Fahrerassistenzsysteme

Car-to-X Communication und Umfelderfassung

Nachbericht

• Akteure der Car-to-X Communication auf dem Forum der Bayern Innovativ GmbH im Rahmen der SafetyWeek
• Auf dem Weg zum vernetzten Automobil – Konsortien, Projekte, Technik und Roadmap
• Business Cases für zukünftige Infrastruktur z. B. über Mobilfunk

Bisher waren aktive und passive Sicherheit sowie Komfort wesentliche Aspekte der Fahrer-assistenzsysteme. Durch die zukünftige Vernetzung der Fahrzeuge untereinander sowie
mit Teilen der Verkehrsinfrastruktur wird eine neue Qualität für Sicherheit und Verkehrsfluss erreicht. Dies erfordert die interdisziplinäre und internationale Zusammenarbeit der Automobilindustrie mit der Telekommunikationsindustrie, um optimale Lösungen zu erschließen.
Sicherheit, Verkehrseffizienz und Service – das sind die drei tragenden Säulen der Car-to-X Lösungen, deren Aspekte von der Technologie bis zur Strategie von den wesentlichen Playern im Kooperationsforum Fahrerassistenzsysteme am 07.05.2009 den rund 100 Teilnehmern vorgestellt wurden. Das jährliche Forum fand im Rahmen der Safety Week in Aschaffenburg statt und wurde von der Bayern Innovativ GmbH als Projektträger der Bayerischen Innovations- und Kooperations-initiative BAIKA für Automotive und BAIKEM für Elektronik und Mikrotechnologie sowie des Clusters Automotive konzipiert. Partner war der Kooperationsverbund Fahrzeugsicherheit Bayerischer Untermain sowie die ZENTEC GmbH.

Die nachfolgenden Inhalte sind wie folgt gegliedert:

• Konzepte und Pilotprojekte für das Automobil der Zukunft
• Business Cases mit schneller Umsetzung
• Car-to-X: Der Weg zum vernetzten Automobil
• Sensorik für erweiterte Umfelderfassung

Konzepte und Pilotprojekte für das Automobil der Zukunft

Erwartungen an das Automobil der Zukunft – einen umfassenden Überblick aus Sicht der Automobilhersteller bot Dr.-Ing. Dirk Wisselmann, Leiter Projekte ConnectedDrive, BMW Group. Die Zielfelder reichen vom autonomen Fahren bis zum präventiven Fußgängerschutz, der ausführlich anhand des aktuellen Entwicklungsprojekts AMULETT vorgestellt wurde. Dessen Ziel ist die Ortung optisch verdeckter Verkehrsteilnehmer. Primäre Zielgruppe bilden hierbei stark gefährdete Personengruppen wie Kinder oder ältere Menschen. Diese Personen tragen ein aktives RFID-Amulett, dessen Position und Bewegung über Funk vom Fahrzeug geortet werden kann. Derzeit wird der Fahrer vor einer möglichen Kollision gewarnt, in der weiteren Ausbaufstufe ist auch eine autonome Notbremsung angedacht.

Tim Leinmüller, Technical Research Department, DENSO Automotive Deutschland GmbH, gab einen Überblick über den Stand der Technik und der Projektierung auf dem Gebiet von Car-to-X in Europa, USA und Japan. In diesem Themenfeld laufen weltweit zahlreiche öffentlich geförderte Projekte. Die möglichen Applikationen liegen im Bereich der Sicherheitsassistenz, der Verkehrseffizienz und des Komforts. Aufgrund historischer und regionaler Gegebenheiten lässt sich kein weltweiter Standard hinsichtlich Frequenzband und Übertragungsprotokoll erreichen. Regionale Feldversuche sind ebenfalls nur teilweise auf andere Länder übertragbar, jedoch lassen sich deren Ergebnisse auf die zukünftige technische Auslegung übertragen. Somit können Zulieferer ihre bereits in Pilotprojekten entwickelten Elektroniksysteme auf die spezifischen Bedürfnisse im weltweiten Markt anpassen.

