento fondamentale alla base delle più avanzate soluzioni Its, arricchite dalla possibilità di comunicazioni tra i diversi veicoli e tra i veicoli e l’infrastruttura stradale (Vehicle to Vehicle and Vehicle to Infrastructure), le cosiddette comunicazioni V2X, basate sulla tecnologia Wi-Fi 802.11p. Il V2X permetterà di utilizzare reti sicure per la comunicazione veicolare e garantirà la possibilità di scambiare in modo efficiente e a costi contenuti messaggi che aiutano la mobilità, permettono di scegliere percorsi più veloci, rendono più fluido il traffico, favoriscono un maggior rispetto per l’ambiente, aiutano a pianificare percorsi alternativi anche in base alle condizioni meteorologiche e, infine, permettono di realizzare applicazioni per la sicurezza come effettuare chiamate automatiche di emergenza o la segnalazione di una situazione di potenziale pericolo di incidente, l’assistenza all’attraversamento degli incroci, la segnalazione di cambio improvviso di corsia e l’indicazione della presenza di eventuali ostacoli nell’angolo morto di visualizzazione, ecc. Le applicazioni delle comunicazioni V2X che coinvolgono aspetti di sicurezza sono una chiara indicazione del fatto che i sistemi di Infotainment e Telematici evolveranno sempre più verso sistemi completi e avanzati di assistenza alla guida con i necessari requisiti di sicurezza delle informazioni e sicurezza funzionale, come previsto dallo standard Asil (Automotive Safety Integrity Level), in base allo schema di classificazione dei rischi definito dalla normativa Iso26262 - Functional Safety for Road Vehicles standard (standard per la sicurezza funzionale per autoveicoli).

Architetture intelligenti di sistema
STMicroelectronics è da oltre trent’anni un protagonista nel settore dell’Infotainment e offre dispositivi innovativi all’industria dell’automobile, con tecnologie avanzate e una gamma di prodotti unica e molto ampia che comprende amplificatori audio, sintonizzatori per trasmissioni radio terrestri e satellitari, processori multimediali, ricevitori per servizi di navigazione satellitare, processori telematici. Recentemente, ST ha annunciato il suo contributo all’emergente mercato delle comunicazioni V2X in collaborazione con Autotalks, la società leader nelle tecnologie V2X dal punto di vista della maturità e della completezza delle soluzioni offerte. ST sta affrontando le sfide poste dall’evoluzione dei sistemi di Infotainment definendo architetture intelligenti di sistema capaci di rispondere alla crescente complessità funzionale e, contemporaneamente, all’esigenza di contenimento dei costi. L’offerta di ST nel segmento dell’Infotainment e della telematica è basata su un approccio sistemistico, non quindi su singoli componenti individuali. I sistemi di Infotainment hanno bisogno di ricevitori universali, come il sistema di posizionamento satellitare multi-costellazione Gnss Teseo di ST, o ricevitori scalabili, multicanale e standard per trasmissioni radio analogiche e digitali, come le famiglie Star/Dot Tuner e Dcop che stanno aprendo la strada ai processori per sistemi radio fortemente basati sul software. Inoltre, per rispondere alle esigenze di piattaforme unificate di sviluppo dotate di una ricca gamma di strumenti software, le famiglie di processori applicativi di ST Accordo per Car Radio e Display Audio, e Telemaco per applicazioni di telematica e connettività, rendono disponibili System-On-Chip multi-core che integrano funzioni di sicurezza e possono operare a temperature elevate, in conformità alle normative Asil.

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