Umleitung unserer vernetzten und autonomen Zukunft

Seit der Entwicklung des ersten Fahrzeugs im Jahr 1886, bekannt als „Benz Patent-Motorwagen, Modell-Nr. 1″ hat die Automobilindustrie große Fortschritte bei der Verbesserung von Produktion und Leistung, der Reduzierung von Ressourcen und Kosten und der Verbesserung von Sicherheitssystemen gemacht. Alle bisherigen Innovationen konzentrierten sich auf individuelle Fahrzeugverbesserungen.

Heute stehen Autohersteller und ihre Zulieferer vor neuen Herausforderungen, wie dem Schutz unserer Umwelt und der Bewältigung des Wandels in einer instabilen Wirtschaft. Der Fokus verlagert sich vom Bau individueller Fahrzeuge auf die Entwicklung erschwinglicher Transportsysteme, die den Mobilitätsbedarf sicherstellen, ohne die Umwelt zu beeinträchtigen. Die Automobilindustrie muss jetzt neue Barrieren überwinden, um uns dabei zu helfen, dies zu erreichen vernetzte und autonome Zukunft:

    1. Der Erfolg von Advanced Driver Assistance Systems/Autonomous Driving (ADAS/AD)-Systemen hängt von der Fähigkeit ab, Daten in Echtzeit auszutauschen und zu analysieren, ohne Datenschutzbestimmungen zu verletzen, geistiges Eigentum zu verlieren oder Sicherheitsrisiken durch Cyberangriffe zu schaffen. Datenmanagement- und Analyselösungen in Kombination mit einer sicheren und zuverlässigen Konnektivität zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur sind erforderlich. Weder die Technologie und Datenprotokolle noch die Verantwortlichkeiten und Rechte sind entschieden und standardisiert.
    2. Alle am Verkehrssystem der Zukunft beteiligten Unternehmen müssen vernetzt sein und Daten austauschen können, um erfolgreich zu sein. Staatliche Vorschriften und die erforderliche Smart-City-Infrastruktur, um diese Kommunikation zu ermöglichen, sind noch nicht vorhanden.

Straßensperre oder Umleitung?

Ein gutes Beispiel für die Komplexität, die mit dieser Entwicklung der Automobilindustrie verbunden ist, ist die Entscheidung der Federal Communications Commission (FCC) aus dem Jahr 2020, einen Teil des Spektrums, der zuvor für sicherheitsrelevante Anwendungsfälle für vernetzte Autos reserviert war, neu zuzuweisen, um ihn für drahtlose Breitbandanwendungen verfügbar zu machen wie WLAN-Hotspots. 1999 hat die FCC das 5,9-GHz-Band für dedizierte Kurzstrecken-Funkkommunikationstechnologien (DSRC) reserviert, die hohe Zuverlässigkeit, geringe Latenz, hohe Bandbreite, geringe Interferenz und Cybersicherheitsschutz bieten, damit die Verkehrssicherheit durch die Kommunikation potenzieller Risiken verbessert werden kann zwischen Fahrzeugen und zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur.

Die FCC schlägt weiterhin vor, den oberen Teil des verbleibenden Spektrums für zellulare Vehicle-to-Everything (C-V2X)-Technologieanwendungen, die neueste Iteration der Fahrzeugkommunikation, vorzusehen. C-V2X verspricht viel mehr, ein vernetztes Fahrzeugökosystem zu unterstützen, das eine direkte 5G-Kommunikation zwischen Fahrzeugen, zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur, zwischen Fahrzeugen und anderen Verkehrsteilnehmern sowie zwischen Fahrzeugen und den mobilen Breitbandnetzen von Mobilfunkanbietern ermöglicht.

Was ist der Unterschied zwischen DSRC und 5G?

Sowohl DRSC als auch 5G bieten die Leistung, Geschwindigkeit und Latenz, die für eine erfolgreiche Kommunikation zwischen vernetzten automatisierten Fahrzeugen (CAVs) und ihrer Umgebung erforderlich sind, aber sie können nicht dasselbe Band verwenden und erfordern unterschiedliche Technologien in den Fahrzeugen und der Infrastruktur. Das Anbringen von Chips und IoT-Geräten an die Infrastruktur in großem Maßstab, um die 5G-Technologie an Orten zu ermöglichen, an denen DSRC bereits vorhanden ist, kann teuer sein und zu lange dauern, insbesondere im Hinblick auf den aktuellen – wenn auch kurzfristigen – Mangel an Halbleiterchips. Eine Kombination beider Kommunikationstechnologien könnte eine gute Lösung sein, aber die Technologie dafür ist noch nicht vorhanden, weil sie sich noch in der Entwicklung befindet.

DSRC bietet robusten Schutz vor Interferenzen, selbst unter schlechten Wetterbedingungen, und hat eine lange Geschichte bewährter Sicherheit. 5G ist eine neuere Technologie, die weltweit im Einsatz ist und eine hohe Verfügbarkeit bietet. Diese breitere Verfügbarkeit und große Benutzerbasis bedeuten ein erhöhtes Risiko von Cybersicherheitsangriffen. Zum Glück viele die Tools und Anwendungen die zum Schutz von Cloud-nativen Anwendungen in Unternehmen entwickelt wurden, können angewendet werden, um die Anforderungen von 5G-Netzwerken zu erfüllen.

