Einer der Megatrends des 20. und 21. Jahrhunderts ist die Urbanisierung. Lebten bereits 2007 weltweit mehr Menschen in Städten als auf dem Land, wird dieser Anteil in den kommenden Jahren auf 75 Prozent anwachsen. Nach Schätzungen der UN werden 2050 mehr als 7 Milliarden Menschen in Städten leben. Zu den enormen Herausforderungen für diese Städte gehört es insbesondere, die stark wachsenden urbanen Verkehrsströme in den Griff zu bekommen. Eine Lösung wird dabei das Connected Car sein. Was Expert:innen darunter verstehen, wie es funktioniert und welche Vorteile es sonst noch bietet, erfahren Sie in diesem Artikel.
Was ist ein Connected Car?
Einen Pkw (oder Lkw), der sich über ein Netzwerk mit anderen Geräten oder Diensten verbinden und Daten austauschen kann, nennt man Connected Car. Langfristig soll das Fahrzeug sozusagen in unser digitales Leben integriert werden. Dabei werden viele Geräte miteinander verbunden sein: Smartphones, Smartwatches, Notebooks, aber auch Ampeln, Parkleitsysteme, Energienetze, das Smart Home und eben alle Arten von Fahrzeugen. Die Kommunikation erfolgt über ein Funknetz, beispielsweise WLAN oder 5G. Über dieses Funknetz ist das Fahrzeug mit dem Internet und damit mit zahlreichen Services externer Datenquellen verbunden.
Gleichzeitig erfassen Sensoren der Connected Cars jede Menge Daten, beispielsweise zu Verkehrsfluss, Temperatur und Straßenzustand, aber auch zu möglichen Gefahren und Unfällen. Diese Daten meldet das Connected Car direkt über das Funknetz. In der Cloud werden die Daten in Echtzeit analysiert und an mögliche Umleitungen oder Warnungen an andere Connected Cars weitergegeben.
Die drei Marktsegmente im „Connected Car”-Bereich
Laut einer Statista-Studie von 2021 teilt sich der Markt derzeit in drei Hauptsegmente auf, mit einem Gesamt-Marktvolumen von rund 66 Milliarden US-Dollar weltweit:
- Hardware-Konnektivität („Connected Hardware”)
- Infotainment-Dienste („Infotainment Services”)
- Fahrzeugbezogene Dienste („Vehicle Services”)
Marktsegment #1: Hardware-Konnektivität
Der größte Marktanteil im Bereich Fahrzeugvernetzung entfällt auf Hardware-Konnektivität – auch als Internet der Dinge im Mobility-Bereich bekannt. Hier geht es um die Frage, wie grundlegende Telematikaufgaben realisiert werden können. Dazu gehört auch das Senden und Empfangen begrenzter Datenmengen unter schwierigen Bedingungen – beispielsweise über Schmalband-IoT.
Auch die Mensch-Maschine-Interaktion ist Teil dieses Sektors. Denn die Fahrzeuge sollen klar verstehen, was die Fahrer:innen möchten und umgekehrt. Dabei geht es nicht nur um das Fahrziel, sondern beispielsweise auch darum, ob oder wann der Mensch in das autonome Fahren eingreifen will oder gar muss.
Ein weiterer Bereich ist die Vernetzung mit und Integration von Smartphones. Schon heute ist es möglich, die Route nicht innerhalb des Fahrzeugs, sondern bereits im Vorfeld einer Fahrt zu planen und dann an das Fahrzeug zu senden.
Marktsegment #2: Infotainment-Dienste
Schon jetzt sind moderne Fahrzeuge oft vernetzt: In fast allen Fahrzeugen befindet sich heutzutage auch ein Navigationssystem. Neben fest eingebauten Varianten gibt es jede Menge Anbieter freier oder kommerzieller Smartphone-Navigationssysteme wie Google Maps, Apple Maps, HERE WeGo oder Sygic.
Navi-Apps (oder deren Onboard-Varianten) sollten nicht nur über stets aktuelles Kartenmaterial verfügen, sondern auch optimierte Fahrtrouten für die jeweilige Verkehrslage anbieten.
Zukünftig sorgt die Anzeige wichtiger Parameter des Straßenverkehrs, beispielsweise auf einem Head-Up-Display (HUD), für mehr Sicherheit ohne Ablenkung vom Verkehr. Zudem kann ein solches Display auch andere Informationen anzeigen, etwa Musiktitel oder Informationen zu laufenden Apps.
