کتاب دنیای دیجیتال روی چهارچرخ تحول برق و الکترونیک و هوشمندسازی در خودروها

فهرست
فصل 1 14
مقدمه و چشم‌انداز تحول برق و الکترونیک خودرو 14
1-1 سیر تحول تاریخی خودرو 15
1-2 اهمیت سیستم‌های شبکه برق و الکترونیک در خودروهای مدرن 24
ستون فقرات عملکردی خودروهای هوشمند 24
مدیریت پیچیدگی، کاهش هزینه و افزایش قابلیت اطمینان 25
پیش‌نیاز توسعه فناوری‌های نوین: خودران‌سازی، ارتباطات و امنیت 26
1-3 تحول ارزش افزوده: از سخت‌افزار به نرم‌افزار، تجربه و خدمات 27
گذار از سخت‌افزار به نرم‌افزار و تجربه کاربری 28
ارزش‌آفرینی مبتنی بر داده و خدمات 29
1-4 مدل‌های جدید کسب‌وکار در صنعت خودروی هوشمند 30
اهمیت نرم‌افزار در ارتقای ایمنی، پشتیبانی و شخصی‌سازی 31
چالش‌ها و فرصت‌های آینده 33
فصل 2 36
معماری شبکه و روندهای ارتباطی مدرن در خودرو 36
2-1 اجزا و ساختار ابتدایی شبکه الکتریکی و الکترونیکی خودرو 36
سنسورها 36
عملگرها 38
سیم‌کشی، باتری و دسته‌سیم 39
اجزای جانبی و محافظتی در معماری برق خودرو 42
2-2 تأمین و توزیع انرژی، مسیرهای ارتباطی و منطقی کارکرد اجزا 44
تأمین و توزیع انرژی 44
سیر تحول ساختارهای ارتباطی: از سیم‌کشی نقطه‌به‌نقطه تا شبکه‌های هوشمند 45
مدیریت هوشمند و قابلیت‌های نوظهور 46
شبکه‌های سامانه‌های کنترل دیجیتال و الزامات ارتباطی پیشرفته 47
عیب‌یابی و مدیریت انرژی 47
2-3 سیر تحول و نیاز به شبکه‌سازی در برق و الکترونیک خودرو 51
پیدایش نیاز به شبکه‌سازی و انتقال از سیم‌کشی نقطه به نقطه 51
روند گذار به ایده شبکه‌سازی در خودرو 55
2-4 پروتکل‌ها و شبکه‌های کلیدی ارتباطی 56
طبقه‌بندی پروتکل‌ها بر اساس سرعت و کاربرد 57
پروتکل LIN: معماری و استفاده در شبکه‌های کم سرعت 59
پروتکل CAN: تاریخچه، ساختار، کاربردها و محدودیت‌ها 65
پروتکل های MOST، FlexRay: کاربرد در سرگرمی و سیستم‌های ایمنی-حیاتی 68
2-5 معماری‌های سنتی بر پایه شبکه‌های کلاسیک 76
نقش دروازه ارتباطی مرکزی در شبکه یکپارچه خودرو 77
انواع توپولوژی‌های شبکه در معماری سنتی خودرو 78
2-6 معماری‌های جدید و گذار به شبکه‌های پیشرفته 81
چالش‌های معماری‌های سنتی و توزیع‌شده در خودرو 82
معماری مبتنی بر دامنه عملکردی 84
معماری مبتنی بر منطقه ی عملکردی 89
تأثیر روند نرم‌افزارمحور شدن خودروها بر معماری شبکه برق و الکترونیک 92
روند گذار و نقش توپولوژی‌های اترنت خودرویی 93
2-7 ظهور رایانش با کارایی بالا، کنترلر مرکزی و مراکز فیوژن داده‌ها 98
چالش‌ها و پیش‌نیازهای پیاده‌سازی 101
2-8 مقایسه معماری‌های مبتنی بر سخت‌افزار و نرم‌افزار 102
2-9 تأثیر برقی‌سازی بر شبکه برق و معماری الکترونیک خودرو 104
فصل 3 109
تحول واحدهای کنترل الکترونیکی و نقش نرم‌افزار 109
3-1 مقدمه: از مغز مکانیکی تا هوش دیجیتال 109
3-2 تکامل سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در واحدهای کنترلی 110
معماری سخت‌افزاری واحدهای کنترلی (از ساده تا پیچیده) 112
تکامل معماری نرم‌افزاری واحدهای کنترلی و نقش کلیدی آن 114
3-3 رشد تصاعدی تعداد واحدهای کنترلی در خودروهای مدرن 117
مشکلات و راهکارهای یکپارچه سازی و مدیریت پیچیدگی 118
اثرات این روند بر قابلیت اطمینان و تعمیر و نگهداری 120
3-4 استانداردسازی و مدل‌سازی نرم‌افزاری در صنعت خودرو 122
چارچوب استاندارد اتوسار (AUTOSAR)؛ پایه انقلاب نرم‌افزاری 122
3-5 چرخه و فرآیند توسعه نرم‌افزار در صنعت خودرو 128
توسعه بر پایه مدل نرم‌افزارها: ستون فقرات توسعه مدرن واحدهای کنترلی 128