Beeinflusst Konnektivität die sichere Leistung von assistierten und autonomen Fahrzeugen?

Heutzutage verwenden Fahrerassistenzsysteme/autonomes Fahren (ADAS/AD)-Fahrzeuge Sensoren, um die dynamischen und statischen Objekte um sie herum zu überwachen und die Verkehrssituation für eine angemessene Fahrzeugreaktion zu analysieren. Leistung und Sicherheit werden durch den Erfassungsbereich der Sensoren begrenzt.

Um die Verkehrssicherheit in überfüllten Städten und auf Hochgeschwindigkeitsstraßen deutlich zu erhöhen, ist es wichtig, das Erfassungsfeld der Sensoren an ADAS/AD-Fahrzeugen zu erweitern, damit Fahrzeuge „um die Ecke sehen“ können, indem sie Informationen über unsichtbare Objekte und Situationen von anderen erhalten Fahrzeuge und städtische Infrastruktur. Hier sind einige Beispiele dafür, wie V2V-, Vehicle-to-Everything (V2X)- und Vehicle-to-Infrastructure (V2I)-Kommunikation helfen könnte, Unfälle zu vermeiden:

    • V2V-Kommunikation: Um Auffahrunfälle oder Unfälle beim Spurwechsel zu reduzieren, können die vernetzten Fahrzeuge Brems-, Lenk- und Beschleunigungseingriffe mit den Fahrzeugen im selben Verkehrsszenario/-feld austauschen.
    • V2X-Kommunikation: In Kombination mit der V2X-Kommunikation kann ein ADAS/AD-System den Betrieb durch Echtzeitinformationen zu Staus, Baustellen, Hindernissen auf der Straße und anderen wertvollen Informationen verbessern.
    • V2I-Kommunikation: Die Kommunikation mit „Smart Traffic Infrastructure“ über Roadside Units (RSU) ermöglicht es dem ADAS/AD-System, Risiken außerhalb des spezifischen Erfassungsbereichs des Fahrzeugs zu erkennen. Die RSUs erhalten Informationen von anderen Fahrzeugen oder der umgebenden Infrastruktur und übermitteln die identifizierten Objekte oder Risiken in denselben oder nahe gelegenen Verkehrszonen an das Fahrzeug, damit es proaktiv geeignete Maßnahmen zur Risikominderung einleiten kann.

Während die Einschränkung der V2V-, V2I- und V2X-Fähigkeiten erhebliche Auswirkungen auf die Verkehrssicherheit hätte, muss die Fahrzeugkommunikation im Zusammenhang mit ADAS/AD-Funktionen nicht unbedingt die Übertragung von Sensordaten beinhalten. Es kann auf einer Liste identifizierter, anonymisierter Objekte mit GPS-Koordinaten, Geschwindigkeit und Richtung basieren, was bedeuten würde, dass das reduzierte Spektrum die Funktionsweise von ADAS/AD-Systemen nicht beeinträchtigt.

Kann sich eine Verringerung der Bandbreite darauf auswirken, wie gut assistierte und autonome Fahrzeuge funktionieren?

Eines der Hauptargumente für den Einsatz der DSRC-Technologie ist die höhere Zuverlässigkeit und Sicherheit. Fehlende oder falsche Informationen über statische oder dynamische Objekte können dazu führen, dass das ADAS/AD-System eines Fahrzeugs auf eine Weise reagiert, die nicht auf das reale Verkehrsszenario abgestimmt ist. Aber führt eine unterbrochene oder gestörte Kommunikation zu sicherheitsrelevanten falsch positiven oder falsch negativen Systemreaktionen?

Die Sicherheitsreaktion eines ADAS/AD-Fahrzeugs kann sich nicht auf einen einzigen Kommunikationspfad verlassen – es muss Daten mit zusätzlichen Informationen sowie den Sensorsignalen im Fahrzeug abgleichen. Instabile Kommunikation ist unabhängig von der DSRC-Diskussion immer ein Risiko, daher sind Sicherheitsmaßnahmen im Fahrzeug vorhanden, um dieses Risiko zu verringern. Die letzte Verantwortung für eine sichere Reaktion liegt beim Fahrzeug. Die V2V-, V2I- und V2X-Informationen werden als Erweiterung zur Erhöhung der Leistung und Sicherheit verwendet, jedoch nicht als einzelne Eingabe für sicherheitsbezogene Entscheidungen.

Die Erhöhung der Verkehrssicherheit hängt davon ab, alle vernetzten Fahrzeuge auf eine Kommunikationstechnologie auszurichten oder neue Kommunikationstechnologien auf der Grundlage von Forschungsergebnissen zu entwickeln, aber die Zukunft von ADAS/AD wird durch das jüngste Gerichtsurteil zugunsten der FCC nicht gefährdet.

Diese Entscheidung hat enorme Auswirkungen auf die städtische Infrastrukturplanung und die Fahrzeugkommunikationstechnologie. Hoffentlich wird dies die Dringlichkeit und Bereitschaft der Automobil- und Kommunikationsindustrie erhöhen, die verschiedenen Technologien für die V2V-, V2I- und V2X-Kommunikation zu testen, zu bewerten und zu sichern, damit wir uns auf die beste zukünftige Kommunikationstechnologie für die Verkehrssicherheit ausrichten können.

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