IoT e Automotive: Applicazioni e Scenari Futuri

Al pari di quanto sta avvenendo nell’industry 4.0, l’IoT sta trasformando radicalmente il settore automotive.

Innanzitutto, l’Internet of Things ha abilitato la comunicazione e l’interconnessione dei veicoli con gli altri oggetti e con l’esterno. Si parla di auto connesse (connected car) e di comunicazione Vehicle-to-Everything (V2X), Vehicle-to-Vehicle (V2V) o Vehicle-to-Infrastructure (V2I) basate su tecnologia WLAN o LTE e su protocolli wireless.

Si deve partire proprio da qui: dall’importanza dell’IoT nell’auto. Uno degli studi più recenti, pubblicato da Data Bridge Market Research, sottolinea la correlazione tra Automotive e Internet of Things. Nell’analizzare il mercato dell’Internet delle cose nel settore automobilistico, il rapporto prevede un tasso di crescita composto annuo (CAGR) nel periodo previsionale 2022-2029 pari al 27,32%. Con un valore di mercato che supererà i 672 miliardi di dollari entro il 2029.

Se guardiamo nel dettaglio al veicolo connesso, dobbiamo pensare come sia pensato per essere direttamente collegato a Internet e ad altri oggetti IoT che possono essere cellulari ma anche pali della luce, semafori o altri mezzi di trasporto. L’automobile diventa un elemento dell’Internet delle Cose in grado di ricevere, elaborare e inviare informazioni alla rete.

Si tratta di un tipo di applicazione in forte espansione, tanto che secondo l’analista di mercato Statista, il mercato delle auto connesse (connected car) crescerà a doppia cifra nei prossimi anni, passando da un valore globale di 65 miliardi di dollari nel 2021 a quasi il doppio, ovvero 121 miliardi, nel 2025.

L’IoT nell’automotive coinvolge diversi tipi di funzioni, processi e applicazioni che vanno dalla sicurezza all’entertainment fino alla guida autonoma e alle smart car.

Secondo una recente analisi di mercato, la crescita dei dispositivi IoT nell’automotive sarà trainata soprattutto dai dispositivi per la sicurezza dei veicoli (primo tra tutti il sistema eCall, reso obbligatorio all’interno dell’Unione Europea) e le soluzioni anti-collisione. In generale, i dispositivi legati alla sicurezza rappresentano la quota maggiore degli investimenti del comparto.

Quando si parla di sicurezza, bisogna evidenziare il ruolo degli ADAS (Advanced Driving Assistant System), ovvero dei sistemi avanzati di assistenza alla guida che aiutano la sicurezza del conducente. Ecco alcuni esempi: i sistemi di controllo intelligente dei tergicristalli (sensore pioggia), i sensori di parcheggio, il Seat Belt Reminder che avverte del mancato allacciamento della cintura di sicurezza, il Gear Shift Indicator che suggerisce di cambiare marcia per ridurre i consumi, l’Autonomous Emergency Braking (AEB) per la frenata automatica, il Forward Collision Warning (FCW) che avvisa una possibile collisione e il sistema ESP – Electronic Stability Program che aiuta a mantenere il controllo della vettura.

La parola infotainment deriva dalla fusione di due termini: information ed entertainment. Si tratta dell’insieme dei dispositivi e sistemi che permettono di accedere a notizie e strumenti di divertimento attraverso il collegamento a Internet. Tutte le nostre auto sono connesse agli smartphone attraverso Bluetooth o USB utilizzando dei software come Apple CarPlay e AndroidAuto. In questo modo consentono di trasmettere canzoni, leggere messaggi vocali, guardare video o effettuare ricerche vocali su Internet.

L’interfaccia principale per la trasmissione delle informazioni è rappresentato dallo schermo al centro del cruscotto, che integra funzioni come stereo, navigatore, messaggistica e altro.

I veicoli a guida autonoma sono capaci di muoversi senza conducente. Ma ci sono diverse tipologie di autonomia. Secondo la SAE International – nata con il nome di Society of Automobile Engineers e oggi ente di normazione nel campo dell’industria aerospaziale, automobilistica e veicolistica – esiste una classificazione, la J3016, che individua sei diversi livelli (che vanno da nessuna capacità operativa al sistema completamente automatico) di veicoli a guida autonoma.

Anche in questo caso entrano in gioco gli ADAS visti sopra.

Livello 0: è il livello base, quello che caratterizza oggi la maggioranza dei veicoli. Il sistema non ha alcun controllo del veicolo ma può emettere indicazioni e allarmi. Il guidatore controlla tutto: sterzo, freni, accelerazione ecc.

