×

Исследование рынка высокоавтоматизированных беспилотных транспортных средств (ВАТС, БПТС)

Январь 2020 года

Аналитический Отчет (полная версия)

Запросить стоимость полной версии исследования: news@json.tv

Аналитический Отчет (полная версия)

Исследование рынка высокоавтоматизированных беспилотных транспортных средств (ВАТС, БПТС)
Исследование рынка высокоавтоматизированных беспилотных транспортных средств (ВАТС, БПТС)
Январь 2020

Исследование рынка высокоавтоматизированных беспилотных транспортных средств (ВАТС, БПТС)

Январь 2020 года

Зарегистрируйтесь или войдите, чтобы скачать PDF-версию Информационного бюллетеня

Скачать

+7 926 561 09 80; news@json.tv

Пишите, звоните, если есть вопросы

Компания Json & Partners Consulting представляет результаты комплексного исследования рынка высокоавтоматизированных транспортных средств (ВАТС). В исследовании используется термин ВАТС, принятый в качестве приоритетного (относительно термина Беспилотное транспортное средство) в проекте Концепции обеспечения безопасности дорожного движения с участием беспилотных транспортных средств на автомобильных дорогах общего пользования.

 

Под высокоавтоматизированным транспортным средством понимается транспортное средство, оснащенное автоматизированной системой вождения, которая действует в пределах конкретной среды штатной эксплуатации, применительно к некоторым или всем поездкам, без необходимости вмешательства человека в качестве запасного варианта обеспечения безопасности дорожного движения (Highly Automated Vehicle).

 

Автоматизированные системы вождения классифицируются в соответствии с уровнями автоматизации, представляющими собой оценку способности автоматизированной системы самостоятельно справляться с задачами динамического управления в различных дорожно-транспортных ситуациях.

 

Технологии автоматизации вождения активно развиваются, практически все новые легковые автомобили на потребительском рынке уже снабжены системами автоматизации 1-го уровня  («продвинутыми системами помощи водителю» - автоматическое торможение, удержание на полосе, адаптивный круиз-контроль, движение в колонне, распознавание дорожных знаков, предупреждения о сходе с полосы и др.), а «автопилотами» 2-го уровня -  некоторые модели премиального класса, включая автомобили Tesla.

 

Полностью автоматизированные ТС уровней 4-5 уже активно используются в промышленном производстве, где работа человека сопряжена с постоянным риском для жизни (карьеры, шахты) и в железнодорожном пассажирском транспорте (автопилоты поездов). В таких изолированных средах несложно учесть все особенности среды и создать эффективные механизмы автоматизации. Беспилотные шаттлы все активнее внедряются в корпоративной и муниципальной сфере для обслуживания пассажиров аэропортов и крупных торговых и выставочных центров. Основными игроками на мировом рынке являются компании Baidu/King Long (Китай), Navya (Франция), EasyMile (Франция), ZF/2GetThere (Германия) и Local Motors (США). 

 

До массового потребителя технологии высоких уровней автоматизации дойдут не ранее 2030 года. Основная проблема этого связана со слабой готовностью систем автоматизированного вождения к работе в реальных условиях городской среды, где всегда присутствует фактор неожиданности, который невозможно запрограммировать заранее. По статистике компаний-разработчиков ВАТС именно на последний 1% неучтенных рисков приходится большинство ошибок и сбоев систем ВАТС, которые приводят в результате к ДТП с их участием.

 

Технологии, используемые в системах ВАТС

 

Факторы дифференциации технологий ВАТС

     

Степень произведенной модификации систем автоматизированного вождения – функции автоматизации представлены в серийной модели ТС, или автоматизации может добавлена пользователем с помощью внешней подключаемой приставки к серийной модели, или речь идет о специально построенном ВАТС, в котором система автоматизации неотделима от транспортной платформы.

 

- Тип «человеко-машинного интерфейса» ВАТС – присутствует ли в салоне механическое управление или управление осуществляется с кнопочного пульта управления или только дистанционно командами оператора.