Marktsegment #3: Fahrzeugbezogene Dienste
Was tun im Fall einer Panne? Auch autonome Fahrzeuge können Störungen haben, ganz ausfallen oder mit leerem Tank oder leerem Akku stehen bleiben. Dabei ist es egal, ob sie mit fossilen Brennstoffen, elektrisch oder per Wasserstoff betrieben werden: Hier sind im Falle einer Panne nicht nur Assistenzsysteme gefragt, sondern auch Dienste, die über die simple Anzeige von Problemen mit dem Fahrzeug hinaus gehen. Eine automatische Benachrichtigung des Pannendienstes mit Informationen zur Pannenursache ist beispielsweise denkbar. Des Weiteren sollte jedes Fahrzeug „over the air” mit Updates versorgt werden können. Muss das Auto zum Service, kann direkt über das Display im Armaturenbrett ein Termin in der Werkstatt gebucht werden. Über die Cloud ist die Werkstatt bereits über möglicherweise notwendige Ersatzteile informiert.
Auch der wichtige Bereich der Gefahren- bzw. Unfallvermeidung gehört zu den fahrzeugbezogenen Diensten. Fachleute erwarten, dass bei einer swachsenden Ausbreitung dieser Systeme die Unfallzahlen und damit auch die Anzahl der im Straßenverkehr Verletzten oder gar Getöteten drastisch absinken werden.
Datenmanagement im Connected Car
Viele Funktionen und Eigenschaften aus dem Connected Car – insbesondere die dabei erfassten Daten – sind unabdingbar für autonome Fahrfunktionen bis hin zum vollständig allein fahrenden Auto. Dabei unterscheiden Expert:innen zwischen
1. Umgebungsdaten. Dazu gehören:
- Verkehrsteilnehmer (andere Fahrzeuge, Radfahrer:innen, Fußgänger:innen)
- Verkehrslage (Unfälle, Umleitungen, Straßensperrungen, Staus)
- Infrastruktur (Ampeln, Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen, Straßenzustand)
- Wetter (Nebel, Glätte, Sturm, Niederschlag)
2. Fahrzeugbezogene Daten
- Grunddaten (Fahrzeugtyp und -modell, Identifikationsnummer, Kennzeichen)
- Verbrauchsdaten (verschiedene Füllstände, Akku)
- Betriebsdaten (Kilometerstand, Geschwindigkeit)
- Technische Fehleranalyse
3. Auf den/die Fahrer:in bezogene Daten
- Fahrverhalten (Bremsen, Fahrzeugabstand, Reaktionszeiten)
- Fahrtdetails (Standort des Fahrzeugs, Fahrzeiten)
- Unterhaltungsmedien (Radio, CD und Smartphone)
- Einstellungen (Klimatisierung und Sitzeinstellungen)
- Zustand des:der Fahrer:in (Müdigkeit, allgemeiner Gesundheitszustand)
Konnektivität im Detail
Die Zukunft vieler Connected-Car-Funktionen wie des autonomen Fahrens hängt auch von der direkten Kommunikation zwischen Fahrzeugen ab. Das funktioniert beispielsweise über den Mobilfunkstandard 5G. Vehicle-to-Everything (V2X) beziehungsweise Car-to-everything (Car2x) heißt die Technologie, die eine intelligente Vernetzung aller Verkehrsteilnehmer:innen ermöglichen soll. Mit V2X und 5G wird eine fast verzögerungsfreie Verständigung unmittelbar zwischen Fahrzeugen, aber auch zwischen Fahrzeugen und beispielsweise Ampeln sichergestellt.
Was ist Vehicle-to-Everything-Kommunikation (V2X)?
Mit Vehicle-to-Everything, kurz V2X genannt, sollen Fahrzeuge mit der Umwelt und untereinander kommunizieren. Bei V2X werden keine Bild- oder Videodaten verarbeitet, sondern ausschließlich Sensordaten. Die von Kameras erfassten Bilder werden in Daten umgewandelt und entweder im Fahrzeug, der Cloud oder externen Servern verarbeitet. Die Datenübertragung erfolgt dabei in Echtzeit in beide Richtungen. V2X wurde bereits 2010 entwickelt und soll die Sicherheit und Effizienz des Verkehrs erhöhen und zu Energieeinsparungen führen. V2X ist eine der Grundvoraussetzungen für die Mobilität von morgen.