تحول DevOps/CI – نسل آینده توسعه نرم‌افزار خودرو 132
3-6 آینده نرم‌افزار در قلب خودرو 134
فصل 4 135
خودروهای خودران و سیستم‌های محاسباتی پیشرفته 135
4-1 مقدمه 135
4-2 لایه‌بندی سطوح خودران بر اساس استاندارد SAE 136
زبان مشترک خودرانی: معرفی استاندارد جهانی 137
سطوح صفر تا ۲: سیستم‌های پشتیبان راننده 139
سطوح ۳ تا ۵: سیستم‌های رانندگی خودکار 140
شکاف بزرگ در سطح ۳: مرز مسئولیت 143
روند تکامل و وضعیت فعلی فناوری 143
4-3 الزامات محاسباتی و ارتباطی در خودروهای هوشمند 145
مغز متفکر خودرو: نیازمندی‌های پردازشی 145
مدیریت توان و حرارت 147
شریان‌های حیاتی: معماری شبکه داخلی خودرو 148
گفتگو با جهان اطراف در خودروهای هوشمند 149
4-4 سنسورهای پیشرفته و فیوژن داده‌ها 151
حواس پنج‌گانه خودرو: مجموعه سنسورها 152
درک یکپارچه: اصول و اهمیت فیوژن داده‌ها 156
4-4 معماری‌ محاسباتی مرزی و ابری در خودرو 159
پردازش در لحظه: رایانش مرزی 161
هوش جمعی: نقش رایانش ابری 161
معماری هیبریدی: تعامل بهینه رایانش محلی و ابری 162
4-4 چشم‌انداز آینده رانندگی هوشمند 164
فصل 5 167
خودروهای متصل و فناوری‌های نوین ارتباطی 167
5-1 مقدمه 167
5-2 کاربردها و نقش ارتباطات پیشرفته در خودرو 168
نقش ارتباطات پیشرفته در سیستم‌های کمک های راننده و خودران 168
کاربردهای ارتباطی در سیستم‌های سرگرمی و تجربه کاربری 169
اتصال خودرو به زیرساخت و کاربردهای آن در ایمنی و هوشمندسازی ترافیک 170
5-3 فناوری‌های نوین ارتباطی در صنعت خودرو 172
معرفی مفاهیم V2V، V2I و V2X 172
فناوری‌های پیاده‌سازی ارتباطات مستقیم V2X و نقش 5G در ارتباطات خودرویی 172
مقایسه مزایا و چالش‌های هر فناوری 173
5-4 کاربرد هوش مصنوعی و یادگیری ماشین 175
مثال‌های صنعتی و روندهای آینده 177
5-5 همگرایی فناوری اطلاعات و فناوری عملیاتی 178
مفاهیم داده‌محوری و سرویس‌محوری 179
5-6 مدل‌های نوین کسب‌وکار 181
خدمات به‌روزرسانی از راه دور 181
سرویس‌های اشتراکی 182
مدل‌های درآمدی مبتنی بر داده و خدمات 184
5-7 چالش‌ها، فرصت‌ها و چشم‌انداز آینده 184
موانع فنی، مدیریتی و امنیتی شبکه‌های ارتباطی خودرو 185
فرصت‌های رشد، تحولات بازار و جهت‌گیری آینده صنعت 186
5-8 تحلیل روندهای تأثیرگذار بر صنعت خودروهای متصل 187
فصل 6 189
امنیت و ایمنی و در شبکه برق و الکترونیک خودرو 189
6-1 پارادایم نوین در طراحی خودرو؛ از ماشین مکانیکی تا مرکز داده متحرک 189
6-2 ایمنی عملکردی در سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی خودرو 191
فلسفه و هدف ایمنی عملکردی 191
مفاهیم کلیدی: زبان مشترک ایمنی عملکرد 192
فرآیند تحلیل خطر و ارزیابی ریسک 196
6-3 فراتر از خطا – ایمنی عملکرد مورد نظر (SOTIF) 198
سناریوهای SOTIF و شرایط محرک 200
6-4 سپر دیجیتال خودرو امنیت سایبری و استانداردهای جهانی 201
چارچوب فرآیند استاندارد امنیت سایبری 203
مفاهیم بنیادین امنیت سایبری خودرو 205
تحلیل و مدیریت ریسک در عمل: HARA در برابر TARA 206
مقایسه جامع HARA و TARA 209
پیوند ناگسستنی و چالش‌برانگیز ایمنی و امنیت 210
تضادها و چالش‌ها: وقتی ایمنی و امنیت در تقابل قرار می‌گیرند 211
رویکرد یکپارچه: هماهنگی فرآیندهای HARA و TARA 213
معماری نوین الکترونیک خودرو: پاسخی به الزامات ایمنی و امنیت 214
6-5 استانداردهای جهانی و مقررات: نیروی محرک قانونی 215
6-6 چشم‌انداز آینده ایمنی و امنیت در صنعت خودرو 216
منابع 219