 

-  По типу автоматизации и системы навигации – управляется ли ВАТС человеком дистанционно, либо принимает решения о движении и выборе маршрута автоматизировано средствами ПО и обработкой данных, полученных с разнообразных сенсоров.

 

Тип и характеристики используемых сенсоров. На рынке представлено множество конфигураций ВАТС от разных производителей и все они отличаются набором сенсоров и возможностями автоматизированного вождения. Общее сложившееся правило – чем больше различных сенсоров используется в ВАТС, тем лучше ТС ориентируется в окружающей среде в разных условиях, но тем дороже и сложнее становится вся система и тем выше риск появления ошибок и сбоев как в электронной, так и в программной части, которые однажды могут привести к фатальным ДТП.

 

 

Система управления ВАТС включает основные элементы:

 

- транспортную платформу (шасси)

- систему передачи электронных команд сенсоров в механические

- систему различных внешних и внутренних сенсоров

- бортовую вычислительную систему (компьютер)

- ПО, которое производит синтез получаемых данных и их перевод в управляющие команды движения.

 

За счёт использования специального оборудования и технологий, таких как видеокамеры, радары, лидары, GPS, одометры, компьютерного зрения и машинного обучения ВАТС способны воспринимать окружающую среду. Обязательным условием реализации функции автоматизации вождения является присутствие в ТС интерфейса передачи цифровых команд в механические (drive-by-wire, шина CAN), чтобы процессор бортового компьютера мог управлять рулением, газом и тормозом.

 

 

В индустрии создания автоматизированных систем не установлено общих стандартов и требований к устройству ВАТС. Это процесс технического поиска оптимального решения. В зависимости от подхода, которое выбирает каждая компания разработчик, набор устанавливаемого на ВАТС оборудования и систем, их функциональность, характеристики и характер использования могут отличаться.

 

Эксперты J’son & Partners Consulting провели глубокий анализ существующего модельного ряда ВАТС в мире и технологий автоматизации вождения, составив комплексную классификацию ВАТС, позволяющую оценить ТС по количественным и качественным параметрам.

 

Перспективы развития рынка ВАТС

 

Происходит непрерывный и последовательный процесс интеграции систем высокоавтоматизированного транспорта в сферу перевозок и повседневную жизнь общества.

 

Внедрение ТС с автоматизированными системами вождения (3-й уровень автоматизации, ситуационная автоматизация) на мировом рынке ожидается в краткосрочном периоде (2020-2022 гг.), ТС высокой степени автоматизации (4-й уровень автоматизации) в 2023-2025 гг., ТС полной автоматизации (5-й уровень автоматизации) – не ранее 2030 г.

 

Массовое использование пассажирских ВАТС начнется с отдельных выделенных участков трасс, полос движения и территорий (кампусы университетов, предприятия). На первых этапах внедрения, целью будет продемонстрировать всем участникам движения, что на данном участке дороги началось использование ВАТС. Основными эксплуатантами ВАТС будут муниципалитеты и корпоративные заказчики (предприятия, транспортно-логистические компании, операторы парков такси). Широкомасштабный запуск ВАТС, когда легковой ВАТС станет обыденностью, произойдет не ранее 2025-2030 гг.

 

Согласно «Стратегии развития автомобильной промышленности РФ на период до 2025 года» в перспективе до 2035 года предполагается наращивание существенной доли автомобилей с технологией ограниченной автономности (уровень 3), в то время как говорить о значительных перспективах полной автономности (уровень 4 и 5) пока преждевременно.

 

Развитие российского рынка ТС с автоматизированными системами вождения (3-й уровень автоматизации) отстает от глобального рынка на 4-5 лет, доля таких ВАТС в продажах не превысит 1-2% за счет более широкого внедрения технологий ограниченной автономности в базовом оснащении автомобилей премиального сегмента. Доступность технологий ограниченной автономности в моделях бюджетного сегмента позволит нарастить долю продаж до 10 % к 2030 г. Дорожная инфраструктура потребует определенной адаптации и модернизации в части состояния дорожного полотна, разметки и знаков, что позволит нарастить долю в продажах до 60 - 65 % к 2035 г.