V2X wiederum lässt sich in vier Kategorien unterteilen; abhängig davon, mit wem das Fahrzeug kommuniziert:
Was ist Vehicle-to-Infrastructure (V2I)?
Vehicle-to-Infrastructure, kurz V2I, bezeichnet die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und der Umgebung. Dazu gehören Ampeln, aber auch freie Parkplätze (Fahrer:innen können sich am Zielort schon einen Stellplatz reservieren) und feste Gefahrenhinweise wie scharfe Kurven oder für Lkw niedrige Brückendurchfahrten. Auch Wetterdaten, die etwa vor Blitzeis warnen, können in die Vehicle-to-Infrastructure-Kommunikation einbezogen werden.
Was ist Vehicle-to-Vehicle (V2V)?
Bei Vehicle-to-Vehicle kommunizieren Fahrzeuge in Echtzeit untereinander. So kann ein vorausfahrendes Auto folgende Fahrzeuge vor einem Unfall, einem schwer einsehbaren Stauende oder vor schwierigen Straßen- und Wetterverhältnissen warnen. Bremst weiter vorn ein Fahrzeug, bekommen die nachfolgenden in Echtzeit einen entsprechenden Hinweis. So soll V2V helfen, (Folge-)Unfälle zu vermeiden.
Was ist Vehicle-to-Cloud (V2C)?
Vehicle-to-Cloud-Kommunikation funktioniert bereits heute, beispielsweise beim Carsharing und der Ferndiagnose von Fahrzeugen. Auch die Navigationssysteme, die die optimale Routenführung je nach Verkehrslage in Echtzeit anpassen, arbeiten mit den Daten aus einer Cloud.
Was ist Vehicle-to-Pedestrian (V2P)?
Vehicle-to-Pedestrian, also die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Fußgänger:innen (oder Radfahrer:innen), soll künftig die Sicherheit für unterschiedliche Verkehrsteilnehmer:innen erhöhen. Mit den von V2P bereitgestellten Daten können beispielsweise Autofahrer:innen an unübersichtlichen Kreuzungen vor sich nährenden Fußgänger:innen gewarnt werden. Vehicle-to-Pedestrian-Kommunikation soll außerdem verhindern, dass Autofahrer:innen beim Rechtsabbiegen Radfahrer:innen übersehen.
Connected Car: Was Automobilhersteller bereits für die Praxis liefern
Wie anfangs geschildert ist das Themengebiet „Connected Car“ breit gefächert. Kein Wunder also, dass die große Mehrheit der aktuell angebotenen Fahrzeuge über mindestens eine dieser Connected-Car-Funktionen verfügt. Neben dem Infotainment sind das besonders Assistenzsysteme, die das Autofahren einfacher, komfortabler und in erster Linie sicherer machen sollen. Moderne Fahrzeuge verfügen deshalb bereits heute über mehr als 100 Sensoren, die verschiedenste Daten erfassen. Dazu gehören Daten zu Geschwindigkeit, Querbeschleunigung, einzelnen Raddrehzahlen, Temperatur, Druckverhältnis, Vibrationen und Abstände. Die damit erfassten Daten werden aber in der Regel noch direkt in den Bordsystemen des Fahrzeugs ausgewertet und in Aktionen und/oder Warnungen für den/die Fahrer:in umgewandelt.
Die wichtigsten Assistenzsysteme im Überblick
- eCall: Das System erkennt selbständig einen schweren Unfall (beispielsweise, wenn die Airbags ausgelöst haben) und übermittelt wichtige Daten wie den Standort an einen Leitstand. Dieses System ist Pflicht in allen Fahrzeugen mit einer EU-Typgenehmigung nach dem 31. März 2018.
- Müdigkeitswarner: Über Sensoren an Sitz und Lenkrad sowie Kamerabilder erkennt das System, wenn die fahrzeugführende Person müde wird und rät zu einer Pause.
- Notbremsassistent: Lidar- und Radarsensoren scannen die Fahrzeugumgebung. Aus den erhobenen Daten erkennt das System einen drohenden Unfall, warnt die fahrzeugführende Person und leitet bei Nicht-Reagieren eine Notbremsung ein.
- Adaptiver Tempomat: Dieses System hält eine vorher eingegebene Geschwindigkeit. Bremst das vorwegfahrende Auto, verzögert auch das eigene Fahrzeug – bis zum Stillstand. Fährt der vordere Wagen wieder an, beschleunigt auch der eigene.
- Spurhalteassistent: Verlässt das Auto die Fahrspur, warnt der Assistent die fahrzeugführende Person und lenkt den Wagen in die ursprüngliche Fahrspur zurück.