Rudolf Mietzner, Ex-General Manager des Car-to-Car Communication Consortiums und Principal Consultant Telecommunication von der Cirquent GmbH|NTT DATA Group, gab einen umfassenden Einblick in die europäischen Aktivitäten des Konsortiums hinsichtlich Standardisierung, Freigabe von Frequenzbändern sowie der Roadmap für technische Entwicklungsschritte bis zur Markteinführung. Die technologischen Voraussetzungen dafür sind heute schon gegeben. Es bedarf aber weiterer Förderprojekte, um das Thema noch stärker voranzutreiben und auch Branchen wie die Informations- und Telekommunikationstechnik stärker miteinzubinden, die bislang mit Automotive weniger zu tun hatten. Der Mehrwert an Information durch Vernetzung ist also der nächste logische Schritt für zukünftige Fahrerassistenzsysteme. Vorgestellt wurden Car-to-Car Anwendungen im Praxistest, wie die Warnung vor Baustellen, Einsatzfahrzeugen oder Gefahrensituationen, z. B. durch Unfälle an unübersichtlichen Stellen.

Grundlage für die zeitkritische Car-to-X Kommunikation, wie sie z. B. für einen Kreuzungsassistenten notwendig wäre, sind die Ausrüstung von Fahrzeugen und der Kommunikationsinfrastruktur in Straßennähe (Road Side Units) auf der Basis von WLAN 802.11p. Diese gewährleistet einen Informationsaustausch innerhalb weniger Millisekunden, quasi in „Echtzeit“. Jedes Fahrzeug kann dabei die Daten aus seinen Fahrerassistenzsystemen anderen Verkehrsteilnehmern mitteilen, die dann auf Gefahren entsprechend reagieren können. Während Einzellösungen schon erfolgreich demonstriert wurden, soll mit dem Feldversuch SIM TD („Sichere, intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland") die Funktionstüchtigkeit unter realitätsnahen Bedingungen weiter verbessert werden. Mit einer breiten Markteinführung dieser Technologie wird erst im Jahr 2020 gerechnet.

Business Cases mit schneller Umsetzung

Für weniger zeitkritische Anwendungen lassen sich aber auch alternative Kommunikations-möglichkeiten mit schnellerer Umsetzung nutzen.

Der Mobilfunk als technische Grundlage für die Kommunikation kooperativer Fahrzeuge wurde anhand des AKTIV CoCar Forschungsvorhabens von Christian Birle, Senior Line Manager Intelligent Transport Systems, Vodafone Group Research & Development, präsentiert.
In Pilotprojekten konnte ein sicherer Informationsaustausch über das Mobilfunknetz im Bereich von 0,5 s demonstriert werden, was Anwendungen wie Gefahrenwarnungen und eine schnelle, regionale Verkehrsteuerung ermöglicht. Gewährleistet wird die Geschwindigkeit durch die „zellulären Kommunikationsnetze“ des Mobilfunks, deren Infrastruktur bereits im Feld vorhanden ist.
Mit einer gesetzlichen Einführung des Emergency-Calls sowie einer anfänglichen Subventionierung der Endgeräte könnte bei einem Projektstart in 2012 schon nach drei Jahren mit einer ausreichenden Marktdurchdringung gerechnet werden, die einen finanziellen Break Even ermöglicht. Das entsprechende Geschäftsmodell ist an Vermarktungsstrategien orientiert, die weit über den reinen Automobilbereich hinaus gehen und die nächste Generation nach dem Mobilfunkstandard UMTS, HSPA für höhere Übertragungsraten vor allem im Infotainmentbereich in die Entwicklung mit einschließt.

Ein ähnlicher Ansatz wurde von Dr. Frank Försterling, Head of Advanced Development and Innovations Multimedia Solutions, Continental Automotive GmbH, verfolgt: Verkehrseffizienz als tragende Säule der Car-to-X Lösungen. Insbesondere der durch wachsenden Verkehr bedingten Steigerung der CO2-Emission um 15 Prozent bis zum Jahr 2020 kann durch optimierten Verkehrsfluss entgegengewirkt werden.
Da die Verkehrssteuerung keine Reaktionszeiten im Millisekundenbereich voraussetzt, könnten vorhandene Informationstechnologien über digitalen Rundfunk bzw. GPRS/UMTS bereits zügig in den Markt eingeführt werden.