 

Эксперты J’son & Partners Consulting оценивают текущий уровень готовности технологий ВАТС к запуску на территории РФ как «средний», что связано не только с неразвитостью новых технологий автоматизации вождения, но и с неготовностью нормативной базы отрасли к широкому внедрению ВАТС. J’son & Partners Consulting разработаны рекомендации по внедрению ВАТС в производственных процессах с учетом требований регулятора отрасли.

 

__________________________________________ 

Информационный бюллетень подготовлен компанией J'son & Partners Consulting. Мы прилагаем все усилия, чтобы предоставлять фактические и прогнозные данные, полностью отражающие ситуацию и имеющиеся в распоряжении на момент выхода материала. J'son & Partners Consulting оставляет за собой право пересматривать данные после публикации отдельными игроками новой официальной информации.

 

 

Детальные результаты исследования представлены в полной версии Отчета:

«Исследование рынка технологий автоматизированного вождения»

 

Содержание

  1. Введение

1.1.    Постановка задачи

1.2.    Методика

1.3.    Источники

1.4.    Сокращения

  1. Классификация ВАТС

2.1.    Типы ВАТС

2.1.1.  По физическим характеристикам

2.1.2.  По системам автоматизации движения

2.2.    Виды управления ВАТС

2.2.1.  Технологии навигации по сигналам сенсоров

2.2.2.  Технологии навигации с идентификацией окружения

2.2.3.  Технологии дистанционного управления

2.2.4.  Технологии автоматизированного управления

2.2.4.1.        Функции автоматического реагирования

2.2.4.2.        Функции автоматического предупреждения об угрозах

2.3.    Преимущества и недостатки ВАТС        50

2.3.1.  Преимущества использования пассажирских ВАТС на предприятии

2.3.2.  Недостатки использования пассажирских ВАТС на предприятии

2.4.    Анализ ограничений использования технологии ВАТС

2.4.1.  Ограничения программного обеспечения

2.4.2.  Ограничения технологий навигации по сигналам сенсоров

2.4.3.  Ограничения технологий навигации с идентификацией окружения

2.4.4.  Ограничения систем дистанционного управления

2.4.5.  Ограничения узлов и компонентов

2.4.6.  Ограничение технической инфраструктуры

2.5.    Анализ нормативных ограничений и барьеров внедрения различных типов ВАТС и поиск вариантов к их преодолению