- Toter-Winkel-Warner: Dieses System erkennt beim Spurwechsel durch Sensoren andere Fahrzeuge im toten Winkel, warnt und lenkt den Wagen gegebenenfalls zurück.
- Verkehrszeichenerkennung: Das Feature erkennt beispielsweise Tempolimits und zeigt sie im Cockpit an.
- Fernlichtassistent: Dieses Assistenzsystem schaltet das Fernlicht automatisch ab, wenn sich ein entgegenkommendes Fahrzeug nährt.
- Autopilot: Dieses System kann ein Fahrzeug auf bestimmten Streckenabschnitten vollständig autonom führen – bis 60 km/h (in Deutschland; in anderen Ländern gelten möglicherweise andere gesetzliche Regelungen). Zum autonomen Fahren gehören das Lenken, Spurwechseln, Bremsen und Beschleunigen.
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Diese Connected-Car-Funktionen benötigen Daten von außerhalb
In der Regel nutzen bisherige Connected-Car- und Assistenzsysteme nur Daten des eigenen Fahrzeugs. Ausnahmen hiervon sind beispielsweise Verkehrsinformationen in Echtzeit, die das Navigationssystem für eine stets optimierte Routenführung nutzt. Dazu gehören außerdem noch Musikstreaming und die Anzeige, ob die nächste Ladesäule für ein Elektroauto frei oder besetzt ist.
Einige Hersteller bieten auch Komfortfunktionen an, so zum Beispiel die Anzeige des Ladezustands eines Elektroautos auf dem Smartphone und die Fernsteuerung der Klimaanlage/Standheizung. Auch das Öffnen und Schließen der Fenster und Türverriegelungen ist möglich. Die Hersteller fassen diese Funktionen unter Eigennamen zusammen wie beispielsweise „Audi Connect“, „BMW ConnectedDrive“, „Ford Sync“, „Hyundai Bluelink“, „Mercedes me connect“, „Volkswagen We Connect“.
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Vorteile des Connected Car
Das Internet der Dinge (IoT) hält mit Connected-Car-Funktionen Einzug in das Auto. Für das Auto der Zukunft soll diese Technologie noch weiter vorangetrieben werden. Denn sie bietet viele Vorteile:
- Sicherheit: Wenn Fahrzeuge mit ihrer Umgebung kommunizieren, können sie Gefahren eindeutiger und schneller erfassen und entsprechend warnen oder selbst eingreifen.
- Komfort: Durch diverse Assistenzsysteme können Fahrer:innen viele Fahraufgaben an das Auto abgeben und sich anderen Aufgaben widmen. Neue Funktionen erlauben weitere Bedien- und Steuerungsfunktionen beispielsweise über das Smartphone. Dazu gehört auch das vollautomatische Ein- und Ausparken im Parkhaus.
- Effizienz: Gerade in immer weiter wachsenden und dichter besiedelten Großstädten können Echtzeitdaten dazu beitragen, Verkehrsströme besser zu steuern und Staus zu minimieren und im besten Fall zu verhindern.
Unterschiede zwischen Connected Car und autonomen Fahren
Wer ein Connected Car besitzt, kommt nicht automatisch in den Genuss des autonomen Fahrens. Die vollständige Vernetzung von Fahrzeugen mit sich und der Umwelt ist jedoch die Grundvoraussetzung für autonom agierende Fahrzeuge. Ohne die erfassten Daten, deren Verarbeitung in der Cloud sowie die Kommunikation in Echtzeit mit anderen Verkehrsteilnehmer:innen und der Umgebung ist autonomes Fahren nicht möglich. Erst ein mit der Umwelt vollständig vernetztes Fahrzeug kann vollkommen autonom – also ohne aktiven Eingriff eines Menschen in die Steuerungsfunktionen – durch den Straßenverkehr navigieren.
Für ein vollständig vernetztes Fahrzeug sind ein flächendeckender Ausbau von 5G und andere IoT-Datenübertragungsmöglichkeiten wie Multi Edge Computing notwendig – Technologien, die Vodafone bereits anbietet und mit Hochdruck weiterentwickelt. Erst mit ihrer Hilfe werden wir alle Vorzüge des Connected Cars und des autonomen Fahrens genießen können – selbst in den Mega-Cities des 21. Jahrhunderts.
Quelle:
https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/connected-car-vernetzte-mobilitaet-im-individualverkehr/