Car-to-X: Der Weg zum vernetzten Automobil

Adrian Zlocki, Teamleiter Entwicklung und Testing Fahrerassistenzsysteme, von ika der RWTH Aachen, begann den Themenbogen anhand beispielhafter Echtzeit-Anwendungen der Car-to-X-Technologie. Über verbesserte Systeme wie situationsadaptives ACC und Kollisionsvermeidung werden - neben der Einbindung von Navigationssystemen, Multimedia-Anwendungen und Verkehrsmanagement -  auch erweiterte FAS initiiert wie Kreuzungs-, Überhol- und Spurwechselassistent. Am Beispiel elektronisch gekoppelter Konvois (LKW-Platoons) wurde anhand eines laufenden Projektes demonstriert, wie ACC im Nutzfahrzeugbereich für Kraftstoffeinsparung eingesetzt werden kann.

Ein aktuelles Highlight für die bedarfsorientierte Ampelschaltung präsentierte Robert Mänz, Vorentwickung Fahrzeugkonzepte Car-to-X Communication, AUDI AG, mit dem Projekt „Travolution – Ampelsystem der Zukunft“. Hier steht das Thema Mobilität im Vordergrund: über ein Verkehrsflussmodell und Signalaustausch mit Testfahrzeugen wird die Ampelschaltung dem aktuellen Verkehrsaufkommen angepasst. Im Feldversuch konnte bereits eine Reduktion der Reisezeit um 8% und eine erhebliche Verminderung des CO2-Ausstoßes verifiziert werden. Dies erfolgt vor allem durch Geschwindigkeitsempfehlungen, die die Anzahl der Start-Stopp-Zyklen verringern.

Eine der Schlüsselfragen in diesem Kontext bleibt: Wie kann in möglichst kurzer Zeit eine möglichst hohe Penetrationsrate mit diesen Systemen erreicht werden, damit eine „sinnvolle Vernetzung“ zustande kommt, die eine Erhöhung der Verkehrssicherheit erwarten lässt?

Sensorik für erweiterte Umfelderfassung

Innovationen aus der Sensortechnik bilden die Basis für die Sensordatenfusion und deren Anwendung für die Erweiterung der visuellen Wahrnehmung zum „elektronischen Horizont“ als Voraussetzung für eine möglichst vollständige Umfelderfassung. Diese liefert die Informationen der einzelnen Fahrzeuge für die bereits angesprochene car-to-x Kommuníkation.

Die inzwischen bewährte Radartechnologie wurde von Christian Frank, Produktbereichsleiter Automotive, InnoSenT GmbH, erläutert: ein weiter optimiertes und kostengünstiges 24GHz Radarsystem für Blind Spot Detection, Lane Change Detection, ACC oder Crash Assistance für die Großserie wurde präsentiert, das Potential bis zum unteren Fahrzeugsegment verspricht: „Fahrerassistenzsysteme für Alle“ ist hier das Schlagwort.

Mario Brumm, Director Sales von der Ibeo Automobile Sensor GmbH, erläuterte die Roadmap für das Laserscanner-System ibeoLUX, das sich bereits vielfach in der Darpa Urban Challenge bewährt hat und inzwischen in Forschung und Entwicklung kostengünstig vermarktet wird. Ziel ist die Ersetzung mehrere Sensorsysteme durch ein einziges Laserscanner-System, das über Software seine spezifische Applikation erhält. In Kombination mit einer Video-Kamera lassen sich durch Datenfusion erweiterte Funktionen darstellen.

Dass man mit dreidimensionalen Daten in der Fahrzeugnavigation nicht nur optische Features realisieren, sondern über digitale Umgebungsdaten das Energiemanagement des gesamten Fahrzeugs effizienter gestalten kann, wurde von Egon Rojahn, Marketing und Vertrieb, CDN automotive AG, vorgestellt. Diese Funktion kann vor allem von Hybrid- und Elektrofahrzeugen genutzt werden. Für einige größere Städte in Europa liegen bereits photorealistische Daten vor, die über ein Standard-Format eingelesen werden können.

Die Relevanz des Themas und die Auswahl der Referenten von maßgeblichen Firmen und Projektpartnern zum Thema Car-to-Car und Car-to-X spiegelten sich im sehr gut besuchten Kooperationsforum wider. Über dieses Themenspektrum konnten vom OEM über Zulieferer und Dienstleister bis zu Forschungsinstituten alle relevanten Zielgruppen angesprochen werden.
Die Thematik des vernetzten Automobils wird auch zukünftig einen maßgeblichen Anteil in der Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen einnehmen.


Ansprechpartner:
- Dr. Andreas Böhm
- Dr. Rupert Tkotz
- Prof. Dr. Josef Nassauer