2.5.1.  Иностранная правовая практика регулирования ВАТС

2.5.1.1.        Международные правовые акты и стандарты

2.5.1.2.        Регулирование в Европейском Союзе

2.5.1.3.        Регулирование в странах мира

2.5.2.  Правовая практика регулирования ВАТС в РФ

2.5.2.1.        Нормативные барьеры в РФ

2.5.2.2.        Нормативное регулирование ввоза иностранных ВАТС в Россию

2.5.2.3.        Необходимые изменения в нормативные акты РФ

2.5.2.4.        Варианты преодоления нормативных ограничений в РФ

  1. Аналитический обзор зарубежных и российских производителей действующих ВАТС

3.1.    Производители ВАТС на мировом рынке

3.2.    Производители ВАТС на российском рынке

  1. Оценка перспективы развития ВАТС

4.1.    Мировой рынок пассажирских ВАТС

4.1.1.  Этапы развития мирового рынка

4.1.2.  Характеристика мирового рынка ВАТС

4.2.    Российский рынок пассажирских ВАТС

Оценка готовности технологии к внедрению

  1. Типовая схема обустройства инфраструктуры для каждого ВАТС

5.1.    Типовая схема для беспилотного шаттла ПАТС уровня 4-5

5.2.    Типовая схема для ВАТС уровня 3 с телеуправлением

5.3.    Типовая схема для ВАТС уровня 3-5 с идентификацией окружения

5.4.    Типовая схема для ВАТС уровня 3 с маркерной навигацией

  1. Выводы

6.1.    Выводы о развитости ВАТС в мире      

6.2.    Выводы о нормативных ограничениях, барьерах, возможностях внедрения ВАТС

6.3.    Рекомендации по преодолению барьеров      

6.4.    Рекомендации к испытаниям

  1. Приложения

7.1.    Список источников

Cписок рисунков

Рис. 1 Классификация уровней автоматизации вождения по SA J3016

Рис. 2 Комплекс систем составляющих ВАТС

Рис. 3 Комплекс сенсоров ВАТС компании StarLine

Рис. 4 Пример приставки к серийной модели ТС, расширяющей функции автоматизированного вождения - EON DevKit от Comma.ai стоимостью $599

Рис. 5 Пример модифицированного ТС с функциями автоматизации вождения – серийный автомобиль Toyota Prius с надстройкой Яндекс автопилот

Рис. 6 Пример специально построенного ТС – Waymore Firefly

Рис. 7 Пример ВАТС на базе универсального транспортного шасси

Рис. 8 Беспилотный Под

Рис. 9 Легковой ВАТС

Рис. 10 Беспилотный шаттл        

Рис. 11 Беспилотный автобус

Рис. 12 Беспилотный поезд        

Рис. 13 Беспилотный грузовик

Рис. 14 ВАТС без возможности масштабирования

Рис. 15 Ограниченная масштабируемость

Рис. 16 Свободная масштабируемость

Рис. 17 Комбинированный ход

Рис. 18 Наличие в кабине ручного управления

Рис. 19 Опциональный внешний пульт / джойстик в кабине ВАТС

Рис. 20 Присутствуют только кнопки основных команд управления

Рис. 21 Дистанционное телеуправление ТС

Рис. 22 Способность ВАТС воспринимать окружения зависит только от характеристик и количества установленных сенсоров

Рис. 23 Машинное зрение на базе нейросети позволяет ВАТС распознать окружение

Рис. 24 Безусловный маршрут движения

Рис. 25 Реакционный маршрут

Рис. 26 Произвольный маршрут

Рис. 27 Постоянное M2M подключение между ВАТС

Рис. 28 Движение ВАТС по контактным направляющим

Рис. 29 Электромеханическая навигации

Рис. 30 Магниты, интегрированные в дорожное полотно

Рис. 31 Лазерная триангуляция на беспилотном погрузчике в шахте и лазерный сканнер

Рис. 32 Геолокационная навигация по «виртуальным рельсам» и антенна GPS/GLONASS

Рис. 33 Блок ИНБ

Рис. 34 Ультразвуковая навигация       

Рис. 35 Оптическое узнавание объектов и оптическая камера

Рис. 36 Лазерная навигация и лидар

Рис. 37 Радарная навигация и радар

Рис. 38 Инфракрасная навигация и ИФК камера

Рис. 39 Базовая схема ДУ БТС

Рис. 40 Дистанционное ТУ автомобилем компании Phantom Auto

Рис. 41 Оператор за пультом ДУ БТС

Рис. 42 Пример графического интерфейса мониторинга и планирования маршрута для ВАТС грузовиков – Cat MineStar

Рис. 43 Авария ТС в момент движения по зимнику

Рис. 44 Типичная компьютерная система ВАТС занимает весь багажник, Пример: ВАТС StarLine (Россия)

Рис. 45 Оптическое распознавание объектов и их сегментация на 8 предустановленных групп

Рис. 46 Прототип бюджетного твердотельного лидара Velodyn     

Рис. 47 Самый мощный, но и дорогой в мире 64-канальный лидар Velodyn HDL-64E стоимостью $75000        