Livello 1: il pilota deve essere pronto a prendere il controllo in qualsiasi momento. Il sistema automatico può comprendere ACC (Adaptive Cruise Control), assistenza al parcheggio con controllo dello sterzo, LKA (Lane Keeping Assistance) di tipo II in ogni combinazione. La maggioranza delle funzioni sono ancora controllate dal guidatore ma alcune funzioni specifiche – come accelerazione/decelerazione e sterzo – possono essere compiute automaticamente dall’auto.

Livello 2: sia la guida che l’accelerazione/decelerazione sono automatiche ma il pilota deve essere pronto a intervenire e prendere il controllo della situazione. Significa che il pilota è sollevato dal controllo fisico dell’auto avendo mani e piedi liberi ma rimane obbligato a rilevare oggetti ed eventi e ad agire se il sistema automatico manca di rispondere in modo appropriato.

Livello 3: il guidatore è ancora necessario ma può permettersi – in certe condizioni di traffico e ambientali (es. in autostrada) – di lasciare il controllo delle funzioni critiche per la sicurezza al veicolo. Dovrà sempre intervenire se richiesto.

Livello 4: il veicolo è autonomo, progettato per svolgere tutte le funzioni critiche per la sicurezza e monitorare le condizioni di traffico e stradali per un intero percorso. Questa autonomia è limitata a quelle che SAE definisce il “dominio operativo del progetto” (operational design domain ovvero ODD) del veicolo che quindi non è necessariamente in grado di coprire ogni scenario si presentasse.

Livello 5: il sistema è completamente autonomo con prestazioni che eguagliano l’essere umano in qualsiasi condizione e scenario compresi gli ambienti estremi quali, per esempio, le strade ricoperte da detriti. Oltre che avviare il sistema e impostare la destinazione non è richiesto altro intervento umano. Il sistema automatico può guidare in ogni luogo dove tale attività sia legalmente consentita e prendere le relative decisioni.

Quest’ultima funzione è assai controversa e apre dibattiti importanti su rischi e responsabilità.

Un esempio di comunicazione V2I (Vehicle-to-Infrastructure) ci è fornito da Audi. Dopo le sperimentazioni a Ingolstadt e a Düsseldorf, l’azienda sta promuovendo questo sistema di comunicazione in altre città della Germania e dell’Europa. Di cosa si tratta? Di un sistema che permette alla vettura di collegarsi ai semafori della città e scambiare dati.

Il sistema Traffic Light Information di Audi offre in particolare due funzionalità: Green Light Optimized Speed ​​Advisory (GLOSA), che calcola la velocità ideale per prendere il semaforo verde e l’onda verde in una certa strada o via principale, e Time-to-Green, che fornisce la informazioni sul tempo rimanente al ritorno del semaforo verde permettendo ai conducenti di rilassarsi.

I temi forti su cui si sta concentrando l’attenzione dell’industria automotive sono essenzialmente due: la transizione dal motore endotermico a quello elettrico e la digitalizzazione e l’uso di tecnologie come IoT e intelligenza artificiale.

Un recente rapporto dell’Osservatorio IoT del Politecnico di Milano, prevedendo cosa succederà entro il 2035 nel settore automotive e transportation, parla del futuro della mobilità urbana intelligente e sostenibile. Una mobilità che sarà trasformata dai cambiamenti in atto in tema energetico e di decarbonizzazione. Vedremo coesistere tecnologie diverse, con veicoli elettrici o ibridi, mezzi di trasporto a idrogeno e veicoli a guida autonoma. Allo stesso tempo, cresceranno infrastrutture nuove in grado di dialogare con le singole auto, che saranno sempre più connesse e smart.

Le smart car si trasformeranno in piattaforme per la fornitura di servizi incorporando diversi tipi di sensori e dispositivi in grado di raccogliere e analizzare dati per poi fornire diversi tipi di servizi. Un esempio è legato alla condivisione di dati per la diagnostica remota sullo stato di salute del veicolo, uno strumento che permette di prevenire i guasti in ottica di manutenzione predittiva.

Altri sviluppi, in termini di connessione, comprendono aspetti di navigazione e andranno di pari passo allo sviluppo di nuovi standard e tecnologie di comunicazione, come il 5G.

Trattandosi di una tecnologia digitale e di scambio di dati e informazioni attraverso la rete, ci sono due sfide fondamentali da gestire e affrontare per i protagonisti del mercato automotive. In particolare, i rischi legati alla cyber security e alla tutela della privacy secondo il GDPR. In questo senso stanno lavorando diverse istituzioni tra cui, ad esempio, il Car2Car Communication Consortium.