Рис. 48 Детализации изображения, полученного лидаром (слева) лучше, чем у радара (справа)

Рис. 49 Идентификация людей на фоне остальных объектов в тепловом излучении

Рис. 50 Время реакции в зависимости от используемых каналов передачи данных, при возникновении различных стандартных видов препятствий на дороге

Рис. 51 Оценка объемов данных, генерируемых сенсорами ВАТС в секунду. Итого 4 ТБ в день. Оценка компании Intel

Рис. 52 География стран, принявших Венскую конвенцию о ДД

Рис. 53 Пример разумного нарушения правил, которые могут допустить ВАТС по стандарту TR68 – пересечение двойной сплошной, чтобы объехать неправильно припаркованный автомобиль

Рис. 54 Официальный знак РФ  «Автономное транспортное средство»

Рис. 55 Экосистема участников рынка ВАТС

Рис. 56 Примеры некоторых партнерств в сфере автоматизированного вождения

Рис. 57 Беспилотныйшаттл Baidu Apolong Minibus 2nd-gen

Рис. 58 Беспилотныйшаттл Navya Autonom Shuttle Arma

Рис. 59 Беспилотный шаттл EasyMile EZ10

Рис. 60 Беспилотный шаттл 2getthere (ZF) Rivium 3

Рис. 61 Беспилотный шаттл Local Motors Olli 2.0

Рис. 62 Легковой ВАТС Яндекс Беспилотное Такси

Рис. 63 Беспилотный шаттл Ralient R-Shuttle

Рис. 64 Беспилотный шаттл BaseTrack Газ Eva

Рис. 65 Легковой ВАТС НПО СтарЛайн

Рис. 66 Прогноз продаж пассажирских ТС с функциями автоматизации движения в мире, млн. ед. (Уровень 2 и выше)         

Рис. 67 Доля ТС с функциями автоматизации в продажах новых пассажирских ТС в мире, %

Рис. 68 Продажи автоматизированных пассажирских ТС в мире, млрд. долл.

Рис. 69 Средняя стоимость «надстройки автоматизации» - автоматизированных функций вождения, $ долл.

Рис. 70 Средняя стоимость «надстройки автоматизации» - автоматизированных функций вождения, $ долл.

Рис. 71 Структура предложения ВАТС по типам систем автоматизированного вождения

Рис. 72 Структура предложения на мировом рынке по типам пассажирских ВАТС

Рис. 73 Доля моделей ВАТС доступных к покупке в 2019 г. к общему числу моделей в разработке

Рис. 74 Типовая схема обустройства 6.1. для беспилотного шаттла ПАТС уровня 4-5

Рис. 75 Типовая схема обустройства 6.2. для ВАТС уровня 3 с телеуправлением

Рис. 76 Типовая схема обустройства 6.3. для ВАТС уровня 3-5 с идентификацией окружения

Рис. 77 Типовая схема обустройства 6.4. для беспилотного ВАТС уровня 3 с маркерной навигацией        

Рис. 78 Более высокий уровень автоматизации, требует больше данных и обеспечивается большим количеством сенсоров

 

Cписок таблиц

Табл. 1 «Частота вмешательства» - частота, при которой водителю требуется взять контроль управления ТС на себя (Disengagement events), км

Табл. 2 Обзор связанных с безопасностью ТС тем, рассматриваемых различными стандартами ISO

Табл. 3 Ранг развитости политики и законодательства в сфере ВАТС, 2019 г.

Табл. 4 Распределение цен предложений ВАТС Шаттлов, Цены 2019 г., долл. США.

Табл. 5 Распределение цен предложений ВАТС Шаттлов в РФ в сравнении с ценами иностранных производителей, цены 2019 г., долл. США.

Табл. 6 Распределение цен предложений ВАТС платформ в РФ в сравнении с ценами иностранных производителей, цены 2019 г., долл. США.

Табл. 7 Распределение цен предложений готовых беспилотных шаттлов, цены 2019 г., долл. США.